Entwicklung und Untersuchung von einkristallinen Verformungskör-pern für die Kraftmess- und Wägetechnik

Abstract:
Die konventionellen Sensoren für die Kraftmess- und Wägetechnik, die Dehnungsmessstreifen-Wägezellen (DMS-WZ), bestehen aus metallischen Federkörpern (FK). Metallische Materialien zeigen nach Lastwechseln mechanische Nachwirkungen (MN) in der Größenordnung von einigen 10^-4. Diese MN führen zu einem Zeitverhalten der WZ. Einkristalline Materialien, wie beispielsweise Silizium (Si), zeigen aufgrund ihrer Atomstruktur vernachlässigbar geringe MN. Damit bieten diese Materialien das Potential die Präzision der Technologie der konventionellen DMS-WZ zu steigern. Es wird die Entwicklung einkristalliner FK aus Si auf der Grundlage von numerischen Untersuchungen für den Einsatz in WZ vorgestellt. Experimentelle Untersuchungen der lastabhängigen Verformung der neuartigen Si-FK mit einem optischen Messsystem werden vorgestellt. Die Ergebnisse bestätigen die erwarteten guten mechanischen Eigenschaften und belegen das Potential von einkristallinen FK für den Einsatz in DMS-WZ.