DFG und Land stärken Oberflächentechnik an der BTU Cottbus

Mit der jüngsten Inbetriebnahme neuer Forschungsgeräte konnte ein wichtiger Schritt zum weiteren Ausbau des Kompetenzfeldes Oberflächentechnik an der BTU unternommen werden. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt die Aktivitäten durch ein hochmodernes Forschungsgroßgerät und wissenschaftliches Personal im Gesamtumfang von rund 400.000,- Euro. Auch das Land Brandenburg fördert mit 200.000,- Euro die Einrichtung eines Dünnschichtlabors.
Die Entwicklung dünner Schichten mit außergewöhnlichen Eigenschaften zählt zu den Spezialitäten des Teams vom Lehrstuhl Metallkunde und Werkstofftechnik um den Werkstoffspezialisten Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens. So beschäftigen sich die Cottbuser Forscher beispielsweise mit der gezielten Veränderung von Werkstoffoberflächen, damit diese wie beim Lotuseffekt schmutzabweisend sind oder wie bei der Haifischhaut einen geringen Strömungswiderstand bieten. „Das Besondere an unseren Forschungsarbeiten ist, dass die Oberflächen auch bei Temperaturen von bis zu 1000°C noch stabil bleiben müssen, denn wir wollen unsere Forschungsergebnisse später auf Turbinenschaufeln in Flugtriebwerken einsetzen,“ erläutert Dr. Arturo Flores Renteria, der als Gruppenleiter für den Bereich Oberflächentechnik zuständig ist.
Die Herstellung von Schichten mit einer Gesamtdicke von nur wenigen Tausendstel Millimetern gelingt mit Hilfe einer speziellen Beschichtungstechnik, bei der ein sog. Plasma erzeugt wird. Die Schichten wachsen dabei im Vakuum Atomlage für Atomlage auf das Bauteil auf. „Um die Vorgänge, die im Plasma während der Beschichtung ablaufen, genau erforschen zu können, ist die von der DFG zur Verfügung gestellte Plasmadiagnostikeinrichtung ein ideales Werkzeug“, weiß Dr. Ruslan Mykhaylonka, der die wissenschaftlichen Arbeiten mit dem neuen Großgerät vorantreibt. „Nun können wir sozusagen sehen, welche Teilchen sich an der Schichtbildung beteiligen“.
Genutzt werden soll die neue Plasmadiagnostik auch bei der Herstellung sogenannter Nanolaminatschichten, Schichtsystemen aus dem Bereich der Nanotechnik also, die eine spezielle Struktur aufweisen und bei denen sich dünne Lagen mit keramischen und metallischen Eigenschaften abwechseln. Die Lagendicke dieser Einzelschichten bewegt sich im Nanometermaßstab; dabei entspricht ein Nanometer einem Millionstel Millimeter. Aus ihrer unvorstellbar kleinen Struktur beziehen diese Schichtsysteme ihre erstaunlichen Eigenschaften: sie sind hitzebeständig wie Keramiken, gleichzeitig besitzen sie aber eine gute elektrische Leitfähigkeit und Formbarkeit wie Metalle.
Die Cottbuser Oberflächenspezialisten haben aber nicht nur spezielles Know-how bei der Herstellung von Hochleistungsschichten, sie können diese auch Labortests unterziehen, mit denen sie wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse über die Eigenschaften der Schichten unter verschiedenen Einsatzbedingungen erzielen können. „Mit dem vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg geförderten Dünnschichtlabor können wir die Haftfestigkeit dünner Schichten bestimmen und deren Verschleißbeständigkeit auch bei erhöhten Temperaturen überprüfen“, freut sich Prof. Leyens. “Außerdem müssen wir wissen, ob und wie die Schichten die mechanischen Eigenschaften des Bauteils beeinflussen, das beschichtet wurde. Es kommt nicht selten vor, dass man hierbei Überraschungen erlebt, die dazu führen, dass man am Beschichtungsprozess etwas ändern muss. Denn am Ende wollen wir ja möglichst die Eigenschaften des gesamten Bauteils verbessern“. Einsatzbereiche für die dünnen Schichten aus Cottbus sind hauptsächlich die Automobilindustrie, die Energietechnik und die Luftfahrtindustrie.
Der Präsident der BTU Cottbus, Prof. Dr. Dr. h.c. Walther Zimmerli, sagt: „Mit den Investitionen wird nicht nur die Grundlagenforschung der Universität im Schwerpunktthema Material gestärkt, sondern gleichzeitig auch deren Innovationskraft entscheidend gestärkt. Gerade die enge Verknüpfung von Spitzenforschung und Anwendungsbezug macht die BTU Cottbus zu einem attraktiven Partner in der Forschung und für Unternehmen der privaten Wirtschaft“.
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