Ny softwareplatform fremmer forståelsen af ​​overfladefinish af fremstillede komponenter

Forskere fra University of Freiburg, Tyskland og University of Pittsburgh har udviklet en softwareplatform, der letter og standardiserer analysen af ​​overflader. Contact.engineering platformen gør det muligt for brugerne at skabe en digital tvilling af en overflade og dermed hjælpe med at forudsige for eksempel, hvor hurtigt den bliver slidt, hvor godt den leder varme, eller hvor godt den hæfter til andre materialer.

Teamet omfattede Dr. Michael Röttger fra Institut for Mikrosystemteknik, Prof. Lars Pastewka og Antoine Sanner fra Institut for Mikrosystemteknik og University of Freiburgs Cluster of Excellence livMatS, og Prof. Tevis Jacobs fra Institut for Mekanisk Teknik og Materialer Videnskab ved University of Pittsburghs Swanson School of Engineering. De præsenterede softwareplatformen i tidsskriftet Surface Topography:Metrology and Properties .

Topografi påvirker materialeegenskaber

Alle konstruerede materialer har overfladeruhed, selvom de ser glatte ud, når de ses med det blotte øje. Set under et mikroskop ligner de overfladerne af et bjerglandskab.

"Det er af særlig interesse, både i industrielle applikationer og videnskabelig forskning, at have præcis viden om en overflades topografi, da dette påvirker egenskaber som vedhæftning, friktion, befugtningsevne og holdbarhed af materialet," siger Pastewka.

Spar tid og omkostninger ved fremstilling

Producenter skal omhyggeligt kontrollere overfladefinishen på f.eks. biler eller medicinsk udstyr for at sikre korrekt ydeevne af den endelige påføring.

På nuværende tidspunkt findes den optimale overfladefinish primært ved en trial-and-error-proces, hvor en række komponenter fremstilles med forskellig bearbejdningspraksis og derefter testes deres egenskaber for at afgøre, hvilken der er bedst.

Dette er en langsom og dyr proces. "Det ville være langt mere effektivt at bruge videnskabelige modeller til at designe den optimale topografi til en given anvendelse, men det er ikke muligt på nuværende tidspunkt," siger Jacobs. "Det ville kræve videnskabelige fremskridt med at forbinde topografi med egenskaber og tekniske fremskridt i måling og beskrivelse af en overflade."

Contact.engineering platformen letter begge disse fremskridt og standardiserer proceduren:Den integrerer automatisk de forskellige data fra forskellige værktøjer, retter målefejl og bruger dataene til at skabe en digital tvilling af overfladen. Platformen beregner statistiske metrikker og anvender mekaniske modeller på overfladerne, hvilket hjælper med at forudsige adfærd. "Brugerne kan således identificere, hvilke topografiske træk, der påvirker hvilke egenskaber. Dette muliggør en systematisk optimering af efterbehandlingsprocesser," siger Pastewka.

Understøttelse af åben videnskab

Softwareplatformen fungerer også som en database, hvor brugerne kan dele deres målinger med kolleger eller samarbejdspartnere. Brugere kan også vælge at gøre deres overflademålinger tilgængelige for offentligheden. Når de offentliggør dataene, genereres en digital objektidentifikator (DOI), som kan refereres til i videnskabelige publikationer.

"Vi udvikler løbende kontaktteknik og vil gerne tilføje endnu flere analyseværktøjer, for eksempel til den kemiske sammensætning af overflader," siger Pastewka. "Målet er at give brugerne en digital tvilling, der er så omfattende som muligt. Derfor modtager vi også gerne forslag til forbedringer af softwareplatformen fra brugere i industri og forskning." + Udforsk yderligere

Oprindelsen af ​​overfladeruhed:Atomisk deformation i og på overfladen af ​​et fast stof