Institut für Oberflächentechnik der RWTH Aachen


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Profil


Das Institut für Oberflächentechnik (IOT) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) geht ursprünglich zurück auf das Institut für Werkstoffkunde B, das Prof. Otto Knotek seit 1970 leitete. Im Februar 1980 erfolgte die Gründung des Lehr- und Forschungsgebiets Werkstoffwissenschaften unter Prof. Dr. techn. Erich Lugschneider. Seit dem 1. April 2005 leitet Prof. Dr.-Ing. Kirsten Bobzin das Institut, das einhergehend mit ihrem Dienstantritt in "Institut für Oberflächentechnik" umbenannt wurde.

An zwei Standorten im Stadtgebiet Aachen und im Zentrum Metallische Bauweisen (zmb) wird aktive Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf den Gebieten der thermischen Beschichtungs- technik (PVD/CVD-Technologie und Thermisches Spritzen), dem Hart-, Hochtemperatur- und Auf- traglöten sowie der Modellierung und Simulation dieser Prozesse betrieben.

Zu den einzelnen Tech-nologien werden werkstoffwissenschaftliche Grundlagen erarbeitet und in angewandte Werkstofftechnologien von der Projektidee über komplette Systemlösungen bis hin zur Nullserienfertigung umgesetzt. Dies geschieht stets in enger Zusammenarbeit mit Industrieunter- nehmen. Zu den Dienstleistungen des Instituts gehören neben der Werkstoffentwicklung, der Pro- zessoptimierung, der Verfahrens- und Qualitätssicherung vor allem die Entwicklung und Applikation von Beschichtungs- und Lötsystemen. Das Spektrum der zu verarbeitenden Werkstoffe erstreckt sich von Reinmetallen, Legierungen, intermetallischen Werkstoffen, Hartlegierungen und -metallen über Oxid- und Sonderkeramiken, faserverstärkten Materialien bis hin zu Polymeren. Das Institut für Oberflächentechnik beschäftigt zurzeit 30 wissenschaftliche und 18 nichtwissenschaftliche Mit- arbeiter, hinzu kommen etwa 35 studentische Hilfskräfte sowie Gastwissenschaftler und -dozenten. Die Forschungsarbeiten werden in fünf F&E-Gruppen durchgeführt.

 
Prof. Kirsten Bobzin









Forschungsschwerpunkte


  • F&E-Gruppe Thermisches Spritzen

    Die Gruppe Thermisches Spritzen arbeitet an der Entwicklung von hochleistungsfähigen und maßgeschneiderten Werkstofflösungen für funktionale Oberflächenbeschichtungen in verschiedensten Anwendungsbereichen. Neben der Modifikation von Ausgangs- werkstoffen werden sowohl industriell verbreitete als auch modernste Verfahrensvarianten wie z.B. Multielektroden-Plasmagenera- toren für das Atmosphärische Plasmaspritzen oder der Kaltgasspritzprozess zur Applikation von anspruchsvollen Werkstoffsystemen untersucht und optimiert. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Prozessanalyse und Erarbeitung von Strategien zur Qualitätssicherung durch den Einsatz der online Prozessdiagnostik.


  • F&E-Gruppe Löttechnologie

    Wesentliche Schwerpunkte liegen in der Entwicklung temperatur- und korrosionsbeständiger Lötlegierungen für Hochleistungs- werkstoffe, wie z.B. Keramiken, Superlegierungen, Stähle, Titanlegierungen und hochlegierte Aluminiumwerkstoffe sowie in der Prozeßoptimierung des Hart- und Hochtemperaturlötens mittels Ofen, induktiver Erwärmung und Widerstandserwärmung. Weiter-
    hin sind Sonderfügeverfahren wie Breitspaltverbindungslöten, TLP-Bonding und RAB Gegenstand der Forschung. Neben der Ver-
    bindungstechnik wird das Verfahren "Löten" auch zur Herstellung verschleißfester Schichten oder zur Reparatur von z.B. Turbinenschaufeln eingesetzt.


