Kalottenschleifgerät

Oft sind es kleine Veränderungen, die das Arbeiten effizienter machen und Wartezeiten verkürzen. Wichtige Kenngrößen zur Schichtarchitektur, wie die Schichtdicke oder Abriebfestigkeit, werden mit dem seit vielen Jahren in Industrie und Forschung etablierten Kalottenschleifverfahren ermittelt. Am Fraunhofer IST wurde diese Methode nun erweitert: Erstmals können während eines Prüfablaufs bis zu drei Kalottenschliffe gleichzeitig hergestellt werden, was eine große Zeitersparnis mit sich bringt.

Das neue Kalottenschleifgerät

Trotz der relativ einfachen Handhabung ist das Verfahren nur schwer zu automatisieren. Dem Fraunhofer IST ist es gelungen, den Prüfablauf durch eine konstruktive Modifizierung wirkungsvoller zu gestalten. Mit den zur Zeit kommerziell verfügbaren Geräten kann immer nur ein Kalottenschliff mit einer Schleifkugel hergestellt werden. Bei der Methode des Fraunhofer IST übernehmen nun zeitgleich bis zu drei Kugeln diese Arbeit, und das bei gleicher Präzision. In kürzester Zeit stehen somit drei Kalottenschliffe zur Bewertung bereit.

Schichtdickenbestimmung

Die Schichtdickenbestimmung beruht auf der optischen Auswertung des Schliffbildes. Daher ist eine angepasste Schliffherstellung von großer Bedeutung. Bei optimierten Bedingungen beträgt der relative Fehler einer Schichtdickenmessung nur wenige Prozent. Entscheidend hierfür ist das Verhältnis von Schlifftiefe zur Schichtdicke. Bei sehr dünnen Schichten (< 5 µm) ist besonders darauf zu achten, dass die Schlifftiefe nur geringfügig über der Schichtdicke liegt.

Messung der Verschleißbeständigkeit dünner Schichten

Das Kalottenschleifverfahren wurde in den vergangenen Jahren fortlaufend weiter entwickelt. Mit einer auf den Verschleißprozess optimierten Kinematik ist es auch möglich, die Abriebfestigkeit von dünnen Schichten zu bestimmen. Neben den gerätetechnischen Details ist eine auf dünne Schichten angepasste Schleifsuspension erforderlich. Über die Körnung lässt sich das Abrasionsvermögen in der Schleifzone einstellen. Zur Bestimmung des Schichtverschleißes ist es wichtig, die Schlifftiefe niedriger zu halten als die Schichtdicke.

Fazit

Das Kalottenschleifverfahren ist bei richtiger Handhabung einfach und zugleich im Ergebnis aussagekräftig. Besonders interessant ist das hier vorgestellte Verfahren unter dem Aspekt des minimalen Investitionsbedarfs. Die Prüfeinrichtung hat trotz sehr geringen Zeitaufwands eine recht gute Genauigkeit. Für eine schnelle und präzise Prüfung der Schichtdicken auf mehreren Proben ist diese Neuerung hervorragend geeignet.