Fraunhofer-Gesellschaft

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Intelligente Werkzeuge durch integrierte Mikrosysteme - INGWER

Abschlußbericht ; Laufzeit des Vorhabens: 01.06.1996 bis 31.12.1998
 
: Lüthje, H.; Löhken, T.; Böttcher, R.; Rübenach, O.; Bierwith, R.; Salomon, S.; Schneider-Ramelow, M.
: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie -IPT-, Aachen; Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik -IST-, Braunschweig; Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration -IZM-, Berlin; VDI/VDE-Technologiezentrum Informationstechnik

Braunschweig, 1999, 117 S. : Ill., graph. Darst.
Reportnr.: BMBF 16 SV 462/6
Deutsch
Forschungsbericht
Fraunhofer IST ()
Dünnschichtsensoren; intelligentes Werkzeug; Laserstrukturierung; Mikrokontakte; sensor; Wendeschneidplatte

Abstract
Das wissenschaftliche Vorprojekt INGWER befaßte sich mit mikrosystemtechnischen und schichttechnologischen Untersuchungen, die dem Machbarkeitsnachweis von intelligenten Werkzeugen dienten. Dabei wurden neuartige Dünnschichtwandler in die Verschleißschutzbeschichtung von Wendeschneidplatten integriert, die eine direkte Messung von Verschleiß und Temperatur in der Hauptbelastungszone der Werkzeuge während der Zerspanung erlauben. Die Signalübertragung erfolgte mit galvanischen Mikrokontakten, die in Verbindung mit einer am Meißelhalter angebrachten Signalverarbeitselektronik on-line Messungen erlauben. Zur Realisierung der sensorischen Schaltkreise wurden handelsübliche Schneidplatten verwandt, die mit einer elektrisch isolierenden AI203 Schicht mit einer Dicke von 3-8 Mikrometer und einer Wandlerschicht von nur 0,5 Mikrometer Dicke belegt wurden. Für die Strukturierung der Sensorebene wurden sowohl fotolithographische Verfahren erfolgreich untersucht, als auch direktschreibende und mas kenbezogene Lase rverfahren. Die elektrischen Schaltkreiselemente und Wandler wurden aus nur einer Schicht realisiert, wobei richtungsweisende Ergebnisse mit CrNi und CrN erzielt werden konnten. Der weitere Schichtaufbau erfolgte mit einer gesputterten AI203 Schicht. Das auf diese Weise gebildete Mikrosystem konnte bei der Zerspanung von AI-Legierungen erprobt werden. Dabei wurden Temperaturen im Bereich der Kolkzone zwischen 200 Grad C und 400 Grad C gemessen. Für die Stahlbearbeitung muß die Verschleißfestigkeit der sensorintegrierten Beschichtung noch weiter verbessert werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-50245.html