•Helmut Holleck
Forschungszentrum und Universität Karlsruhe

Durch ein funktionales und strukturelles Design können maßgeschneiderte multifunktionale Schichten für hochbeanspruchte Werkzeuge und Bauteile hergestellt werden. Grundlage hierfür ist meist ein nanoskaliger Aufbau der Schichten, bzw. der Schichtverbunde. Diese nanoskaligen Schichten für tribologische Anwendungen können unterteilt werden in nanostrukturierte Viellagenschichten, nanomodulierte Übergitterschichten, nanokristalline metastabile Schichten, nanostabilisierte Ein- und Mehrlagenschichten sowie nanogradierte Filme.

Verschiedene Möglichkeiten der Modellierung und Eigenschaftsoptimierung werden skizziert. Grenzflächenanteile, Korngröße, Einzellagendicke, Grenzflächenenergie, Textur, und Spannungsverteilung sind neben der Stoffauswahl und Herstellungstechnologie maßgebend für Eigenschaften und Verhalten dieser Schutzschichten. Durch Einfrieren metastabiler Zustände bei der Gasphasenabscheidung erhält man darüber hinaus neuartige Filmmaterialien mit multifunktionalem Eigenschaftsprofil. Eine thermodynamische und kinetische Modellierung des Stoffsystems und der Abscheideparameter ergibt hierbei die Möglichkeit Schichten in Bezug auf Konstitution, Eigenschaften und Verhalten gezielt zu optimieren.

Verschiedene nanoskalige Schichtverbunde und Verbundkonzepte, die in jüngster Zeit entwickelt und hergestellt wurden und teilweise schon im industriellen Einsatz sind, werden beschrieben und diskutiert.