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Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus (SFB 653)- Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten Eigenschaften

Bearbeitung:TNT, IFW
Laufzeit:2005 - 2013
Förderung durch:DFG
Bild Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus (SFB 653)- 
Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten  Eigenschaften Bild Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus (SFB 653)- 
Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten  Eigenschaften

Bild Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus (SFB 653)- 
Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten  Eigenschaften

Informationen über ein Bauteil, wie Chargenbezeichnung, Bearbeitungsparameter oder Konstruktionsdetails, werden meist in Datenbanken aufbewahrt. Im Rahmen des DFG-geförderten Sonderforschungsbereichs SFB 653 "Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus" sollen solche Informationen in Bauteilen selbst abgelegt werden - "wissende" Bauteile. Hierzu werden in diesem Projekt gezielt Mikrostrukturen in die Bauteiloberfläche eingebracht und zur Informationsspeicherung genutzt. Die Informationen sollen beispielsweise den Ursprungszustand eines Objekts beschreiben. In einem weiteren Teil des Projektes wird dem Werkstück durch gezielt eingestellte Randzoneneigenspannung die Fähigkeit „zum Fühlen“ verliehen. Die Oberflächeneigenspannungen bauen sich in Folge von Überlastungen ab und können so Aufschluss über ihre Belastungshistorie geben. Gemeinsam mit den informationstragenden Mikrostrukturen können die Informationen anschließend zum Beispiel bei einer Inspektion genutzt werden, um aus der Analyse von Ist- und Ursprungszustand auf die Restlaufzeit zu schließen und ein Bauteil erst dann auszutauschen, wenn es bis zur nächsten Inspektion ausfallen wird. In einem dritten Aspekt wird die Identifikation von Bauteilen anhand ihrer Oberflächenstruktur untersucht. Durch eine Analyse charakteristischer Oberflächeneigenschaften, kann einem Bauteil ein Fingerabdruck, ähnlich dem eines Menschen, zugeordnet werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden diese Merkmale zusätzlich zur Entwicklung eines modernen Plagiatschutzes fertigungstechnisch hergestellter Bauteile herangezogen.

Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) untersucht das gezielte Einstellen der angesprochenen Eigenspannungsprofile durch einen Drehprozess und das Einbringen von informationstragenden Mikrostrukturen. Am Institut für Informationsverarbeitung (TNT) wird an optischen Verfahren für den späteren Einsatz in der Fertigung geforscht, um die entsprechenden Informationen wieder aus den Mikrostrukturen zu rekonstruieren. Da Bauteiloberflächen im Laufe der Zeit Kratzer bekommen oder korrodieren, müssen die Informationen gegen Verfälschung und Unlesbarkeit geschützt werden.

Ein neuartiges am TNT entwickeltes Verfahren erlaubt, mit einem handelsüblichen Mikroskop die Bauteiloberfläche genau zu rekonstruieren - so genau, dass auch die Daten wiederhergestellt werden können. Die Informationen werden durch zwei Methoden vor Verfälschung geschützt: Zum einen durch eine digitale Codierung, die Redundanz zur Fehlerkorrektur nutzt. Zum anderen durch eine Oberflächenversiegelung, die das Ausleseverfahren nicht stört. So kann Korrosion vermieden werden und die Daten auch nach kleinen Beschädigungen der Oberfläche sicher ausgelesen werden. Mit 1,6 kbit / cm² ist genügend Kapazität vorhanden für die Anforderungen von Gentelligenten Bauteilen.

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