DE102016212453A1

DE102016212453A1 - Method for producing a device for detecting tribological stress of at least one component, body and device for detecting tribological stress of at least one component

Info

Publication number: DE102016212453A1
Application number: DE102016212453.6A
Authority: DE
Inventors: Oliver Kriese; Thomas Loibl; Klaus Meyer; Julius Nemzov
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (110) zum Erfassen tribologischer Beanspruchung zumindest eines Bauteils (102, 106). Die Vorrichtung (110) weist einen Korpus (120) und zumindest ein Sensorelement (130) auf. Zumindest weist das Verfahren einen Schritt des Ausformens des Korpus (120) mit einem Einbettungsabschnitt (122) für das zumindest eine Sensorelement (130) mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses aus einem keramischen Werkstoff auf.The invention relates to a method for producing a device (110) for detecting tribological stress of at least one component (102, 106). The device (110) has a body (120) and at least one sensor element (130). At least the method comprises a step of molding the body (120) with an embedding section (122) for the at least one sensor element (130) by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.

Mittels tribologischer Beanspruchungssensoren können in tribologischen Systemen lokale Beanspruchungsgrößen wie Kontaktdruck und Kontakttemperatur sowie Schmierspaltweite bzw. Filmdicke mittels physikalischer Messtechnik bestimmt werden.Tribological stress sensors can be used in tribological systems to determine local load factors such as contact pressure and contact temperature as well as lubricating gap width or film thickness by means of physical measurement technology.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin ein Korpus sowie schließlich eine Vorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, a method, furthermore a body and finally a device according to the main claims are presented with the approach presented here. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Vorrichtung zum Einsatz tribologischer Beanspruchungssensorik unter Nutzung additiver Fertigungsverfahren bzw. eine hochempfindliche tribologische Beanspruchungssensorik, insbesondere Druckbeanspruchungssensorik mit additiv hergestelltem Vorrichtungskorpus bereitgestellt werden. Hierbei kann der Korpus der Sensorvorrichtung aus einem Keramikmaterial beispielsweise additiv hergestellt werden.According to embodiments, in particular a device for the use of tribological stress sensors using additive manufacturing processes or a highly sensitive tribological stress sensor, in particular pressure stress sensors with additive manufactured device body can be provided. In this case, the body of the sensor device can be manufactured from a ceramic material, for example additively.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen beispielsweise durch einen geometrischen Aufbau der Vorrichtung, insbesondere des Korpus, eine Signalqualität sowie eine örtliche und zeitliche Auflösung von Messsignalen verbessert werden. Es können somit beispielsweise die Signalqualität und eine Zuverlässigkeit von tribologischen Beanspruchungssensoren, insbesondere Druckbeanspruchungssensoren, verbessert werden, wobei eine nicht gewünschte physikalische Rückwirkung oder Beeinflussung eines zu untersuchenden und zu bewertenden tribologischen Systems minimiert werden kann. Zumindest kann hierbei eine Art der Beeinflussung bekannt und kann eine Größe der Beeinflussung quantifizierbar sein. Aufgrund einer Ausformung des Korpus aus einem Keramikmaterial kann insbesondere ein elektrisch nichtleitender bzw. isolierender Korpus erhalten werden, der in einer durch Reibung beanspruchten Oberfläche von Bauteilen oder Maschinenelementen exakt positionierbar und mechanisch steif ist.Advantageously, according to embodiments, for example, by a geometric structure of the device, in particular the body, a signal quality and a spatial and temporal resolution of measurement signals can be improved. Thus, for example, the signal quality and reliability of tribological stress sensors, in particular compressive stress sensors, can be improved, whereby an undesired physical reaction or influence of a tribological system to be examined and evaluated can be minimized. At least one type of influencing may be known and a size of the influence can be quantified. Due to a shape of the body of a ceramic material, in particular, an electrically non-conductive or insulating body can be obtained, which is exactly positioned and mechanically stiff in a claimed by friction surface of components or machine elements.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erfassen tribologischer Beanspruchung zumindest eines Bauteils vorgestellt, wobei die Vorrichtung einen Korpus und zumindest ein Sensorelement aufweist, wobei das Verfahren zumindest folgenden Schritt aufweist:
Ausformen des Korpus mit einem Einbettungsabschnitt für das zumindest eine Sensorelement mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses aus einem keramischen Werkstoff.A method for producing a device for detecting tribological stress of at least one component is presented, wherein the device has a body and at least one sensor element, wherein the method has at least the following step:
Shaping the body with an embedding section for the at least one sensor element by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein, mittels dessen eine Fertigungseinrichtung ansteuerbar ist. Die Vorrichtung kann auch als tribologischer Beanspruchungssensor, Tribosensor, Sensorvorrichtung oder als eine Erfassungsvorrichtung bezeichnet werden. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um lokale Beanspruchungsgrößen wie Kontaktdruck, Kontakttemperatur und zusätzlich oder alternativ Schmierspaltweite oder Filmdicke zu erfassen. Die Vorrichtung kann an dem Bauteil oder in dem Bauteil im Bereich einer tribologisch beanspruchten Bauteiloberfläche desselben angeordnet sein. Das Bauteil kann mit einem weiteren Bauteil ein tribologisches System repräsentieren. Das zumindest eine Bauteil kann beispielsweise Teil einer Pumpe, einer hydrostatischen Pumpe, einer hydrodynamischen Pumpe, eines Systems mit zumindest einer Pumpe, zumindest einem Kompressor, zumindest einem Verdichter und zusätzlich oder alternativ zumindest einer Turbomaschine, eines Getriebes, einer elektrischen Maschine, einer Verpackungsmaschine oder eines Werkzeugs für eine Einzelfertigung oder Serienfertigung von Werkstücken sein. Der Korpus kann beispielsweise quaderförmig, zylindrisch oder zylinderförmig ausgeformt werden. Der keramische Werkstoff kann insbesondere Aluminiumoxid, teilstabilisiertes Zirconiumdioxid, Mischoxidkeramik oder andere keramische Mischungen aufweisen. Der Einbettungsabschnitt kann zumindest eine Mulde aufweisen. Die zumindest eine Mulde kann eine Einbettungstiefe relativ zu einer Kontaktoberfläche des Korpus aufweisen, in welcher der Einbettungsabschnitt angeordnet ist.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit, by means of which a production device can be controlled. The device may also be referred to as a tribological stress sensor, tribosensor, sensor device or as a detection device. The device may be configured to detect local stress levels such as contact pressure, contact temperature and additionally or alternatively lubricating gap width or film thickness. The device can be arranged on the component or in the component in the region of a tribologically stressed component surface thereof. The component can represent a tribological system with another component. The at least one component can be, for example, part of a pump, a hydrostatic pump, a hydrodynamic pump, a system with at least one pump, at least one compressor, at least one compressor and additionally or alternatively at least one turbomachine, a transmission, an electric machine, a packaging machine or a tool for one-off production or mass production of workpieces. The body can be formed, for example, cuboid, cylindrical or cylindrical. The ceramic material may in particular comprise alumina, partially stabilized zirconia, mixed oxide ceramics or other ceramic mixtures. The embedding section may have at least one trough. The at least one trough can have an embedding depth relative to a contact surface of the body in which the embedding section is arranged.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ausformens der Korpus mittels dreidimensionalen Druckens und zusätzlich oder alternativ Keramikspritzgießens des keramischen Werkstoffs ausgeformt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mittels derartiger additiver Fertigungsverfahren messtechnisch günstige Sensorvorrichtungen kostengünstig herstellbar sind.According to one embodiment, in the forming step, the body may be formed by three-dimensional printing and additionally or alternatively by ceramic injection molding of the ceramic material. Such an embodiment offers the advantage that metrologically favorable sensor devices can be produced cost-effectively by means of such additive manufacturing methods.

