Oberflächenanalyse

Die Oberfläche eines Materials beeinflusst maßgeblich seine Funktion – sei es durch Schutzbeschichtungen oder spezielle Strukturen zur Eigenschaftsoptimierung. 

Wir bieten hochauflösende Bildgebung und chemische Analysen von Oberflächen sowie Profilaufnahmen zur Bestimmung von Schichtsystemen mittels FIB-Querschnitt. Zusätzlich ermöglichen tribologische und elektrische Charakterisierungen detaillierte Materialeinblicke. Mit unserer Laserstrukturierungstechnik xDLIP passen wir gezielt Oberflächeneigenschaften an, um optimale Leistung und Haltbarkeit zu gewährleisten. 

Bei DLIP (Direct Laser Interference Patterning) werden hochenergetische, gepulste Laserstrahlen überlagert, um definierte Intensitätsverteilungen zu erzeugen. Dadurch entstehen präzise Oberflächentopographien mit einer kontrollierbaren Strukturperiode P – von Sub-µm- bis in den zweistelligen µm-Bereich. Die Verteilung der Laserintensität lässt sich gezielt durch die Anzahl und den Winkel der kombinierten Strahlen steuern. 

Diese Technik bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

• Reibung und Verschleiß: Reduzierung von Reibung um bis zu 80 %, Verschleiß bis zu 99 %. 
• Elektrische Systeme: Reduzierung des elektrischen Kontaktwiderstands um bis zu 80 %, Steckkraft bis zu 40 %. 
• Absorption: Erhöhung der Solarabsorption um bis zu 35 %. 
• Benetzung: Strukturierung super-hydrophiler und super-hydrophober Oberflächen. 
• Medizintechnik: Reduzierung der Bakterienadhäsion um bis zu 80 %. 
• Optisches Design: Individualisierung und Plagiatsschutz mit Interferenzfarben. 

Besonders im Bereich der tribologischen Optimierung entfaltet sie großes Potenzial: DLIP kann Reibung und Kontaktflächen gezielt reduzieren oder die Lebensdauer von Schmierfilmen erheblich verlängern. Zur Charakterisierung der tribologischen Eigenschaften setzen wir Mikro- und Nanotribometer ein, mit denen sich Reibungs- und Verschleißwerte präzise bestimmen lassen. 

Die werkstofftechnische Weiterentwicklung von DLIP erfolgt bei MECS, während die 2020 ausgegründete SurFunction GmbH die Industrialisierung dieser Technologie vorantreibt. 

2016 wurde die Entwicklung des DLIP-Systems mit dem wohl wichtigsten Innovationspreis im Bereich Laser ausgezeichnet, unser anschließend erfolgreicher Industrietransfer mit der TE Connectivity GmbH 2019 mit dem Transferpreis der Steinbeis-Stiftung.

Durch die hohe Auflösung bis in den Sub-nm-Bereich ist das REM unser Standardwerkzeug zur Untersuchung von:

• Ausscheidungen und Einschlüssen
• Schichtsystemen
• Korngrößen
• Poren und anderen Sub-µm-Strukturen

Die Kombination aus FIB und REM erweitert unser Repertoire um folgende Möglichkeiten:

• Erzeugung oberflächennaher Querschnitte (Beispielvideo ansehen)
• Charakterisierung dünner Schichten und Schichtsysteme
• Herstellung von STEM- und APT-Proben
• 3D-Darstellung und Berechnung von Gefügen

Zusätzlich eingebaute Systeme ermöglichen uns, eine ganzheitliche Bewertung durchzuführen: 

• Chem. Analyse von Partikeln, Schichten oder Elementverteilungen (EDX)
• Analyse von Kristallorientierungen, Korngrößen-verteilungen, Versetzungsdichten, Texturen, Verformungen und Vorzugsrichtungen (EBSD)
• Rekonstruktion ehemaliger Austenitkörner aus EBSD-Daten
• Untersuchung und chem. Analyse von Ausscheidungen, Phasen und Schichten bis in den Sub-nm-Bereich (STEM inkl. STEM-EDX)
• Lokal aufgelöste Reparaturen, Fertigung präziser Maskengeometrien und spezieller mechanischer Bauteile, gezielte Abscheidung leitender und nichtleitender Verbindungen (Micromachining) (Beispielvideo ansehen)