Sensor‐Aktor‐Schicht

Abstract

Die Temperaturregelung im Aluminiumdruckguss ist entscheidend für nachhaltige Prozesse und eine hohe Produktqualität. Kenntnisse der Temperatur in der beanspruchten Kontaktzone sind dabei notwendig. Hierfür wird eine Sensorschicht, bestehend aus einer Grundisolationsschicht, zwei Sensorlagen und einer isolierenden Verschleißschutzschicht, mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) appliziert. Die Temperatursensorfunktion basiert auf dem thermoelektrischen Effekt. Zusätzlich zur isolierten Temperaturmessung kann die PVD‐Sensorschicht mit einer thermisch gespritzten (TS)‐Aktorschicht kombiniert werden. Die TS‐Aktorschicht besteht aus Isolationsschichten und einer Heizschicht, die auf Basis der Funktion einer Widerstandsheizung Wärme erzeugt. In dieser Studie wurde die Funktion der kombinierten Sensor‐Aktor‐Schicht in Temperaturwechseltests untersucht. Die Kombination aus PVD‐Sensorschicht und TS‐Aktorschicht wurde erfolgreich appliziert. Die TS‐Aktorschicht temperierte die Oberfläche mit hoher Dynamik. Gleichzeitig erfasste die PVD‐Sensorschicht die Oberflächentemperatur mit einer kurzen Ansprechzeit. Im Thermozyklustest zeigte die Sensorfunktion ein zu Referenzmessungen vergleichbares Temperaturprofil. Mit der Sensor‐Aktor‐Schicht kann die Temperatur in der Kontaktzone gemessen und bei Bedarf Wärme zugeführt werden. Die Sensor‐Aktor‐Schicht bietet die Möglichkeit der Temperaturregelung in Ur‐ und Umformprozessen, bei Maschinenelementen oder bei der Verarbeitung temperaturempfindlicher Werkstoffe.