Der Korpus kann zumindest einen Kanal aufweisen. So kann im Schritt des Ausformens der Korpus mit zumindest einem Kanal zum Führen einer elektrischen Leitung zwischen dem Einbettungsabschnitt und einer von dem Einbettungsabschnitt abgewandten Verbindungsoberfläche des Korpus ausgeformt werden. Der zumindest eine Kanal kann nahe einer Außenoberfläche des Korpus oder teilweise offen ausgeführt sein. Der Einbettungsabschnitt kann in einer Kontaktoberfläche des Korpus ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein elektrischer Anschluss des zumindest einen Sensorelements zuverlässig, sicher und geschützt sowie platzsparend realisiert werden kann.The body may have at least one channel. Thus, in the step of forming, the body may be provided with at least one channel for guiding an electrical lead between the embedding portion and a connecting surface of the body facing away from the embedding portion be formed. The at least one channel may be made close to an outer surface of the body or partially open. The embedding section may be formed in a contact surface of the body. Such an embodiment has the advantage that an electrical connection of the at least one sensor element can be realized reliably, safely and protected as well as saving space.

Zudem kann im Schritt des Ausformens der Korpus auf Seiten einer von dem Einbettungsabschnitt abgewandten Verbindungsoberfläche mit einem Verbindungsabschnitt zum mechanischen Verbinden der Vorrichtung mit einer Trägereinheit ausgeformt werden. Eine mechanische Verbindung der Vorrichtung mit einer Trägereinheit kann insbesondere durch Formschluss realisiert werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine präzise und zuverlässige Ausrichtung der Vorrichtung ermöglicht wird.In addition, in the forming step, the body can be formed on the side of a connecting surface facing away from the embedding section with a connecting section for mechanically connecting the device to a carrier unit. A mechanical connection of the device with a carrier unit can be realized in particular by positive locking. Such an embodiment offers the advantage of allowing precise and reliable alignment of the device.

