Entwicklung und Untersuchung von Kraftaufnehmern zur hochgenauen Messung statischer und dynamischer Krafte

摘要

Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojektes an der PTB wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Herstellung von mikrostrukturierten Metall-Dunnfilm-Dehnungsmessstreifen (Dunnfilm-DMS) auf gekrummten Oberflachen ermoglicht [1]. Durch die Kombination von Sputtertechniken (Isolations- und Funktionsschicht) mit Laser-Lithographie und nasschemischen Atzprozessen ist es gelungen, auf zylindrischen, metallischen Oberflachen DMS-Strukturen mit Strukturbreiten von wenigen 10 μm zu realisieren. Diese Dunnfilm-DMS werden auf Verformungskorper aufgebracht und auf ihre Eignung fur den Kraftaufnehmerbau hin untersucht. Der Wegfall einer Klebeschicht und des Polymertragers, wie bei konventionellen Folien-DMS vorhanden, verspricht Vorteile insbesondere in den Bereichen Langzeitstabilitat, Dauerfestigkeit, dynamische Kraftmessung und der Messung kleiner Krafte. Fur systematische Untersuchungen der metrologischen Eigenschaften wurden Prototypen (Kraft bis 10 kN) mit Folien-DMS und Dunnfilm-DMS bestuckt und verglichen. Der Fokus lag hierbei auf Temperatur- und Zeitverhalten von Empfindlichkeit und Nullpunkt sowie Dauerfestigkeit und Ubertragungsfunktion bei Frequenzen bis zu 1 kHz. Die Messungen wurden an der 20 kN-Kraft-Normalmesseinrichtung und einem elektromechanischen Schwingerreger [2] in der PTB durchgefuhrt.