Forschungsinstitut für Innovative Oberflächen FINO

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In vielen Bereichen unserer technischen Welt sind Materialien mit kontrollierten Oberflächeneigenschaften ein Schlüssel zum 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 wie leistungsstarke Batterien, effiziente Energiewandler oder hochempfindliche Sensoren zu realisieren.

Die Hochschule Aalen beschäftigt sich seit Jahrzehnten erfolgreich mit Oberflächentechnik. Insbesondere existiert eine weitreichende Erfahrung auf dem Gebiet der chemischen und physikalischen Oberflächenbeschichtung. Die rasante Entwicklung des Themas „funktionale Oberflächen“ zu einem Schlüsselbaustein moderner Hochtechnologie 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.

Das Forschungsinstitut für innovative Oberflächen setzt sich aus drei Schwerpunkten zusammen, die in jeweils eigenständigen Arbeitsgruppen organisiert sind: „Galvanotechnik“ unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Timo Sörgel , „Dünnschichttechnik“ unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. Berthold Hader und „Intelligente Substrate“ unter der Leitung von Prof. Dr. rer. nat. habil. Joachim Albrecht, der gleichzeitig als gewählter Geschäftsführer fungiert. Inhaltlich stützt sich das Institut auf die elektrochemische, chemische und vakuumbasierte Beschichtung vorbehandelter und vorstrukturierter Oberflächen, um funktionale Oberflächenstrukturen mit neuartigen Eigenschaften zu generieren. Diese sind für moderne technologische Anwendungen hochinteressant.

Die Forschung an Hochschulen für angewandte Wissenschaften hat das Problem, dass die wissenschaftliche Konkurrenz oft besser ausgestattet ist. Dies kann in einem gewissen Maß durch Originalität und Fleiß kompensiert werden. Auf jeden Fall ist es hilfreich, durch innovative Gruppierungen Alleinstellungsmerkmale zu generieren. Dies gelingt hier durch die Formierung des Forschungsinstituts für innovative Oberflächen, in dem die Kombination von chemischer, elektrochemischer und Vakuum basierter Beschichtung in Kombination mit maßgeschneiderten Substratwerkstoffen und -strukturen ein solches Alleinstellungsmerkmal schafft.

Arbeitsgruppe Prof. Dr. habil. Joachim Albrecht

Intelligente Substrate

  • Mikrostrukturierung
  • Supraleitende Schichten
  • Beschichtete Polymere
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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]


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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%. 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).

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Berthold Hader

Vakuumbeschichtung und Elektronenmikroskopie

  • Optische Oberflächen
  • Verschleißschutz

Arbeitsgruppe Prof. Dr. Timo Sörgel

Chemische und galvanische Beschichtung

  • Dispersionsbeschichtung
  • Batteriematerialien