Oberflächenanalyse
Mithilfe der Oberflächenanalyse können Materialoberflächen präzise untersucht, bewertet und kontrolliert werden. Da zentrale Eigenschaften wie Haftung, Verschleißverhalten, Korrosionsbeständigkeit und Reibung maßgeblich von der Oberfläche abhängen, ist diese für die Qualität, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Produkte von entscheidender Bedeutung. Die Auswahl der Analyseverfahren erfolgt dabei stets anforderungsgerecht und ist auf Material, Einsatzbereich und Prüfziel abgestimmt.
Als Steinbeis-Transferzentrum bieten wir die Analyse von Oberflächen als Dienstleistung an. Sie erhalten schnell aussagekräftige Ergebnisse und eine verlässliche Grundlage für Qualitätssicherung, Schadensanalysen sowie die Optimierung Ihrer Prozesse und Produkte.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Mikro- und Makroanalyse: Mit unseren modernen Analysetechnologien zoomen wir direkt in die Mikrostrukturen Ihrer Oberflächen. Von mikroskopischen Texturen bis hin zu makroskopischen Mustern bieten wir präzise Analysen für ein umfassendes Verständnis.
- Materialien: Ob Metalle, Kunststoffe, Glas oder Keramik – das Steinbeis-Transferzentrum ist darauf ausgerichtet, eine breite Palette von Materialien zu analysieren und Ihnen umfassende Einblicke zu bieten.
- Kundenzentrierter Ansatz: Jeder Auftrag ist individuell und deshalb sind unsere Analysen auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten.
Leistungen
LICHTMIKROSKOPIE
Mit Hilfe der Lichtmikroskopie werden detaillierte Analysen von Oberflächenstrukturen, Bruchflächenanalysen, metallographische Untersuchungen und Schichtdickenmessungen im Querschliff durchgeführt. Diese Untersuchungen werden mittels Stereo-, Auflicht- oder Digitalmikroskopie durchgeführt.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ermöglicht eine hochauflösende Untersuchung der Oberflächenstruktur, Morphologie und Zusammensetzung von Materialien. Durch die Wechselwirkung eines Elektronenstrahls mit der Probe entstehen detaillierte Bilder, die zur Analyse von Topographie, Defekten, Rauheit und Partikelverteilungen genutzt werden können. Zusätzlich erlaubt die Elementanalyse mittels EDX die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung sowie die Erkennung von Verunreinigungen oder Diffusionsprozessen. Auch Mehrschichtsysteme, Kristallstrukturen und Materialveränderungen können untersucht werden.
Rasterkraftmikroskopie (AFM)
Bei der Rasterkraftmikroskopie (AFM) wird die Topographie einer Oberfläche mit der höchsten Auflösung aller mikroskopischen Techniken vermessen. Hierzu tastet eine an einer Blattfeder (Cantilever) befindliche Messnadel die Oberfläche Zeile für Zeile ab.
OBERFLÄCHENMESSUNG
Die Oberflächenmesstechnik dient dazu, die Mikrostrukturen einer Oberfläche zu erfassen und durch Kenngrößen quantitativ zu bewerten. Die Mikrostrukturen einer Oberfläche werden idealerweise durch optische Messungen erfasst, z.B. durch die Weißlichtinterferometrie zur hochgenauen Messung von Rauheit, Welligkeit und Formabweichungen sowie durch die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie als 3D-Oberflächenanalyse für präzise Strukturuntersuchungen.
KONTUR- und FORMMESSUNG
Die Kontur- und Formmessung dient der Bestimmung von Längenmaßen, Radien, Winkeln und Formen an einem Bauteil. Die Konturmessung umfasst auch die Bestimmung der Form- und Lageabweichungen von Bauteilen.
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse umfasst die Untersuchung der Zusammensetzung von Materialien sowie von Einschlüssen, Korrosionserscheinungen und Ablagerungen bis hin zur Werkstoffbestimmung.
OBERFLÄCHENSPANNUNG
Die Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten erfolgt überwiegend nach der Wilhelmy-Plättchen-Methode mit einem Tensiometer. Die Messung der Oberflächenspannung von Feststoffen, die auch als Oberflächenenergie bezeichnet wird, erfolgt dagegen mittels Kontaktwinkelmessung. Dabei werden verschiedener Testflüssigkeiten auf eine Oberfläche aufgebracht und der sich ergebende Randwinkel des Tropfens bestimmt. Die Oberflächenenergie von Pulvern wird mit der Washburn-Methode bestimmt.
