PVD-Technologien

Forschungsschwerpunkte und Themengebiete

Die Fachabteilung "PVD-Technologien" fokussiert ihre Forschungstätigkeiten auf die Funktionalisierung von technischen Oberflächen mithilfe von Beschichtungsverfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (engl. physical vapor deposition, kurz PVD). Dies umfasst sowohl die Erforschung grundlegender wissenschaftlicher Fragestellungen im Zusammenhang mit der plasmagestützten Randzonenmodifikation von Werkstoffen als auch die Entwicklung und Synthese von PVD-Dünnschichten. Gleichzeitig werden praxisbezogene Anwendungsversuche von Dünnschichtsystemen in realen Fertigungsprozessen untersucht.

Das Hauptziel der Oberflächenmodifikation besteht in der Minimierung von Reibung und Verschleiß zur Steigerung und Erweiterung der Prozessgrenzen in Fertigungsprozessen bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit. Typische Anwendungsbereiche für tribologische Dünnschichtsysteme sind der Werkzeug- und Formenbau sowie die Herstellung reibungsarmer Beschichtungen für hochbeanspruchte Funktions- und Bauteile in der Luftfahrt- und Verkehrstechnik. Die Entwicklung leistungsfähiger Substrat/Schichtverbunde erfordert die Berücksichtigung der gesamten Prozesskette zur Werkzeugherstellung, beginnend mit der mechanischen Vorbehandlung unter Beachtung der Randzonenzusammensetzung, gefolgt von einer substratspezifischen, plasmagestützten Vorbehandlung bis hin zur an die Belastung angepassten Entwicklung der Mikrostruktur und Schichtgestaltung der PVD-Dünnschichten.

Zur Schichtabscheidung werden hochmoderne PVD-Verfahren wie die Magnetron-Kathodenzerstäubung oder das kathodische Lichtbogenverdampfen im industriellen Maßstab eingesetzt. Diese ermöglichen die endkonturgetreue Abscheidung und Schichtentwicklung auf komplexen Oberflächen.

Im Folgenden sind die aktuellen Forschungsthemen der Fachabteilung „PVD-Technologien“ aufgeführt:

• Schichtentwicklung von tribologischen Dünnschichten
  • Nitridische Schichtsysteme (auf Basis von AlTiN, AlCrN, MoN)
  • Boridische Schichtsysteme (auf Basis von TiB_x)
  • Amorphe Kohlenstoffschichtsysteme (a-C(:H), a-C(:H):X, ta-C)
  • Chemisch komplexe Nanokomposit-Schichtsysteme (wie etwa TiSiBCN)
• Anwendungsorientiere Gestaltung der Ätzvorbehandlung und PVD-Schichtsynthese für die Werkzeugbeschichtung
• Funktionsintegration und -erweiterung durch Sensorschichten (Temperatur- und Drucksensoren) zur Online-Diagnostik in Fertigungsprozessen
• PVD-Duplex-Behandlung von Stählen, bestehend aus Plasmanitrieren und PVD-Beschichtung
• PVD-Beschichtung von additiv gefertigten Metallen
  • Stähle für tribologische Bauteile oder Werkzeuge
  • Ti-Legierungen für biomedizinische Anwendungen

Die Ausstattung und die aktuellen Forschungsprojekte finden sich auf den entsprechenden Übersichtsseiten.

In den deutschsprachigen Vorlesungsreihen Oberflächentechnik 1, Oberflächentechnik 2 sowie in der englischsprachigen Vorlesungsreihe Materials Technology 2 werden die Grundlagen der PVD-Technologien vermittelt. Studierende sind herzlich eingeladen sich in diesen Lehrveranstaltungen mit diesem spannenden Fachgebiet vertraut zu machen.