Die Dünnschichttechnologie spielt eine zentrale Rolle bei der Herstellung robuster und präziser Drucksensoren. Diese Technologie ermöglicht die Fertigung von Sensoren mit extrem dünnen Schichten, die eine hohe Empfindlichkeit und Stabilität aufweisen. Besonders in anspruchsvollen Anwendungen, wie beispielsweise in Lageranwendungen, ist die Robustheit der Sensoren von entscheidender Bedeutung. Die Universität Bremen forscht intensiv an der Einbettung von Dehnungsmessstreifen in Lagerlaufbahnen, um die mechanische Belastung frühzeitig zu erkennen.

Dünnschichttechnologie für robuste Sensoren

Drucksensoren in Lageranwendungen (Universität Bremen)

Die Universität Bremen untersucht die Möglichkeit, Dehnungsmessstreifen in Lagerlaufbahnen einzubetten, insbesondere für hochwertige Lager in Anwendungen wie Offshore-Windkraftanlagen. Ziel ist es, durch die Kombination von Materialwissenschaft (IWT Bremen) und Mikrosystemtechnik (IMSAS) mechanisch robuste Drucksensoren innerhalb einer Stahloberfläche zu schaffen. Der Prozess umfasst das Ätzen einer Kavität in das Stahlsubstrat, das Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht (Al2O3) mittels Magnetron-Sputtern, das Abscheiden und Strukturieren einer piezoresistiven DLC-Schicht, das Hinzufügen einer zweiten Isolierschicht und schließlich das Aufbringen einer verschleißfesten Hartbeschichtung. Die Sensorgeometrie beinhaltet abgewinkelte geätzte Vertiefungen, um die Randermüdung zu mindern, wobei die Metallisierung als Zuleitung dient und ein verengter Abschnitt den elektrischen Widerstand am Messpunkt konzentriert. Die Temperaturkompensation wird durch eine Brückenschaltung erreicht. Diese Technologie zielt darauf ab, ungewöhnliche Bedingungen frühzeitig zu erkennen und proaktive Gegenmaßnahmen zu ermöglichen.

Dielektrische Sensoren für Polymere

Überwachung von Fertigungsprozessen und Langzeitverhalten

Dielektrische Sensoren, insbesondere die Impedanzspektroskopie, bieten eine praktikable Methode zur Überwachung des Fertigungsprozesses und des Langzeitverhaltens von vernetzten Polymeren wie Beschichtungen, Klebstoffen und Faserverbundkunststoffen (FVK) wie CFK. Das Einbetten dieser Sensoren ermöglicht die Echtzeitüberwachung der Polymerisation durch Verfolgung von Änderungen der Permittivität und des spezifischen Widerstands aufgrund der Hemmung der Ionenbewegung. Aktuelle Sensorgrößen stellen jedoch eine erhebliche Einschränkung dar, da sie als Fremdkörper wirken, die die strukturelle Integrität des Materials beeinträchtigen, wodurch ihre Verwendung auf Laborumgebungen beschränkt wird. Die Entwicklung von minimalinvasiven Foliensensoren, die gut an die Polymermatrix angepasst sind, ist entscheidend, um eine langfristige In-situ-Überwachung zu ermöglichen, ohne die Verbundstruktur zu schwächen. Zu den wichtigsten Forschungsbereichen gehören die Entwicklung von Fertigungsprozessen für diese Sensoren, Einbettungstechniken und Methoden zur Analyse und Auswertung der Sensordaten.