REIBWERTMESSUNG
Um den Reibwert bzw. Reibungskoeffizienten zu bestimmen, wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft auf die Beschichtung gedrückt und translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft (Reibungskraft) gemessen und aus ihrem Verhältnis zur Normalkraft der Reibwert ermittelt. Dieser gibt an, wie groß der Widerstand ist, wenn zwei Bauteile unter Last relativ zueinander bewegt werden.
ABRIEBFESTIGKEIT PRÜFEN
Die Abriebfestigkeit einer Beschichtung gegen mechanische Beanspruchung wird in einem Abriebtest geprüft. Diese Prüfung ist in vielen Bereichen wichtig, da sie Aufschluss über die Haltbarkeit und Lebensdauer von Beschichtungen unter realen Einsatzbedingungen gibt. Zur Prüfung der Abriebfestigkeit wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft über das zu prüfende Material bewegt. Dabei kann die Bewegung translatorisch oder rotatorisch erfolgen. Nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln wird das Verschleißvolumen messtechnisch bestimmt.
FARBMESSUNG
Bei der Farbmessung geht es daher um den Vergleich zwischen der gemessenen und der durch das menschliche Auge wahrgenommenen Farbe. Der L*a*b*-Farbraum beschreibt alle wahrnehmbaren Farben und nutzt einen 3D-Farbraum bei dem der Helligkeitswert L* senkrecht auf der Farbebene (a*, b*) steht. Der L*C*h-Farbraum beschreibt Farbe über ein zylindrisches Koordinatensystem mit der Helligkeit L*, der relativen Farbsättigung C* und dem Farbtonwinkel h°. Die Farbsättigung und der Farbtonwinkel werden aus den a* und b* Koordinaten des L*a*b* Farbraums berechnet.
GLANZGRADMESSUNG
Die Glanzgradmessung wird zur Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von Überzügen und anderen Oberflächen herangezogen. Dazu wird mit einem Reflektometer das reflektierende Licht unter einem bestimmten Winkel gemessen. Beim reflektierten Licht ist auch ein Anteil an diffus zerstreutem Licht dabei. Für eine exakte Glanzmessungen ist deswegen eine zweite Messung notwendig, die auch das zerstreute Licht mitbestimmt. Der Anteil an zerstreutem Licht kann anschließend herausgerechnet werden. Das absolute Maß für den Glanz ist das Verhältnis des von der OF reflektiertem Lichts zum ausfallenden Licht. Angegeben wird der Glanzgrad in Glanzeinheiten (GE) oder Gloss Units (GU).
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Oberflächenanalyse.
Wozu dient die Oberflächenanalyse?
Die Oberflächenanalyse von technischen Bauteilen ist ein entscheidender Prozess in der Industrie und Technik, um die Eigenschaften von Materialoberflächen zu verstehen, zu kontrollieren und zu optimieren. Sie dient verschiedenen Zwecken und hat eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichen Branchen.
1. Qualitätssicherung
- Überprüfung von Herstellungsprozessen: Sicherstellung, dass Bauteile die gewünschten Oberflächenmerkmale aufweisen.
- Erkennung von Oberflächenfehlern: Risse, Korrosion, Verunreinigungen oder mechanische Beschädigungen frühzeitig entdecken.
- Optimierung von Produktionsprozessen: Kontrolle von Schleif-, Polier-, Beschichtungs- und Reinigungsprozessen.
2. Haftung und Benetzung
- Lackierung und Beschichtungen: Sicherstellung, dass Farben, Lacke oder Schutzschichten optimal haften.
- Verklebung und Adhäsion: Kontrolle der Oberflächenenergie zur Verbesserung der Klebefähigkeit.
- Metallisierung und Galvanisierung: Überprüfung, ob Metall- oder Schutzschichten gleichmäßig aufgetragen wurden.
3. Verschleiß- und Korrosionsschutz
- Ermittlung der Rauheit: Optimierung von Verschleißschutzmaßnahmen in Maschinenbau, Luftfahrt und Automobilindustrie.
- Korrosionsprüfung: Untersuchung von Oxidations- oder Korrosionsprozessen, um Schutzmaßnahmen zu entwickeln.
- Tribologische Untersuchungen: Optimierung von Schmier- und Gleitflächen, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.
4. Materialwissenschaften
- Analyse von Legierungen und Kunststoffen: Bestimmung der Materialzusammensetzung für Forschung und Entwicklung.
- Charakterisierung von Nanomaterialien: Untersuchung von strukturellen und chemischen Eigenschaften auf kleinster Skala.