Fraunhofer-Gesellschaft

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Piezoresistive Dünnschichtsensorik auf Basis amorpher Kohlenwasserstoffschichten

 
: Biehl, S.; Staufenbiel, S.; Hauschild, F.; Wolf, L.; Wagner, H.

Schlaak, H.F. ; Bundesministerium für Bildung und Forschung -BMBF-, Deutschland; Verband der Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik -VDE-:
MikroSystemTechnik Kongress 2011 : 10.-12. Oktober 2011, Darmstadt
Berlin: VDE-Verlag, 2011
ISBN: 978-3-8007-3367-5
pp.783-786
Konferenz "Systems Integration - Mikrosystemtechnik-Lösungen im Gebäude der Zukunft" <4, 2011, Dortmund>
MikroSystemTechnik Kongress <2011, Darmstadt>
German
Conference Paper
Fraunhofer IST ()

Abstract
Um die Qualität von Produktionsprozessen zu steigern, ist die Integration von sensorischen Systemen direkt in die Hauptbelastungszonen von Maschinen eine große Herausforderung. Um dieses Ziel zu erreichen, werden neuartige Dünnschichtsensoren auf Basis tribologisch beständiger Kohlenwasserstoffschichten entwickelt. Die Dünnschichtsensoren werden auf die Bauteiloberfläche mittels Beschichtungs- und Strukturierungsverfahren appliziert und messen daher in direktem Reib- Wälz- oder Druckkontakt. Die sensorischen Schichtsysteme weisen nur eine Dicke im Bereich von 10 µm auf, so dass sie strukturkonform auf den Bauteiloberflächen abgeschieden werden können. Sie können direkt in die Laufbahn von Lagern integriert werden, um dort die Lastverteilung durch die einzelnen Wälzkörper, aber auch die Drehzahl, die Drehgeschwindigkeit, Unwuchten und Lagerschäden zu detektieren. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die direkte Integration von Modulen mit sensorischem Dünnschichtsystem in die Matrize von Tiefziehanlagen. Dort steht das Dünnschichtsystem in direktem Kontakt mit dem umzuformenden Blech und detektieren die Einzugsbewegung mit dem Ziel Reißer und Faltenbildung während des Umformprozesses zu vermeiden und damit die Prozesssicherheit und - qualität entscheidend zu steigern.

 

For optimizing the quality of production processes the integration of thin film sensors in high load regions is ambitious. Therefore novel thin film sensors based on hydrogenated carbon layers are in development. These coatings are multifunctional, because they combine a piezo-resistive behaviour with excellent tribological properties. The sensory thin film layer systems are deposited and structured onto the surface of components, where they perform in direct wear, rolling and pressure contact. The thin film layer systems have a thickness of about 10 µm, so they can built-up without any geometrical modifications of the substrate. The sensory systems can be integrated in the track of bearings for the detection of the load distribution, the rotating speed and -direction, unbalance and pitting in the track. Another application is in deep drawing machines, where modules with thin film sensors on top can be integrated in the female part of the detection of the deep drawing movement of the work piece.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-185678.html