Materialien mit kontrollierten Oberflächeneigenschaften sind häufig ein Schlüssel zu weitreichendem technologischen Fortschritt. Neben den klassischen Oberflächenvergütungen wie Korrosions- und/oder Verschleißschutz werden mehr und mehr Oberflächen mit weiteren funktionalen Eigenschaften eingesetzt. Dies sind oft wichtige Bausteine, um zukunftsträchtige Entwicklungen zu realisieren.

Die Hochschule Aalen beschäftigt sich seit Jahrzehnten erfolgreich mit Oberflächentechnik. Insbesondere existiert eine weitreichende Erfahrung auf dem Gebiet der physikalischen Oberflächenbeschichtung. Die rasante Entwicklung des Themas hat im Jahr 2014 zur Gründung des „Forschungsinstituts für Innovative Oberflächen FINO“ geführt. Hierdurch kann diese vorhandene Stärke der Hochschule zukünftig in Projekten und Zusammenarbeiten deutlich besser genutzt werden. Gleichzeitig wird die Sichtbarkeit der Thematik und in diesem Zusammenhang der gesamten Hochschule in der Forschungslandschaft signifikant erhöht.

Inhaltlich stützt sich das Institut auf die vakuumbasierte Beschichtung vorbehandelter und vorstrukturierter Oberflächen, um funktionale Oberflächenstrukturen mit neuartigen Eigenschaften zu generieren. Diese sind für moderne technologische Anwendungen hochinteressant.

FINO begibt sich häufig auf die Suche nach unkonventionellen Lösungen. Kreative Ansätze werden weniger durch aufwändige apparative Ausstattung als durch Kreativität, Originalität und Fleiß in Erfolg verwandelt. Die Interdisziplinäre Zusammensetzung von FINO vereint den Blickwinkel der Ingenieurwissenschaften mit Herangehensweisen aus Physik und Chemie. Inhaltlich bedeutet das, dass durch die Kombination von Vakuum basierter Beschichtung mit maßgeschneiderten Substratwerkstoffen und -strukturen und sorgfältiger Oberflächencharakterisierung ein Alleinstellungsmerkmal entsteht.

Arbeitsgruppe Prof. Dr. habil. Joachim Albrecht

  • Reibungs- und verschleißoptimierte Oberflächen
  • Oberflächen mit kontrollierter Benetzung
  • Supraleitende Schichten
  • Intelligente Fügeverbindungen

FINO beschäftigt sich mit Intelligenten Substraten. Es geht insbesondere um die tribologischen Eigenschaften von Hartstoffoberflächen. Im Speziellen wird versucht, die zwei wichtigsten Kenngrößen Reibung und Verschleiß mittels maßgeschneiderter Mikrostrukturen gezielt zu verringern. Da die Modifikation sehr harter Oberflächen definitionsgemäß schwierig zu bewerkstelligen ist, geht FINO einen anderen Weg. Unter Verwendung von Diamantstempeln werden Mikroeindrücke in Stahloberflächen generiert, die im Anschluss durch Beschichtung mit Übergangsmetallnitriden zu verbesserten Hartstoffoberflächen vergütet werden.

Abb.1 Unter Verwendung von Mikrodiamanten mechanisch geprägte Stahloberfläche. Der Ausschnitt hat eine Große von 0,5 mm x 0,5 mm, die einzelnen Eindrücke sind etwa 20 µm groß. Eine Modifizierung von nur 1% der Oberfläche führt zu deutlicher Reduzierung von Reibung und Verschleiß [1,2]


Der Vergleich zum identischen Oberflächenmaterial ohne Mikroprägung liefert phänomenale Ergebnisse, die auftretende Reibung an einem 100Cr6 Gegenkörper konnte um 30% verringert werden, die Verschleißraten in Einzelfällen sogar um bis 50% [2]. Da die Mikroprägung einfach und kostengünstig ist und variabel eingesetzt werden kann, ist zu erwarten, dass dieses Verfahren an vielen Stellen für Hartstoffoberflächen gewinnbringend eingesetzt werden kann.




Abb.2 Reibung an verschiedenen, MoN beschich­teten Stahloberflächen. Durch Mikroprägung wird der Reibungskoeffizient für einen trockenen Kontakt deutlich gesenkt [1].


[1] T. Sube, M. Kommer, M. Fenker, B. Hader and J. Albrecht, Reduced friction on γ-Mo2N coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering on microstructured surfaces, Trib. Int. 106, 41 (2017).

[2] M. Kommer, T. Sube, A. Richter, M. Fenker, W. Schulz, B. Hader and J. Albrecht, Enhanced wear resistance of molybdenum nitride coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering by using micropatterned surfaces, Surf. Coat. Technol. 333, 1 (2018).

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Berthold Hader

Vakuumbeschichtung und Elektronenmikroskopie

  • Optische Oberflächen
  • Verschleißschutz