Des Weiteren kann im Schritt des Ausformens eine Oberfläche des Einbettungsabschnitts mit einer Rauheit ausgeformt werden, die einen Rauheitskennwert von maximal 0,1 Mikrometer aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Durchführens einer Oberflächenbearbeitung aufweisen, um eine Oberfläche des Einbettungsabschnitts mit einer Rauheit zu versehen, die einen Rauheitskennwert von maximal 0,1 Mikrometer aufweist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine stabile und sichere Verbindung und Haftfestigkeit zwischen der Oberfläche des Einbettungsabschnitts und dem zumindest einen Sensorelement erreicht werden kann.Further, in the step of molding, a surface of the embedding portion may be formed with a roughness having a roughness index of not more than 0.1 micrometer. Additionally or alternatively, the method may include a step of performing a surface treatment to provide a surface of the embedding portion with a roughness having a roughness index of at most 0.1 microns. Such an embodiment offers the advantage that a stable and secure connection and adhesion between the surface of the embedding section and the at least one sensor element can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Aufbringens des zumindest einen Sensorelements in dem Einbettungsabschnitt des Korpus mittels zumindest eines Dünnschichtprozesses aufweisen. Das zumindest eine Sensorelement kann einen physikalischen Sensorwerkstoff, insbesondere ein Metallmaterial aufweisen. An das zumindest eine Sensorelement können elektrische Leitungen direkt anschließbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass keramische Vorrichtungswerkstoffe und physikalische Sensorwerkstoffe eine stabile und zuverlässige Verbindung und Haftfestigkeit ermöglichen. Auch kann auf eine elektrische Isolationsschicht verzichtet werden. Eine Herstellung von einer oder mehreren Sensoreinrichtungen auch als Sensorfeld oder Sensormatrix mit geometrisch beliebiger Ausrichtung im tribologischen Kontaktbereich ermöglicht eine Erhöhung einer Signalauflösung. Zur Vermeidung einer direkten Verschleißbeanspruchung bzw. Erhöhung einer Verschleißbeständigkeit des zumindest einen Sensorelements kann das zumindest eine Sensorelement gegenüber der tribologisch beanspruchten Kontaktoberfläche geometrisch zurückgesetzt sein.According to one embodiment, the method may comprise a step of applying the at least one sensor element in the embedding section of the body by means of at least one thin-film process. The at least one sensor element may comprise a physical sensor material, in particular a metal material. Electrical lines can be connected directly to the at least one sensor element. Such an embodiment offers the advantage that ceramic device materials and physical sensor materials enable stable and reliable connection and adhesion. Also can be dispensed with an electrical insulation layer. A production of one or more sensor devices also as a sensor field or sensor matrix with geometrically arbitrary orientation in the tribological contact region makes it possible to increase a signal resolution. In order to avoid direct wear stress or increase wear resistance of the at least one sensor element, the at least one sensor element can be set back geometrically relative to the tribologically stressed contact surface.

Insbesondere kann im Schritt des Aufbringens das zumindest eine Sensorelement mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses, insbesondere physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung oder eines ähnlichen Vakuumbeschichtungsprozesses aufgebracht werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Aufbringens das zumindest eine Sensorelement mittels zumindest eines geometrischen Mikrostrukturierungsprozesses aufgebracht werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine bezüglich der zeitlichen Signalauflösung hochempfindliche Ausführung der Vorrichtung ermöglicht wird. Durch Aufbringen mittels additiver Fertigung auf einer aus keramischen Werkstoffen bestehenden Vorrichtung bzw. Aufnahme mittels eines der vorstehend genannten Beschichtungsprozesse und gegebenenfalls anschließender geometrischer Mikrostrukturierung können Tribosensoren, insbesondere Temperatursensoren, vorteilhaft hergestellt werden. Hierbei kann ein direktes Aufdampfen von physikalischen Sensorwerkstoffen in dem Einbettungsabschnitt bzw. einer geometrischen Struktur mit Abmessungen beispielsweise im Nanometerbereich oder Mikrometerbereich erfolgen.In particular, in the application step, the at least one sensor element can be applied by means of at least one additive manufacturing process, in particular physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition or a similar vacuum coating process. Additionally or alternatively, in the application step, the at least one sensor element can be applied by means of at least one geometric microstructuring process. Such an embodiment offers the advantage that a configuration of the device which is highly sensitive with respect to the temporal signal resolution is made possible. By application by means of additive manufacturing on a device consisting of ceramic materials or recording by means of one of the abovementioned coating processes and optionally subsequent geometric microstructuring, tribosensors, in particular temperature sensors, can be advantageously produced. In this case, a direct vapor deposition of physical sensor materials in the embedding section or a geometric structure with dimensions, for example in the nanometer range or micrometer range, can take place.

Auch kann im Schritt des Aufbringens das zumindest eine Sensorelement linienförmig, gerade, gleichmäßig gekrümmt, ungleichmäßig gekrümmt, bogenförmig, bogenabschnittförmig und zusätzlich oder alternativ mäanderförmig aufgebracht werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Abstimmung auf eine Art der tribologischen Beanspruchung anwendungsgerecht erfolgen kann, wobei eine Güte eines Sensorsignals verbessert werden kann.Also, in the step of applying the at least one sensor element linear, straight, uniformly curved, unevenly curved, arcuate, arcuate section and additionally or alternatively meandering be applied. Such an embodiment offers the advantage that a matching to a type of tribological stress can be carried out in accordance with the application, wherein a quality of a sensor signal can be improved.

