Hochempfindliche Folien-DMS

Validierung von hochempfindlichen Folien-Dehnungsmessstreifen aus nanoskaligen Nickel-Kohlenstoff-Funktionsschichten

Seit Jahrzehnten schon werden in der Industrie „Folien-Dehnungsmessstreifen“ (Folien-DMS) eingesetzt. Diese elektronischen Sensoren sind nicht größer als ein Streifen Transparentklebeband. Sie werden gezielt auf zentrale Konstruktionselemente aufgebracht, die sich unter mechanischer Beanspruchung leicht verformen. Die Folien-DMS reagieren hierauf mit einer Änderung ihres elektrischen Widerstandes, der sich proportional zur aufgebrachten Last auf das Bauteil verhält. Das Einsatzspektrum von Folien-DMS ist beeindruckend groß: geschickt platziert, sind sie in der Lage, Messgrößen wie Kraft, Druck, Gewicht, Drehmoment oder Wegstrecke aufzunehmen. So sind viele Haushaltswaagen mit Folien-DMS bestückt. Die Umwandlungseffizienz heutiger DMS-Materialien ist jedoch recht gering, da die mechanische Größe nur in ein sehr kleines Signal umgesetzt wird.

Im VIP-Vorhaben „Hochempfindliche Folien-DMS“ behilft sich die Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes mit Methoden aus der Nanotechnologie. Hier wird eine spezielle Nanoschicht aus Nickel und Kohlenstoff mit besonderen elektrischen Eigenschaften entwickelt. Die Umwandlungseffizienz dieser Schicht ist gegenüber herkömmlichen Strukturen etwa fünfzehnfach höher und erlaubt daher eine sehr viel empfindlichere Messung.

Die Herausforderung besteht für das Projektteam aus dem Saarland auch darin, die sehr feine Schicht verlässlich und im größeren Maßstab auf dünne Kunststofffolien aufzutragen, sodass handhabbare und industrietaugliche Folien-DMS hergestellt werden können. Dazu werden moderne Plasmabeschichtungsverfahren und Lasermethoden eingesetzt. Im Erfolgsfall kann die neue Technologie über eine Ausgründung oder über Lizensierungen kommerzialisiert werden.