Development of thin-film based sensors for temperature and tool wear monitoring during machining = Entwicklung von Dünnschichtsensoren zur Überwachung von Temperatur und Werkzeugverschleiß während der Zerspanung

Die Entwicklung von Dünnschichtsensoren zur Temperatur- und Verschleißmessung in der Zerspanung wird in diesem Artikel präsentiert. Ein funktionales Dünnschichtsystem, bestehend aus einer Al$_{2}$O$_{3}$-Isolationsschicht, einer mittels Photolithographie strukturierten Chrom-Sensorschicht sowie einer Al$_{2}$O$_{3}$-Verschleiß- und Isolationsschutzschicht, wird per physikalischer Gasphasenabscheidung (engl. physical vapor deposition, PVD) auf der Oberfläche von Hartmetall-Wendeschneidplatten abgeschieden. Erste Proben konnten mit Sensoren gefertigt werden und in Labor- sowie Zerspanversuchen hinsichtlich ihrer Funktionalität getestet werden. Die werkzeugintegrierten Sensoren können zur In-process Messung der Temperaturen auf der Spanfläche im oder in der Nähe des Werkzeug-Span-Kontakts sowie zur Bestimmung der Verschleißmarkenbreite eingesetzt werden. Die Kenntnis dieser wichtigen Prozesskenngrößen bietet die Möglichkeit neuartige In-Process-Regelungsmechanismen zu entwickeln, welche eine gezielte Einstellung der Surface Integrity und damit eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Lebensdauer des Bauteils ermöglichen