Dynamische Magnet-Datenspeicherung auf thermisch gespritzten Schichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kai Möhwald; Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326244920

Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung und Erforschung von magnetischen thermischen Spritzschichten zur Datenspeicherung. Im Rahmen von Industrie 4.0 und der damit einhergehenden Digitalisierung der Fertigung ist das Interesse nach geeigneten Datenspeichern auf Bauteilen gefragter denn je, um Produkte automatisch erfassen und verarbeiten zu können. Die Vorteile der Spritzschichten, die sich aus ihrer Widerstandfähigkeit gegenüber den rauen Umgebungsbedingungen der Bauteile ergeben, machen sie im Vergleich zu anderen bereits auf dem Markt verfügbaren Lösungen zur dynamischen Datenspeicherung wie dem RFID-Chip zu einer vielversprechenden Alternative.Aus diesem Anwendungsgebiet ergibt sich die Forderung nach einer hohen Stabilität der geschriebenen Daten gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperatur oder Störfeldern. Diese Anforderungen lassen sich vor allem über die Auswahl der Werkstoffe sowie einer magnetischen Anisotropie der Spritzschichten erreichen. Nachdem in einem vorherigen Forschungsvorhaben (DFG-Projektnummer 326244920) die grundsätzliche Eignung der applizierten WC-Co-Schichten hinsichtlich ihrer magnetischen Kennwerte und thermischen Stabilität gezeigt werden konnte, sollen nun weitere hartmagnetische Werkstoffe (Fe2O3, FeCr13) als Spritzschichten hergestellt und im Folgenden untersucht werden. Die geeigneten Werkstoffe werden in das weitere Versuchsprogramm aufgenommen.In diesem soll der Einfluss des Spritzprozesses auf die Ausbildung der magnetischen Werkstoffeigenschaften in der applizierten Schicht erörtert werden, mit dem Ziel, diese gezielt verändern und optimieren zu können. Dazu werden anhand eines statistischen Versuchsplans die relevanten Prozessparameter variiert und ihr Einfluss auf die Schichtausbildung analysiert. Die Charakterisierung der hergestellten Proben erfolgt durch strukturelle und magnetische Analyseverfahren. Um auch den Einfluss einer magnetfeldunterstützten Abscheidung auf die Gefügeausbildung ermitteln zu können, wird außerdem die Prozesskammer, in der die Spritzschichten hergestellt werden, um einen Elektromagneten erweitert. Dies beinhaltet seine simulationsgestützte Auslegung und Fertigung. Um ein optimales Schreiben und Lesen der Daten auf den thermisch gespritzten Schichten zu gewährleisten, wird weiterhin ein Speicherkopf entwickelt, der auf das zuvor optimierte Schichtsystem ausgelegt wird. Ziel ist die erreichbare Datenstabilität und -dichte zu analysieren. In einem weiteren Arbeitspaket am Ende dieses Forschungsvorhabens soll ein thermisch gespritztes Schichtsystem entwickelt werden, welches sich perpendikular beschreiben lässt. Das erfordert eine zusätzlich weichmagnetische Schicht unterhalb des hartmagnetischen Aufzeichnungsmediums.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen