Herstellung
Spanende Mikro- und Präzisionsbearbeitung
In der spanenden Mikro- und Präzisionsbearbeitung werden durch Fräsen, Bohren, Drehen und Schleifen Mikrostrukturen, Mikrokomponenten und hochgenaue Oberflächen in einer gegenüber dem Stand der Technik um eine Größenordnung (Faktor 10) verbesserten Genauigkeit hergestellt. Die auftretenden Spanbildungsmechanismen, Skaleneffekte und komplexen Prozess-Maschine-Interaktionen werden experimentell und simulativ untersucht und sollen auf Ebene der zugrundeliegenden physikalischen Effekte verstanden werden. Für die Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen sowie für die Präzisionsbearbeitung werden verschleißarme Werkzeuge benötigt. Um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen und das Bearbeitungsergebnis gezielt zu beeinflussen, werden in LPME Mikrowerkzeuge beschichtet und hinsichtlich ihrer Eigenschaften im Einsatz charakterisiert.
Mikro-Laserablation
Der Fokus der Forschungsarbeiten im Bereich der Mikro-Laserablation liegt auf der Nutzung von Ultrakurzpulslasern mit Pulsdauern im Femtosekundenbereich zur Mikrostrukturierung von Oberflächen und Herstellung innovativer Werkzeuge zur spanenden Mikro- und Präzisionsbearbeitung. Es werden Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen den zur Bearbeitung gewählten Verfahrensparametern, den entstehenden Randzoneneigenschaften sowie Strukturgenauigkeiten und den resultierenden Bauteileigenschaften durchgeführt, um ein verbessertes Verständnis der Wirkzusammenhänge zu erreichen.
Additive Mikrofertigung
Mit den additiven Fertigungsverfahren werden mikro- und nanostrukturierte metallische und nichtmetallische Komponenten erzeugt. Da pulverbasierte Verfahren der additiven Fertigung aufgrund der Partikelgröße für die Mikrofertigung oftmals problematisch sind, wird in LPME ein neues pulverloses Verfahren für metallische Werkstoffe entwickelt und mit pulverbasierten Verfahren verglichen. Charakteristisch für additiv gefertigte Strukturen sind richtungsabhängige Materialeigenschaften und stark inhomogene Eigenspannungszustände. Hier wird angesetzt, um die physikalischen Effekte und Wechselwirkungen, die der additiven Mikrofertigung zugrunde liegen, zu verstehen und gezielt zur reproduzierbaren Herstellung strukturierter Komponenten mit optimierten Materialeigenschaften zu nutzen.
Beschichtung und Mikrostrukturierung von Oberflächen mit Feststoffpartikeln
Mittels thermischem Kaltgasspritzen werden Oberflächen mit feindispersen Partikeln beschichtet und mikrostrukturiert, um ihre funktionalen Eigenschaften gezielt zu beeinflussen. Eine Veränderung der Oberflächenmorphologie durch Partikelaufbringen kann viele physikalische Effekte wie Reibung, Adhäsion von Partikeln und Biofilmen, Benetzungseigenschaften und Wärme- und Stoffaustauschprozesse, positiv beeinflussen. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf der Verbesserung der physikalischen Oberflächeneigenschaften durch Herstellung einer definierten topografischen Mikrostruktur mit der erforderlichen chemischen Zusammensetzung.