Zudem kann im Schritt des Aufbringens das zumindest eine Sensorelement mit zumindest einer konstanten Abmessung aufgebracht werden. Hierbei kann die zumindest eine Abmessung, auch als Länge bezeichnet, eine Breite und zusätzlich oder alternativ eine Schichtdicke des zumindest einen Sensorelements repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Güte eines Messsignals erhöht und eine Anpassung an Anwendungserfordernisse durchgeführt werden kann.In addition, in the step of applying the at least one sensor element can be applied with at least one constant dimension. Here, the at least one dimension, also referred to as length, may represent a width and additionally or alternatively a layer thickness of the at least one sensor element. Such an embodiment offers the advantage that a quality of a measurement signal can be increased and an adaptation to application requirements can be carried out.

Ferner kann im Schritt des Aufbringens das zumindest eine Sensorelement mit zumindest einer variablen Abmessung aufgebracht werden. Dabei kann die zumindest eine Abmessung eine Breite und zusätzlich oder alternativ eine Schichtdicke des zumindest einen Sensorelements repräsentieren. Hierbei kann die variable Abmessung einen stetigen oder unstetigen Verlauf aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine genaue Anpassung an Anwendungserfordernisse ermöglicht wird und eine Güte eines Messsignals erhöht und werden kann.Furthermore, in the step of applying the at least one sensor element can be applied with at least one variable dimension. In this case, the at least one dimension can represent a width and additionally or alternatively a layer thickness of the at least one sensor element. In this case, the variable dimension may have a steady or unsteady course. Such an embodiment offers the advantage of being able to accurately adapt to application requirements is enabled and a quality of a measurement signal can be increased and.

Es wird auch ein Korpus für eine Vorrichtung zum Erfassen tribologischer Beanspruchung zumindest eines Bauteils vorgestellt, wobei der Korpus zumindest folgendes Merkmal aufweist:
einen Einbettungsabschnitt für zumindest ein Sensorelement der Vorrichtung, wobei der Korpus mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses aus einem keramischen Werkstoff ausgeformt ist.A body for a device for detecting tribological stress of at least one component is also presented, wherein the body has at least the following feature:
an embedding section for at least one sensor element of the device, wherein the body is formed by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Der Korpus kann durch Ausführen des Schrittes des Ausformens einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens ausgeformt sein.The body may be formed by performing the step of molding an embodiment of the above method.

Vorrichtung zum Erfassen tribologischer Beanspruchung zumindest eines Bauteils, wobei die Vorrichtung zumindest folgende Merkmale aufweist:
eine Ausführungsform des vorstehend genannten Korpus; und
zumindest ein Sensorelement, das in dem Einbettungsabschnitt des Korpus mittels zumindest eines Dünnschichtprozesses aufgebracht ist.Device for detecting tribological stress of at least one component, the device having at least the following features:
an embodiment of the aforementioned body; and
at least one sensor element which is applied in the embedding section of the body by means of at least one thin-film process.

Die Vorrichtung kann durch Anwendung einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens hergestellt sein. Hierbei kann zumindest ein Sensorelement zum Erfassen von Kontaktdruck, Kontakttemperatur und zusätzlich oder alternativ Spaltweite sowie gegebenenfalls für hydraulischen Druck in einer einzigen Vorrichtung integriert werden.The device may be made by use of an embodiment of the above method. In this case, at least one sensor element for detecting contact pressure, contact temperature and additionally or alternatively gap width and optionally for hydraulic pressure can be integrated in a single device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Bauteil; 1 a schematic representation of a device according to an embodiment in a component;

2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of a device according to an embodiment;

3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of a device according to an embodiment;

4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of a device according to an embodiment;

5 eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of a sensor element according to an embodiment;

6 eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 6 a schematic representation of a sensor element according to an embodiment;

7 eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 7 a schematic representation of a sensor element according to an embodiment;

8 eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 8th a schematic representation of a sensor element according to an embodiment;

9 eine schematische Darstellung eines Sensorelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 9 a schematic representation of a sensor element according to an embodiment;

10 ein Diagramm hinsichtlich einer Einbettungstiefe von Sensorelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel; 10 a diagram with respect to an embedding depth of sensor elements according to an embodiment;

11 eine schematische Darstellung eines Teilabschnittes einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 11 a schematic representation of a portion of a device according to an embodiment;

12 eine schematische Darstellung eines Korpus einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 12 a schematic representation of a body of a device according to an embodiment;

13 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 13 a schematic representation of a device according to an embodiment;

14 eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus 13; 14 a schematic representation of the device 13 ;

15 eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus 13 bzw. 14; 15 a schematic representation of the device 13 respectively. 14 ;

