Integration von Dünnschichtsensorik in Maschinenkomponenten

Innovative Beschichtungen für Maschinenkomponenten die sowohl die tribologischen Eigenschaften eines Bauteils optimieren als auch eine Zustandskontrolle während des Betriebs ermöglichen eröffnen neue Wege in der zukünftigen Gestaltung von Maschinenoberflächen. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit neuartigen intelligenten Schichtsystemen die extrem verschleißfest und sehr reibarm sind und zudem als Sensor für die Messung von Kraft- und Temperatur sowie Torsion und Vibration verwandt werden können. Sie besitzt damit das Potential den aktuellen Zustand einer mechanisch belasteten Oberfläche jederzeit kontrollieren und in geeigneter Weise beeinflussen zu können. Dies wird ermöglicht durch oberflächenintegrierte Dünnschichtsensoren. Thermoresistive oder thermoelektrische Hartstoffschichtsysteme ermöglichen beispielsweise die Messung der Temperaturverteilung im Reibungskontakt. Ein überaus interessantes Anwendungspotential besitzen auch nanostrukturierte diamantartige Kohlenstoffschichten, die ausgeprägte piezoresistive und damit kraftsensorische Eigenschaften bei gleichzeitig extrem hoher Härte und niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen. Damit lassen sich z. B. Wälzlager beschichten, die Kraft und Temperatur in der Laufbahn messen. Weitere Beispiele sind sehr flexibel anwendbare beschichtete Unerlegscheiben zur statischen und dynamischen Kontrolle der wahren Spannkraft von Schraubverbindungen.