Laufzeit: 01.05.2021 – 31.10.2023
Forschungseinrichtungen:
Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt
Abstract:
Innerhalb des geplanten Forschungsvorhabens soll die Ermüdungsbeanspruchung mit Blick auf die Haftungseigenschaften
funktioneller Beschichtungen vollflächig untersucht werden. Hierzu sollen in Rücksprache mit der Industrie
anwendungsrelevante PVD-Schichtsysteme (DLC, t aC, a C:H:Me) ausgewählt und Proben bzw. Bauteilabschnitte
beschichtet oder zur Verfügung gestellt werden.
Die notwendige Ermüdungsbeanspruchung soll durch die akustische Kavitation mittels Ultraschallkoppelschwinger
(Sonotrode) erzeugt werden. Der von der ASTM International (American Society for Testing and Materials) festgelegte
Standard ASTM G32-16 gibt eine allgemeine Prüfvorschrift für Untersuchungen an dem Ultraschallkoppel-schwinger vor,
die im Projekt abgeändert und weiterentwickelt werden soll. Hierbei erfolgt eine Variation der Versuchsparameter
(Frequenz, Amplitude, Versuchsdauer, Medium etc.) unter Zuhilfenahme von Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen, um
ortsaufgelöst die resultierende Beanspruchung in Relation zu den Eingangsgrößen bewerten zu können.
Anhand der Ergebnisse soll eine umfassende Bewertung der flächigen Haftungseigenschaften der anwendungsrelevanten
Beschichtungen sowie der Eignung der Methode des Ultraschallkoppelschwingers möglich werden. Die gezielten
Parametervariationen und die Bewertung der resultierenden Wechselwirkungen infolge der geänderten
Beanspruchungskombination bilden die Basis der qualifizierenden Weiterentwicklung der Kavitationsuntersuchung.
Der Einfluss der Mikrostruktur (z. B. kolumnare, amorphe Strukturen, Multilayer-Lagen), sowie das mögliche sich bildende
Risswachstum innerhalb der Beschichtung liegen dabei im Fokus der mechanistischen Beschreibung. Die Sonotroden des
Ultraschallkoppelschwingers sollen zur gezielten Beeinflussung der Kavitation ebenfalls angepasst werden, um die Prüfung
an einfach konturierten und gekrümmten funktionellen Oberflächen für mögliche pränormative Forschung zu erlauben.