16 eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 13, 14 bzw. 15; und 16 a schematic sectional view of the device 13 . 14 respectively. 15 ; and

17 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel. 17 a flowchart of a method of manufacturing according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem tribologisch beanspruchten Bauteil 102. Das tribologisch beanspruchte Bauteil 102 weist eine Bauteiloberfläche 104 auf, die einem weiteren Bauteil 106 zugewandt ist. Die Bauteiloberfläche 104 ist tribologisch beansprucht. Das Bauteil 102 und das weitere Bauteil 106 repräsentieren ein tribologisches System. Beispiele für das Bauteil 102 und/oder das weitere Bauteil 106 bzw. das tribologische System sind weiter unten aufgeführt. 1 shows a schematic representation of a device 110 according to an embodiment in a tribologically stressed component 102 , The tribologically stressed component 102 has a component surface 104 on, which is another component 106 is facing. The component surface 104 is tribologically stressed. The component 102 and the other component 106 represent a tribological system. Examples of the component 102 and / or the further component 106 or the tribological system are listed below.

Die Vorrichtung 110 ist in dem Bauteil 102 angeordnet. Genau gesagt ist die Vorrichtung 110 in dem Bauteil 102 benachbart zu der Bauteiloberfläche 104 angeordnet. Die Vorrichtung 110 ist ausgebildet, um eine tribologische Beanspruchung zumindest des Bauteils 102 zu erfassen. Somit ist die Vorrichtung 110 als eine Sensorvorrichtung 110 bzw. als ein Tribosensor 110 ausgeführt.The device 110 is in the component 102 arranged. Specifically, the device is 110 in the component 102 adjacent to the component surface 104 arranged. The device 110 is adapted to a tribological stress at least of the component 102 capture. Thus, the device is 110 as a sensor device 110 or as a tribosensor 110 executed.

Die Vorrichtung 110 weist einen Korpus 120 auf. Der Korpus 120 weist einen Einbettungsabschnitt 122 für zumindest ein Sensorelement 130 der Vorrichtung 110 bzw. zur Aufnahme zumindest eines Sensorelements 130 der Vorrichtung 110 auf. Der Korpus 120 ist aus einem keramischen Werkstoff ausgeformt. Dabei ist der Korpus 120 mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses ausgeformt. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 110 beispielhaft lediglich ein Sensorelement 130 auf. Das Sensorelement 130 ist in dem Einbettungsabschnitt 122 des Korpus angeordnet. Hierbei ist das Sensorelement 130 mittels zumindest eines Dünnschichtprozesses in dem Einbettungsabschnitt 122 aufgebracht. Das Sensorelement 130 ist ausgebildet, um einen Kontaktdruck, eine Kontakttemperatur oder eine Spaltweite sowie gegebenenfalls einen hydraulischen Druck als Messgröße hinsichtlich der tribologischen Beanspruchung zu erfassen.The device 110 has a body 120 on. The body 120 has an embedding section 122 for at least one sensor element 130 the device 110 or for receiving at least one sensor element 130 the device 110 on. The body 120 is formed of a ceramic material. Here is the corpus 120 formed by at least one additive manufacturing process. According to the in 1 illustrated embodiment, the device 110 by way of example only one sensor element 130 on. The sensor element 130 is in the embedding section 122 arranged the body. Here is the sensor element 130 by means of at least one thin-film process in the embedding section 122 applied. The sensor element 130 is designed to detect a contact pressure, a contact temperature or a gap width and optionally a hydraulic pressure as a measured variable with respect to the tribological stress.