  • F&E-Gruppe PVD Werkzeugbeschichtung

    Das Forscherteam des Forschungs- und Entwicklungsbereichs PVD-Werkzeugbeschichtung befasst sich schwerpunktmäßig mit der Werkstoff- und Beschichtungsentwicklung für Zerspan-, Um- und Urformprozesse. Derzeit werden verschiedenste Arbeiten in inter- national und national geförderten Projekten mit der Zielsetzung der Entwicklung von neuartigen PVD-Beschichtungen zum Schutz von Werkzeugen und zur Optimierung o.g. Prozesse bearbeitet. Die Arbeitsgruppe verfügt über alle derzeit am Markt erhältlichen und industriell eingesetzten Verfahrensvarianten wie z.B. Magnetron-Sputter-Ion-Plating (MSIP) mit unterschiedlichen Kammervolumina, Arc-Ion-Plating (AIP) und über die neueste Generation des High-Power-Pulse-Magnetron-Sputtering (HPPMS).


  • F&E-Gruppe PVD Bauteilbeschichtung

    Der F&E-Bereich PVD-Bauteilbeschichtung beschäftigt sich mit der Erforschung und Applikation von PVD-Dünnschichten für viel- fältige Anwendungen. Bauteile und Maschinenelemente unterliegen anderen Belastungen als beispielsweise Werkzeuge. Aufgrund dieser Belastungen müssen die Dünnschichten entsprechende Funktionen übernehmen. Forschung und Entwicklung von innovativen Werkstofflösungen für die verschiedenen Bauteilanwendungen werden im Rahmen von öffentlich geförderten Projekten und in enger Zusammenarbeit mit der Industrie in bilateralen Projekten durchgeführt. Der F&E-Gruppe stehen bei den Forschungsarbeiten mo- dernste Technologien zur Verfügung. So kann die Arbeitsgruppe im eigenen Haus auf die gängigsten Verfahrensvarianten der PVD- Beschichtungstechnologie zurückgreifen. Es können für die Entwicklung von neuartigen PVD-Beschichtungen die Verfahren Magnetron-Sputter-Ion-Plating (MSIP) mit unterschiedlichen Kammervolumina, Arc-Ion-Plating (AIP) und Electron Beam (EP)-PVD eingesetzt werden. Neben diesen verschiedenen PVD-Verfahren stehen den PVD-Gruppen modernste Analysemethoden zur Verfügung. Bei der Entwicklung und Erforschung von PVD-Beschichtungen kommen Verfahren zur Prozessanalyse, zur Werkstoffcharakterisierung und zur Prüfung unter anwendungsnahen Bedingungen zum Einsatz.


  • F&E-Gruppe Modellierung und Simulation

    Der F&E-Bereich Modellierung & Simulation entwickelt bereichsübergreifend praxisorientierte Modelle zur Simulation von werkstoffwissenschaftlich relevanten Prozessen der Beschichtungstechnik und unterstützt mit mit Hilfe dieser Simulationen das Verstänis für die physikalischen Zusammenhänge und die Auslegung der Prozesse. Die Grundlage aller Simulationsmodelle ist eine systematische Prozessanalyse sowie eine kontinuierliche Überprüfung mittels eperimenteller Untersuchungen. Hierfür steht die umfangreiche Diagnostik- und Analysetechnik der anderen F&E Gruppen zur Verfügung. Für eine optimale Umsetzung der theo- retischen Grundlagen in Rechenmodelle besteht eine enge Kooperation des Bereiches mit nationalen und internationalen Forschungs- gruppen. Neben den seit vielen Jahren intensiv eingesetzten Simulationswerkzeugen, wie die Finite Volumen Methode (FVM) zur Strömungssimulation, die Molekulardynamik und die Monte-Carlo-Simulation für die PVD-Sputter-Simulation, gab in den letzten Jahren große Fortschritte vor allem im Einsatz der Finiten Elemente Methode zur Struktursimulation. Zur Anwendung kommen
    sowohl Weiterentwicklungen von kommerziellen Programmen aber ebenso am Institut selbst entwickelte Programmsysteme zur Beschreibung des PVD-Sputterprozesses und des Partikelverhaltens beim Atmosphärischen Plasmaspritzen.





Mitarbeiter und Einrichtungen


Das Institut für Oberflächentechnik beschäftigt zurzeit 30 wissenschaftliche und 18 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter,
hinzu kommen etwa 35 studentische Hilfskräfte sowie Gastwissenschaftler und -dozenten.







Kontakt


Institut für Oberflächentechnik der RWTH Aachen
Augustinerbach 4-22
D-52062 Aachen

Tel: 0241-80 95327
Fax: 0241-80 92264
E-Mail:
Internet: www.iot.rwth-aachen.de