Учебное пособие по обучению чтению, реферированию и аннотированию текстов по профилю факультета. Учебное пособие

zeugen. Deren Standzeit ist durch eine solche Beschichtung um ein Vielfaches höher als im unbeschichteten Zustand. Von großer Bedeutung ist auch, dass die Schichten neben ihrer hohen Härte einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen, so dass beispielsweise die Materialbearbeitung mit derart beschichteten Bohroder Fräswerkzeugen mit wesentlich geringeren Vorschubkräften und in deutlich verbesserter Qualität möglich ist. Für den Zeitraum von einem Jahr werden G. Reiße, S. Weißmantel und D. Rost aus der Gruppe „Lasergestützte Schichtabscheidung“ im Auftrag einer japanischen Firma derartige Schichten auf vorgegebenen industriell relevanten Bauteilen abscheiden und die Eigenschaften optimieren. Da dieses Verfahren bislang noch nicht in die Industrie überführt wurde, soll die Forschergruppe zudem die Konzeption für eine Beschichtungsanlage entwickeln, mit der die Schichtmaterialien industriell hergestellt und genutzt werden können. Gebaut werden soll die Industrieanlage in der Region.

Die Forschergruppe aus Mittweida ist weltweit führend auf dem Gebiet der lasergestützten Schichtabscheidung: „Unsere Schichten sind konkurrenzlos hart und konkurrenzlos fest“, so Prof. Dr. Horst Exner, Prorektor für Forschung an der Hochschule Mittweida. Der Auftrag zeige, dass sich in Mittweida ein Zentrum für die Erzeugung superharter Schichten etabliert hat, das weltweit einen guten Ruf genießt. Ausführliche Informationen dazu erhalten Sie unter der Rufnummer (03727) 58 1449

Text № 11

Keramikschweißplatz

Die Keramikbearbeitung mittels Laserstrahlung hat an der Hochschule Mittweida eine lange Tradition, die bis zum Jahr 1984 zurück reicht. Durch Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und in den letzten Jahren insbesondere auch

des Sächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst wurden

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die entsprechenden Technologien kontinuierlich weiterentwickelt. Auf dieser Basis konnte sich unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing.

Horst Exner ein Forschungsbereich etablieren, der heute einen weltweit anerkannten Ruf genießt. Als Schwerpunkt der Projektgruppe wird die Entwicklung von Fügeverfahren, Beschichtungsund Urformverfahren verstanden. Dabei kommen als Werkstoffe nicht nur Keramik, sondern auch Glas und deren Verbindungen mit Metall zum Einsatz.

In zahlreichen Forschungsprojekten in Zusammenarbeit mit Studenten, Diplomanden und Praktikanten der Hochschule Mittweida (FH), University of Applied Sciences, konnten erfolgreiche Entwicklungen auf den folgenden Gebieten erzielt werden:

Laserstrahlschweißen von Keramik Hochtemperaturfestes Laserstrahllöten von SiC-Keramik

Laserstrahlmikrosintern von freigeformten Keramikkörpern Laserstrahlsintern von Keramikschichten Laserstrahlschweißen von Glas

Laserstrahlschweißen von Keramik mit Metall Laserstrahlabtragen von Beton.

Neben den geschilderten Verfahren werden am Laserinstitut Keramik und Glas auch oberflächenstrukturiert, – modifiziert oder getrennt.

Die Projektgruppe Keramikbearbeitung am Laserinstitut Mittelsachsen e.V. steht jederzeit gern beratend zum Einsatz und den Möglichkeiten der Verfahren zur Verfügung.

Text № 12 Verfahrensmerkmale und Anwendungsmöglichkeiten

Seit 15 Jahren wird im Laserinstitut der Hochschule Mittweida das Verfahren der Laserpulsabscheidung (Pulsed Laser Deposition – PLD) für die Erzeugung dünner Schichten eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird ein Festkörpertarget durch die Einwirkung

eines fokussierten gepulsten Laserstrahles ablauert und der entste-

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hende Targetteilchenstrom zur Schichtbildung auf den entsprechend angeordneten Substraten genutzt. Um eine effektive Nutzung des Targetmaterials und die erforderlichen Beschichtungsflächen bei ausreichender Schichtdickenhomogenität sowie die Beschichtung auf dreidimensionalen Objekten zu erreichen, werden Relativbewegungen sowohl zwischen Laserstrahl und Target als auch zwischen Targetteilchenstrom und Substrat realisiert.

Die Schichtbildung findet dabei im Hochvakuum oder in einem reaktiven Hintergrundgas statt. Zur Reinigung der Substrate vor dem Beschichtungsprozess und zum zusätzlichen Einbringen von Impuls und Energie in die aufwachsenden Schichten sowie zu einem eventuell erforderlichen Stöchiometrieausgleich einer leicht flüchtigen Komponente einer Verbindung kann zusätzlich ein Ionenstrahl aus einer Ionenquelle auf die aufwachsenden Schichten gerichtet werden. Vorteilhaft ist es, den Schichtbildungsprozess mit Hilfe eines in-situ Eilipsometers zu kontrollieren.

Folgende Merkmale des PLD-Verfahrens sind besonders hervorzuheben: Der ablauerte Teilchenstrom erreicht mit zunehmender Energiefluenz der Targetlaserpulse hohe mittlere kinetische Energien und Ionisierungsgrade bis nahe eins. Die Stöchiometrie der Targets bleibt in den Schichten erhalten; bei leicht flüchtigen Komponenten kommt es im Vergleich zu anderen Verfahren nur zu einer geringen Unterstöchiometrie. Die mit kurzen Laserpulsen erreichbaren hohen Teilchenstromdichten bewirken ein nahezu zweidimensionales Schichtwachstum und infolgedessen frühzeitig geschlossene Schichten mit sehr geringer Oberflächenrauhigkeit.

Da die mittlere Schichtdickenzunahme pro Puls kleiner als eine Monolage ist, können ultradünne Schichten mit exakt vorgegebener Schichtdicke erzeugt werden. Mit den gegenwärtig verfügbaren Lasern sind Schichtaufwachsraten bis zu einigen hundert Nanometern

pro Minute möglich. Ein Nachteil des Verfahrens bestand bisher in

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