Verfahren zur Herstellung und Applikation von polymerfreien Sensoren auf technischen Oberflächen

// Fertigungstechnik // Maschinen- und Anlagenbau // Material- und Werkstofftechnik
Ref-Nr: 16856

Einleitung / Abstract

Die erfindungsgemäße Technologie umfasst die Herstellung oberflächensensitiver Sensoren (z.B. für Temperatur- oder Dehnungsmessung), welche die Einsatzgrenzen bisheriger kommerzieller Produkte hinsichtlich Temperatur und chemische Beanspruchungen erweitern.

Metallfoliengetragener Dehnungsmesssenor im Alterungsversuch bei ca. 900 °C

Hintergrund

Sensoren für Temperatur- oder Dehnungsmessung werden auf Keramik oder dünnen Polymersubstraten gefertigt und anschließend – in der Regel händisch – auf die entsprechenden Bauteiloberflächen geklebt. Somit ist eine zuverlässige Haftung auf der technischen Oberfläche eine Voraussetzung für die Funktion, wobei Dämpfungseffekte durch die vorwiegend verwendeten Trägerfolien immanent sind. Substanzen am Einsatzort (z.B. Kühlschmierstoffe oder Witterungseinflüsse) können zudem eine dauerhaft zuverlässige Haftung beeinträchtigen. Die Trägerfolien sowie der Klebstoff können durch den Einfluss hoher Temperaturen beeinträchtigt werden. Neuartige Ansätze zielen auf eine Direktabscheidung der Sensorik auf die technischen Oberflächen und damit auf einen Verzicht auf die polymeren Sensorkomponenten ab, um die genannten Nachteile zu kompensieren.

Lösung

Um die Einsatzgrenzen, welche durch die polymeren Sensorkomponenten resultieren, zu erweitern, ist es bereits möglich, polymerfreie Sensoren zu erzeugen bzw. direkt auf technische Oberflächen abzuscheiden. Da bisherige Lösungen jedoch nur mit hohem Aufwand und anderweitigen Restriktionen verbunden und nicht für die Massenfertigung geeignet sind, zielt die erfindungsgemäße Technologie auf eine neue Prozesskette zur Herstellung und Applikation ab. Die Sensorabscheidung erfolgt beispielsweise im Nutzen auf einer Metallfolie ohne Einsatz von Polymerkomponenten, wie sie sonst üblicherweise zwecks Isolation oder Haftvermittlung eingesetzt werden. Die Sensorapplikation auf der Bauteiloberfläche erfolgt mittels polymerfreien Fügeverfahren wie z.B. Löten oder Schweißen. Dünnfilmtechnisch erzeugte Deckschichten gewährleisten bei zugleich geringer Bauhöhe einen zusätzlichen Schutz vor Medieneinflüssen.

Vorteile

Produktives, massenmarkttaugliches Herstellverfahren für oberflächensensitive Sensoren Erhöhung der Haft- und Dauerfestigkeit und der Einsatztemperatur durch Entfall von polymeren Komponenten Erhöhung der Beständigkeit gegenüber Medieneinwirkungen in rauen Einsatzumgebungen sowie kompakte Bauform

Anwendungsbereiche

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die (Mikro-)Produktionstechnik bzw. die Dünnfilmtechnik.

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