Kontaktlose und kontinuierliche Überwachung thermomechanischer Belastungsprofile von Schutzschichten in der Fertigungstechnik mittels integrierter ferromagnetischer Dünnschichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckhard Quandt; Dr.-Ing. Klaus Seemann
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268186869

Das im vorliegenden Antrag beschriebene Projekt verfolgt das Ziel, Verschleißschutzschichten mit etablierten integrierten ferromagnetischen Dünnschichten als Schichtverbund mit sensorischer Funktion auf Hartmetallsubstraten (Wendeschneidplatten als Werkzeug für die Metallzerspanung) anzupassen und in die industrielle Anwendung umzusetzen. Dabei soll das Belastungsprofil der Verschleißschutzschicht bzw. des Werkzeugs mittels des Drehprozesses in der Fertigungstechnik kontinuierlich überwacht werden. Zur Datenaufnahme dient ein weiter zu entwickelnder Sensormesskopf (Hochfrequenzspule), der die Änderung der Suszeptibilität oder Permeabilität durch Änderung der magnetischen Eigenschaften der Schicht aufgrund der Temperaturentwicklung im Abstand von wenigen Millimetern kontaktlos erfasst. Dabei spielen die magnetoelastischen Eigenschaften in Zusammenhang mit temperaturinduzierten Schichtspannungen, d.h. aber auch die Änderung der magnetischen Schichtanisotropie sowie die temperaturabhängige Magnetisierung eine entscheidende Rolle, die mit der Sensorsensibilität wechselwirken. Anhand dieser Daten wird eine Korrelation mit dem Werkzeugzustand wie z.B. Verschleiß erarbeitet. Eine der Herausforderungen ist dabei u.a., den Messkopf zu miniaturisieren und soweit wie möglich an die Schneidkante heranzuführen, sowie ihn dabei an die gesamte Werkzeugeinheit anzupassen. Als Ergebnis entsteht ein Modellsystem als Demonstrator unter realen Bearbeitungs- und Umgebungsbedingungen (Montage, Schmier- und Kühlmittel), was die Grundlage für eine mögliche Produktentwicklung legen soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Walter AG