Die Härtemessung verfolgt das Ziel, eine zuverlässige Materialqualität zu garantieren, um reproduzierbare Eigenschaften der Bauteile gewährleisten zu können. Besonders in der Automobilbranche, Luftfahrt oder Medizintechnik sind verlässliche Prüfmethoden Pflicht, um ein Versagen der Teile ausschließen zu können.
Im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojektes NanoSense wurde ein Messkopf für die Härtemessung entwickelt, der zur Integration in Universalprüfmaschinen und xy-Manipulatoren geeignet ist. Die Zielstellung der Projektpartner Schütz und Licht Prüftechnik GmbH sowie die TBM GmbH und dem CiS Forschungsinstitut, bestand in der Entwicklung eines kombinierten Kraft-Weg Sensors zur quasi zerstörungsfreien Härteprüfung von Werkstoffen. Dieser Sensor kombiniert den Eindringkörper sowie die für die Nanoindentierung erforderliche Kraft- und Wegmessung in einem Modul und kann an bestehenden xy-Messgeräten fixiert werden. Bauteile beliebiger Größe an beliebiger Position können dadurch vermessen werden. Bei dem entwickelten Messkopf liegen Messtrecke und Messkraft auf einer Linie. Somit werden die Fehler bei Winkelabweichungen des Nanoindenters deutlich reduziert.
Durch die Ausnutzung der Daten der Kraft-Weg-Kennlinie, die während der Indentierung aufgezeichnet werden, ist die optische Auswertung der Eindruckfläche mit einem Mikroskop nicht mehr erforderlich. Diese stellt eine bedeutende Limitierung des zugänglichen Messbereiches der Härtemessung dar, da das Auflösungsvermögen eines Lichtmikroskops die präzise Messung kleiner Eindrücke einschränkt. Die Nutzung eines Elektronenmikroskops ist dagegen noch deutlich kostenintensiver.
Durch die Nachrüstbarkeit bestehender Prüfmaschinen werden auch Unternehmen angesprochen, deren finanzieller Rahmen kein eigenes zusätzliches Härtemessgerät zulässt.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt „Entwicklung eines Härtemesskopfes auf Basis eines neuartigen kombinierten Kraft-Wegsensors mit einer Auflösung von 100 pm zur Ermittlung der Härte von Oberflächen im Nanometerbereich“ (NanoSense) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
FKZ: KK5085702SN0
