Dünne Schichten für harte Materialien
Anfang April nahm das neue Christian Doppler-Labor für "Advanced Hard Coatings" seinen Betrieb auf. Die Forscher in Innsbruck und Leoben arbeiten an der Entwicklung neuer Beschichtungen für besonders stark beanspruchte Werkzeuge. Das Labor wurde in Kooperation mit den Industriepartnern Plansee und Balzers eingerichtet und ist mit einem Jahresbudget von 400.000 Euro ausgestattet.
Schon heute werden stark beanspruchte Werkzeuge mit dünnen Hartstoffschichten versehen, um die Lebensdauer zu erhöhen und neue Bearbeitungstechniken möglich zu machen. Derzeit basieren die industriell eingesetzten, wenige Mikrometer dicken Schichten vor allem auf den Nitriden der Übergangsmetalle, z.B. Titannitrid oder Chromnitrid, die für die zunehmende Beanspruchung in der Bearbeitungstechnik durch Einführung neuer Verfahren wie Trockenzerspanung oder der Hochleistungszerspanung oftmals an ihre Grenzen stoßen. Hier setzt die Forschung an: Ziel des neuen Forschungslabors ist es, die Grundlagen für neuartige, dünne Hartstoffschichten zu entwickeln. Die Schichten sollen so maßgeschneidert werden, dass etwa Bohrer oder Fräser im Betrieb härter werden und bei Rissen selbst ausheilen können. Auch eine schmierende Wirkung kann durch die Beschichtungen erzielt werden.
Ergebnisse direkt umsetzbar
Konkrete Ergebnisse erwarten wir uns bereits in den ersten zwei Jahren, so Richard Tessadri, der gemeinsam mit Christian Mitterer von der Montan-Universität Leoben das neue CD-Labor leitet. Wir betreiben hier zwar reine Grundlagenforschung. Durch den Einsatz einer industriellen Beschichtungsmaschine in Leoben sind die von uns entwickelten Beschichtungen allerdings direkt umsetzbar, betont Tessadri vom Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Innsbruck. Die millionenteure Maschine wird vom liechtensteinischen Industriepartner Balzers bereitgestellt. Hier in Innsbruck betreiben wir vor allem die Charakterisierung der Beschichtungen in Kopplung mit der Temperatur, so Tessadri weiter.
Vorraussetzung für neue Bearbeitungsverfahren
Die Wissenschaftler nutzen für ihre Arbeit plasmaunterstützte Vakuumbeschichtungsverfahren, mit denen metastabile oder nanostrukturierte Schichten mit völlig neuartigen Eigenschaftskombinationen hergestellt werden können. Unter eindeutigen Bedingungen kann so Atomschicht um Atomschicht auf die Werkstoffoberfläche aufgetragen werden. Besonders bei Verfahren mit Arbeitstemperaturen über 1.000 Grad Celsius sind für herkömmlich beschichtete Werkzeuge den Anforderungen kaum mehr gewachsen. Denn die auftretenden hohen Kräfte und Temperaturen sowie Oxidation führen zum Verschleiß der harten Schicht und damit zu geringer Lebensdauer der Werkzeuge.
Die Christian Doppler-Gesellschaft ist eine Fördereinrichtung für anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie betreibt in Österreich derzeit 35 Labors. Diese Laboratorien werden für maximal sieben Jahre eingerichtet, ihre Finanzierung teilen sich die öffentliche Hand und die beteiligten Unternehmen jeweils zur Hälfte. Benannt ist die Gesellschaft nach dem österreichischen Physiker und Mathematiker Christian Andreas Doppler (1803-1853). Er wurde vor allem durch seine als "Doppler Effekt" bekannt gewordene Entdeckung berühmt. Die Universalität des Doppler Effekts führte zu einem breiten Spektrum von Anwendungen in Naturwissenschaft und Technik.