Am 25. Juni 2024 trafen sich 26 Mitglieder und Gäste bei der Fachgruppensitzung Oberflächen am Fraunhofer IWM in Freiburg. Die Sitzung stand unter dem Motto „Oberflächen und Mikromechanik“. Bei hohen Temperaturen kochten Körper und Köpfe beim Austausch zu den Vorträgen, Impulsen und beim Rundgang.

Fraunhofer IWM – optimierte Nutzung von Materialeigenschaften

Gastgeber Dr. Rainer Kübler, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer IWM in Freiburg, stellte unter dem Motto „Werkstofftechnologische Gestaltungsräume für ressourceneffiziente und leistungsfähige Systeme“ das Institut und seine Kernkompetenzen vor. So befassen sich die Experten und Expertinnen mit werkstofftechnologischen Fragestellungen der Kunden, halten dabei die Prozesskette im Fokus, kombinieren Experiment und Simulation und entwickeln dazu skalenübergreifende Modelle. Dies wurde anhand verschiedener Beispiele aus den Geschäftsfeldern ausgeführt.

Dr. Frank Burmeister vom Fraunhofer IWM nahm sich in seinem Beitrag die Biologie zum Vorbild und ging auf plasmabasierte Prozesse zur Nanostrukturierung von Oberflächen ein. Er zeigte auf, dass mittels Plasmaverfahren Material abgetragen oder abgelagert werden kann, so dass sich eine Fülle von innovativen Oberflächenstrukturen erzeugen lassen. Ein breites Spektrum an Verfahren wie die schnelle chemische Abscheidung von diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC Diamond-like Carbon) aus der Gasphase stehen im Beschichtungstechnikum zur Verfügung. Beispielsweise werden Gläser, Kunststoffe und Metalle auf 10 nm bis 100 nm-Skala mittels reaktivem Plasmaätzen strukturiert. Dabei spielen Selbstorganisationsprozesse auf der Oberfläche eine Rolle. Optik, Benetzung und Beschlagneigung können inspiriert von Vorbildern aus der Natur gesteuert werden.

Oberflächenmaterial abtragen und Topografien optimieren

Die Firma LightPulse LASER PRECISION aus Stuttgart, microTEC Südwest-Mitglied seit 2019, ist spezialisiert auf die Mikrobearbeitung mit Ultrakurzpuls-Lasern. Geschäftsführer, Dr. Christian Freitag, zeigte die Expertise anhand eines selektiven Schichtabtrags auf, der die Funktionalität eines neuartigen Ultraschallmotors durch das Entfernen der leitfähigen Silberschicht ohne Beschädigung des Piezo-Grundkörpers und die damit verbundene Trennung des elektrischen Kontakts erst ermöglicht. Denn durch die Konzentration der Energie des Laserstrahls in ultrakurzen Pulsen kann das zu bearbeitende Material verdampft werden – bei minimalem Wärmeeintrag.

Im Mittelpunkt des Vortrags von Prof. Dietmar Schorr vom Steinbeis-Transferzentrum Tribologie stand das Glattwalzen und die Auswirkungen auf Oberflächentopografie und mechanische Materialeigenschaften. Glattwalzen ist ein mechanisches Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit dem Ziel, die Oberflächenrauheit von Bauteilen zu verringern und ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Das Verfahren nutzt einen Rollkörper, der mit hohem Druck über die Oberfläche des Werkstücks geführt wird. Das Material der Erhebungen wird durch den Druck in die Vertiefungen gebracht, so dass sich die Oberfläche nivelliert. So können plateauartige Oberflächen erzeugt werden.

Kooperationen initiieren, Austausch fördern

Mit dem Ziel, den Austausch zwischen Fachgruppenmitgliedern zu intensivieren und Anwendern die Fachgruppenexpertise im Bereich Oberflächenbeschichtung, -funktionalisierung sowie -analytik bereitzustellen, können Mitglieder und Gäste aktuelle Fragestellungen in den „Marktplatz Oberflächen“ einbringen und besprechen. Zwei Impulse wurden im Teilnahmekreis angeregt diskutiert: IMS Gear stellte eine Versuchsreihe zur Oberflächenbeschaffenheit von Gleitlagern in Planetengetrieben zur Diskussion, SICK präsentierte den aktuellen Stand der Prüfung von Auffälligkeiten in Motoren mittels Laservibrometrie vor.

Beim Rundgang nahmen sich die Teilnehmenden an drei Stationen die Details unter die Lupe.

Ausblick

Die nächste Fachgruppensitzung findet am 22. Oktober 2024 bei GF Machining Solutions in Schorndorf statt. Die Fachgruppen sind Expertenforen exklusiv für Mitglieder. Gäste der Fachgruppe sind einmalig willkommen. Anwender mit Fragestellungen rund um Oberflächen sind eingeladen, diese mit den Mitgliedern im vertraulichen Umfeld zu erörtern. Interessierte wenden sich direkt an die Fachgruppenbetreuerin Oberflächen bei microTEC Südwest, Dr. Christine Neuy.