remember me:
Our Mission
Well known standard coatings like binary nitrides, carbides and borides of early transition metals soon reach their limitations due to the every growing field and complexity of applications. Therefore application oriented development of coatings, which exhibit and combine specific properties, has attracted increasing interest in modern coating industry. Consequently, there is a massive and collective move in coating industry towards the use of ternary, quarternary and even multinary nitrides, to be followed by carbides, borides, oxides, and oxynitrides. As the complexity of coatings (e.g., development of individual phases and structure) grows with the number of components (atomic elements), future progress in this field requires knowledge-based design-concepts of the coatings and especially of the targets and deposition techniques used. Therefore, this Christian Doppler Laboratory for Application Oriented Coating Development is structured into the following four Work Packages.

Work Package 1, Design of Coatings, will use state-of-the-art computational materials science techniques to design new coating materials involving density functional theory (calculation of lattice parameters, elastic constants in various directions, thermal properties, band structure and electron energy loss near edge structure) and continuum mechanical approaches (calculation of strain gradients due to different morphologies, architectures and phase arrangements as well as combinations). These techniques will be used to precisely predict, but also to offer explanations of materials properties, behavior and processing.

Experimental development of coatings and deposition processes will be elaborated in Work Package 2, Development of Coatings and Processes. Within this Work Package not only different coating materials will be developed but also different architectures (e.g., combining layers, phases, and gradients). These investigations will be assisted by computational materials science performed in Work Package 1. Equally essential within this Work Package is the development of the necessary deposition process (e.g., parameter development, reactive and/or non-reactive, arc-evaporation and/or sputtering) and target materials (e.g., chemical composition, density and structure).

The aspects concerning changes and interactions in coatings due to thermal, chemical, and mechanical attack are major concerns for the design and development of coatings, and will therefore be investigated within Work Package 3, Mechanical and Thermo-Chemical Changes and Improved Investigation Methods. This Work Package will also concentrate on developing or improving sophisticated investigation techniques to allow for application near characterization.

Within Work Package 4, Application Oriented Tests and Dissemination, selected most promising coatings will be prepared on real tools and components and tested in their field of application for exploitation and dissemination purposes. A major part of this Work Package will also focus on the comparison between application near tests and real component tests. Furthermore, individual workshops between the partners of the Laboratory and selected Industry partners will be organized.

The proposed Christian Doppler Laboratory for Application Oriented Coating Development is at the beginning of a new age, where the design of tailor made materials and coatings are guided by computational studies and near-to-application tests.

 

 

 

 




Unsere Mission
Die intelligente Beschichtung von Werkstoffen mit Materialien aus mehreren Komponenten steht im Forschungsinteresse. Materialien dieser Art erlauben es, dem gestiegenen Bedarf an maßgeschneiderten Eigenschaften von Beschichtungen besser als bisher gerecht zu werden.

Beschichtungen schützen Werkstoffe und geben ihnen zusätzliche Eigenschaften. Materialien aus zwei Elementen, wie binäre Nitride, Karbide oder Boride bestimmter Metalle, sind für diese Zwecke gut erforscht. Sie konnten lange Zeit die Anforderungen der Industrie gut erfüllen. Doch maßgeschneiderte Eigenschaften und neue Kombinationen von Eigenschaften gewinnen in der modernen Beschichtungsindustrie immer mehr an Bedeutung und binäre Schichtmaterialien können diese nicht alle erfüllen. Mehr Möglichkeiten dafür bieten Materialien, die aus mehr als zwei Komponenten bestehen – sogenannte ternäre, quaternäre und multinäre Nitride, Karbide oder Boride. Doch mit der Anzahl an Komponenten in diesen Schichten steigt deren Komplexität. Der weitere Nutzen dieser Schichten erfordert daher ein wissensbasiertes Designkonzept und ein umfassendes Verständnis für die Technik des Beschichtungsprozesses. Beides wird nun erforscht.

Ein wichtiger Teil dieser Forschung befasst sich mit dem Computer Aided Design von Schichtmaterialien, das eine präzise Vorausberechnung der Materialeigenschaften und -verhalten erlauben wird. Dabei werden insbesondere moderne Methoden der sogenannten Dichtefunktionaltheorie und der Kontinuumsmechanik verwendet werden. Diese befassen sich zum einen mit grundlegenden Eigenschaften der Materialien, wie der Berechnung von Bindungslängen und der Bindungsenergie, und zum anderen mit dem Verformungsverhalten der Schichten.

In einem praxisnahen Teil der Forschung werden Werkzeuge und Bauteile mit den erfolgversprechendsten Materialien beschichtet und unter praktischen Einsatzbedingungen getestet. Dabei werden auch anwendungsnahe Testreihen mit solchen unter Einsatzbedingungen in Beziehung gesetzt.

Insgesamt läutet die Forschung hier eine neue Ära für das zielgerichtete Design, die bedarfsgerechte Entwicklung und das Testen neuer Materialien und Beschichtungen ein.

 

 

 

 

 

 




2011 - 2017 - Christian Doppler Laboratory for Application Oriented Coating Development