Das tribologische System bzw. das Bauteil 102 und/oder das weitere Bauteil 106 betrifft insbesondere Verdrängerpumpen, Strömungspumpen, Innenzahnradpumpen, Hochdruckpumpen, Kraftstoff-Förderpumpen, Ölpumpen, Getriebepumpen, Getriebe-Boosterpumpen, Lenkhilfepumpen, Kühlwasserpumpen auch für hybride Antriebsstränge, Medizinpumpen für MCS („mechanical circulatory support devices“; mechanische Kreislaufunterstützungsvorrichtungen), auch als VAD-Pumpen (VAD = Ventricle Assist Device; Ventrikelunterstützungsvorrichtung) bezeichnet, Pumpen für Kaffeemaschinen bzw. Kaffeeautomaten, Pumpen für Waschmaschinen, Pumpen für Geschirrspülmaschinen, Pumpen für Hochdruckreiniger, Pumpen für Mobilhydraulik und Arbeitshydraulik, Pumpen für Heizungssystem, Pumpen für onshore-Öl- und -Gas-Produktion, Pumpen für offshore-Öl- und -Gas Produktion, eBike-Getriebe, Einrichtungen zur Werkzeugverschleißmessung oder dergleichen.The tribological system or the component 102 and / or the further component 106 relates in particular to positive displacement pumps, flow pumps, internal gear pumps, high pressure pumps, fuel delivery pumps, oil pumps, gear pumps, gear booster pumps, power steering pumps, cooling water pumps also for hybrid powertrains, medical pumps for MCS (mechanical circulatory support devices), also as VAD pumps (VAD = Ventricle Assist Device), pumps for coffee machines or coffee machines, pumps for washing machines, pumps for dishwashers, pumps for high-pressure cleaners, pumps for mobile hydraulics and working hydraulics, pumps for heating systems, pumps for onshore oil and gas Production, pumps for offshore oil and gas production, eBike transmissions, equipment for tool wear measurement or the like.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 110 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus 1. Somit ist die Vorrichtung 110, auch Sensorvorrichtung 110 bzw. Tribosensor 110 genannt, ausgebildet, um eine tribologische Beanspruchung zumindest eines Bauteils zu erfassen. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 110 zylindrisch ausgeformt. Von der Vorrichtung 110 sind in der Darstellung von 2 der Korpus 120 und eine Kontaktoberfläche 224 explizit bezeichnet. In der Kontaktoberfläche 224 ist der Einbettungsabschnitt ausgeformt, auch wenn dies in 2 nicht explizit gezeigt ist. Anders ausgedrückt repräsentiert die Kontaktoberfläche 224 eine dem zwischen Bauteilen auftretenden tribologischen Kontakt zugewandte Stirnfläche des Korpus 120. 2 shows a schematic representation of a device 110 according to an embodiment. The device 110 corresponds or resembles the device from 1 , Thus, the device is 110 , also sensor device 110 or tribosensor 110 called, designed to detect a tribological stress on at least one component. According to the in 2 illustrated embodiment, the device 110 cylindrically shaped. From the device 110 are in the representation of 2 the body 120 and a contact surface 224 explicitly designated. In the contact surface 224 the embedding section is formed, even if this is in 2 not explicitly shown. In other words, the contact surface represents 224 an end face of the body facing the tribological contact between components 120 ,

Der Korpus 120 ist aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere Aluminiumoxid, PSZ (partially stabilized zirconia; ZrO2 teilstabilisiert) und Mischoxidkeramik (Al2O3 + PSZ) oder anderweitigen Mischungen, insbesondere mittels CIM (Ceramic Injection Molding; Keramikspritzguss) oder mittels anderer additiver Fertigungsverfahren hergestellt. Der Korpus 120 weist beispielhaft eine zylindrische Außenkontur oder alternativ quaderförmige Außenkontur auf. Der Korpus 120 wird unter anderem zur Aufnahme von Sensorelementen genutzt.The body 120 is made of a ceramic material, in particular aluminum oxide, PSZ (partially stabilized zirconia, ZrO2 partially stabilized) and mixed oxide ceramics (Al2O3 + PSZ) or other mixtures, in particular by means of CIM (Ceramic Injection Molding) or by means of other additive manufacturing processes. The body 120 has, for example, a cylindrical outer contour or alternatively cuboid outer contour. The body 120 is used, among other things, to accommodate sensor elements.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 110 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus 1 bzw. 2. Somit ist die Vorrichtung 110, ausgebildet, um eine tribologische Beanspruchung zumindest eines Bauteils zu erfassen. In der Darstellung von 3 sind von der Vorrichtung 110 der Korpus 120, eine Mehrzahl von Sensorelementen 130, die Kontaktoberfläche 224 und eine Mehrzahl von Kanälen 326 in dem Korpus 120 gezeigt. 3 shows a schematic representation of a device 110 according to an embodiment. The device 110 corresponds or resembles the device from 1 respectively. 2 , Thus, the device is 110 , designed to detect a tribological stress on at least one component. In the presentation of 3 are from the device 110 the body 120 , a plurality of sensor elements 130 , the contact surface 224 and a plurality of channels 326 in the corpus 120 shown.

Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf Seiten der Kontaktoberfläche 224 lediglich beispielhaft drei Sensorelemente 130 in dem Einbettungsabschnitt des Korpus 120 angeordnet. Ferner sind lediglich beispielhaft sechs Kanäle 326 in dem Korpus 120 ausgeformt, von denen aus Darstellungsgründen drei mit Bezugszeichen versehen sind. Jeder der Kanäle 326 ist ausgeformt, um eine elektrische Leitung aufzunehmen bzw. zu führen. Hierbei ist jeder der Kanäle 326 ausgebildet, um eine elektrische Leitung bzw. ein Kabel zwischen der Kontaktoberfläche 224 bzw. dem Einbettungsabschnitt bzw. einem der Sensorelemente 130 und einer von dem Einbettungsabschnitt bzw. der Kontaktoberfläche 224 abgewandten Verbindungsoberfläche des Korpus 120 zu führen.According to the in 3 shown embodiment are on the side of the contact surface 224 merely by way of example three sensor elements 130 in the embedding section of the body 120 arranged. Further, by way of example only, six channels 326 in the corpus 120 formed, of which three are provided with reference numerals for reasons of presentation. Each of the channels 326 is formed to receive or lead an electrical line. Here is each of the channels 326 formed to an electrical line or a cable between the contact surface 224 or the embedding section or one of the sensor elements 130 and one of the embedding portion and the contact surface, respectively 224 remote connection surface of the body 120 respectively.

