Nanomechanisches Prüfsystem

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522119324

Die Nanoindentierung ermöglicht die Ermittlung von mikroskopischen Werkstoffeigenschaften über miniaturisierte Eindringprüfungen. Gekoppelt mit lateralen Prüfkörperbewegungen ist es so möglich auch für einzelne Phasen eines Werkstoffes Eigenschaften wie Härte, E-Modul, Reibwerte, Ermüdungsverhalten, Verschleißwiderstand, etc. zu detektieren; in Abgrenzung zu klassischen Prüfverfahren wie Zugversuch, Härteprüfung, etc., welche lediglich Aussagen über die makroskopischen Werkstoffeigenschaften liefern können. Eine Verbindung zwischen atomistischem Werkstoffaufbau und resultierenden makroskopischen Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit der Grenzflächeneigenschaften zwischen Einzelphasen kann so hergestellt werden. Eine besondere Bedeutung wird dieser Kopplung und ihrem Verständnis bei der Entwicklung, Charakterisierung, Prozessierung sowie der Vorhersage des Betriebsverhaltens von Multi-Material-Systemen zuteil. Als Kern der Forschung am Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (CZM) sind derartige Multi-Material-Systeme naturgemäß aus unterschiedlichsten, teils inkompatiblen, Phasen bzw. Schichten unterschiedlicher Werkstoffe aufgebaut. Im Umkehrschluss ist die Nanoindentierung ein ideales Instrument besonders zielgerichtet neue Multi-Material-Systeme mit spezifischen Eigenschaftsprofil zu entwickeln. Darüber hinaus liefert die Nanoindentierung wichtige neue Erkenntnisse über die genauen phänomenologischen Wirkzusammenhänge bei Erzeugung und Nutzung der Multi-Material-Systeme. Tangiert werden dabei die Werkstoffgruppen der Metalle, Nichtmetallischen Werkstoffe bis hin zu den Polymeren über konventionelle bis hin zu additiven Fertigungsrouten. Durch die angedachte Temperaturunterstützung bis 600°C deckt die Nanoindentertechnologie neue umfangreiche Anwendungsgebiete für Multi-Material-Systeme ab, aber auch Messapplikationen im Hinblick auf viele thermische Vorgänge bei Fertigungsprozessen selbst sind realisierbar. Darüber hinaus stellt der am CZM verfolgte interdisziplinäre Forschungsansatz ein Alleinstellungsmerkmal dar. Ingenieurwissenschaftlich und naturwissenschaftlich ausgerichtete Arbeitsgruppen werden in teils übergreifenden Projekten mit dem beantragten Forschungsgroßgerät arbeiten. Insbesondere über die Verbindung mit anderen hochsensitiven Analyse- und Präparationstechniken wie scanning-electron-microscopy, scanning-transmission-electron-microscopy, electron-backscatter-diffraction, nano-Computer-tomography, atomic-force-microscopy, X-ray-photoelectron-spectroscopy, atomic-emission-spectrophotometry, physical-vapour-deposition, focused-ion-beam-analytics u.a., die sich im Zugriff der CZM-Arbeitsgruppe Oberflächenanalytik und -funktionalisierung befinden, sind so auch neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Nanoindentierung selbst zu erwarten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Nanomechanisches Prüfsystem
• Gerätegruppe: 2930 Härteprüfmaschinen, Reibungs- und Verschleiß-Prüfmaschinen
• Antragstellende Institution: Technische Universität Clausthal
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Volker Wesling