In die der tribologischen Beanspruchung bzw. dem tribologischen Kontakt zugewandten Stirnfläche bzw. Kontaktoberfläche 224 der Vorrichtung bzw. des Korpus 120 kann eine beliebige Anzahl von einzelnen Sensorelementen 130, beispielsweise für Kontaktdruck, wie es exemplarisch in 3 gezeigt ist, für Kontakttemperatur, für Spaltweite oder eine physikalisch zweckmäßige oder beliebige Kombination derselben aufgebaut bzw. angeordnet werden. Die zur Übertragung elektrischer Signale bzw. zur Spannungsversorgung notwendigen Drähte oder Kabel werden in den offenen oder geschlossenen Kanälen 326 entlang der Mantelfläche des Korpus 120 auf die der Kontaktoberfläche 224 entgegengesetzte Seite geleitet. Hier können zusätzliche Lötstützpunkte integriert werden. Die Mantelfläche des Korpus 120 kann durch mechanische Nachbearbeitung insbesondere Rauheitskennwerte Rz von 0,01 Mikrometer bis 1 Mikrometer annehmen und kann beispielsweise eine Abweichung von der Zylinderform von 0,5 Mikrometer bis 2 Mikrometer erreichen. In die Mantelfläche des Korpus 120 können auch eine oder mehrere Dichtungen durch ein weiteres additives Fertigungsverfahren integriert werden.In the tribological stress or the tribological contact facing end face or contact surface 224 the device or the body 120 can be any number of individual sensor elements 130 For example, for contact printing, as exemplified in 3 is shown, constructed for contact temperature, for gap width or a physically appropriate or any combination thereof. The wires or cables necessary for the transmission of electrical signals or power supply are in the open or closed channels 326 along the lateral surface of the body 120 on the contact surface 224 directed opposite side. Here can additional soldering posts to get integrated. The lateral surface of the body 120 For example, by mechanical post-processing, it can assume roughness characteristics Rz of 0.01 micrometer to 1 micrometer, and can achieve, for example, a deviation from the cylindrical shape of 0.5 micrometers to 2 micrometers. In the lateral surface of the body 120 Also, one or more seals may be integrated by another additive manufacturing process.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 110 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus 1, 2 bzw. 3. Insbesondere entspricht die Vorrichtung 110 der Vorrichtung aus 3. In der Darstellung von 4 ist die Vorrichtung 110 in einer Draufsicht auf die Kontaktoberfläche 224 des Korpus gezeigt. Somit sind die in dem Einbettungsabschnitt aufgebrachten Sensorelemente 130 dargestellt. Die Sensorelemente 130 können auch als eine Sensorstruktur bezeichnet werden. Ferner sind bezüglich der Sensorelemente 130 eine Linienlänge LL und eine Linienbreite LB eingezeichnet. 4 shows a schematic representation of a device 110 according to an embodiment. The device 110 corresponds or resembles the device from 1 . 2 respectively. 3 , In particular, the device corresponds 110 of the device 3 , In the presentation of 4 is the device 110 in a plan view of the contact surface 224 shown the corpus. Thus, the sensor elements applied in the embedding section are 130 shown. The sensor elements 130 can also be referred to as a sensor structure. Furthermore, with respect to the sensor elements 130 a line length LL and a line width LB drawn.

Gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die drei Sensorelemente 130 lediglich beispielhaft eine identische Linienlänge LL, aber unterschiedliche Linienbreiten LB auf. Die aus physikalischen Sensorwerkstoffen hergestellten bzw. aufgebrachten Sensorelemente 130 können in unterschiedlicher Weise geometrisch ausgeführt werden. Dabei weisen die Sensorelemente 130 gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine gerade Linienform auf, beispielsweise mit einer Linienbreite LB von ≥ 0,5 Mikrometer, einer Linienlänge LL von ≥ 100 Mikrometer und einer Liniendicke LD von ≥ 1 Nanometer.According to the in 4 illustrated embodiment, the three sensor elements 130 merely an example of an identical line length LL, but different line widths LB on. The sensor elements produced or applied from physical sensor materials 130 can be performed geometrically in different ways. In this case, the sensor elements 130 according to the in 4 shown embodiment, a straight line shape, for example, with a line width LB of ≥ 0.5 microns, a line length LL of ≥ 100 microns and a line thickness LD of ≥ 1 nanometer.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorelement 130 ähnelt hierbei einem Sensorelement aus einer der vorstehend genannten Figuren. Beispielsweise verglichen mit einem der Sensorelemente aus 3 bzw. 4 weist das Sensorelement in 5 eine gebogene Linienform auf, beispielsweise mit einer Linienbreite LB von ≥ 0,5 Mikrometer, einer Linienlänge LL von ≥ 100 Mikrometer, einer Liniendicke LD von ≥ 1 Nanometer und einem kreisförmigen Bogen mit Radius R ≥ 1 Millimeter oder einem nichtkreisförmigen Bogen oder Bogenabschnittsform mit gleicher Geometrie. 5 shows a schematic representation of a sensor element 130 according to an embodiment. The sensor element 130 here resembles a sensor element of one of the above figures. For example, compared to one of the sensor elements 3 respectively. 4 has the sensor element in 5 a curved line shape, for example, with a line width LB of ≥0.5 microns, a line length LL of ≥100 microns, a line thickness LD of ≥1 nanometer, and a circular arc of radius R ≥ 1 millimeter or a non-circular arc or arc section shape with the same Geometry.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorelement 130 ähnelt hierbei einem Sensorelement aus einer der vorstehend genannten Figuren. Gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Sensorelement 130 eine mäanderförmige Linienform auf, beispielsweise mit einer Linienbreite LB von ≥ 0,5 Mikrometer, einer Linienlänge LL von ≥ 100 Mikrometer, einer Liniendicke LD von ≥ 1 Nanometer und einem Abstand AB der Linien im Mäander von ≥ 10 Mikrometer. Die Linienbreite LB kann auch variiert werden. 6 shows a schematic representation of a sensor element 130 according to an embodiment. The sensor element 130 here resembles a sensor element of one of the above figures. According to the in 6 illustrated embodiment, the sensor element 130 a meandering line shape, for example, with a line width LB of ≥ 0.5 microns, a line length LL of ≥ 100 microns, a line thickness LD of ≥ 1 nanometer and a mean line AB of meander lines of ≥ 10 microns. The line width LB can also be varied.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorelement 130 ähnelt oder entspricht hierbei einem Sensorelement aus einer der vorstehend genannten Figuren. In der Darstellung von 7 ist eine Liniendicke LD entlang einer Linienlänge LL des Sensorelements 130 gezeigt. Gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Liniendicke LD über die Linienlänge LL konstant. 7 shows a schematic representation of a sensor element 130 according to an embodiment. The sensor element 130 is similar or corresponds to a sensor element of one of the above figures. In the presentation of 7 is a line thickness LD along a line length LL of the sensor element 130 shown. According to the in 7 illustrated embodiment, the line thickness LD is constant over the line length LL.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorelement 130 ähnelt oder entspricht hierbei einem Sensorelement aus einer der vorstehend genannten Figuren. Dabei entspricht das Sensorelement 130 in 8 dem Sensorelement aus 7 mit Ausnahme dessen, dass das Sensorelement 130 in 8 eine variable Liniendicke bzw. Sensordicke aufweist. Hierbei steigt die Sensordicke von einer minimalen Dicke LD_min auf eine definierbare maximale Dicke LD_max, zum Beispiel ≥ 10 Nanometer, stetig an. 8th shows a schematic representation of a sensor element 130 according to an embodiment. The sensor element 130 is similar or corresponds to a sensor element of one of the above figures. In this case, the sensor element corresponds 130 in 8th from the sensor element 7 except that the sensor element 130 in 8th has a variable line thickness or sensor thickness. Here, the sensor thickness increases steadily from a minimum thickness LD_min to a definable maximum thickness LD_max, for example ≥ 10 nanometers.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorelement 130 ähnelt oder entspricht hierbei einem Sensorelement aus einer der vorstehend genannten Figuren. Dabei entspricht das Sensorelement 130 in 9 dem Sensorelement aus 8 mit Ausnahme dessen, dass das Sensorelement 130 in 9 von der minimalen Dicke LD_min auf die maximale Dicke LD_max unstetig ansteigt. 9 shows a schematic representation of a sensor element 130 according to an embodiment. The sensor element 130 is similar or corresponds to a sensor element of one of the above figures. In this case, the sensor element corresponds 130 in 9 from the sensor element 8th except that the sensor element 130 in 9 from the minimum thickness LD_min to the maximum thickness LD_max increases discontinuously.

10 zeigt ein Diagramm hinsichtlich einer Einbettungstiefe TE von Sensorelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Einbettungstiefe TE betrifft dabei beispielsweise die Sensorelemente aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. Hierbei ist die Einbettungstiefe TE von Sensorelementen in dem Korpus 120 über einer weiteren Abmessung des Korpus 120 aufgetragen. Die Einbettungstiefe TE bzw. Tiefe der Einbettung in dem Korpus 120 beträgt beispielsweise ≥ 100 Nanometer. 10 shows a diagram with respect to an embedding depth TE of sensor elements according to one embodiment. The embedding depth TE relates, for example, to the sensor elements of one of the figures described above. Here, the embedding depth TE of sensor elements in the body 120 over another dimension of the body 120 applied. The embedment depth TE or depth of embedding in the body 120 is for example ≥ 100 nanometers.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnittes einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 110 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. In dem in 11 gezeigten Teilabschnitt der Vorrichtung 110 sind der Einbettungsabschnitt 122 und ein Teil der Kontaktoberfläche 224 dargestellt. 11 shows a schematic representation of a portion of a device 110 according to an embodiment. The device 110 corresponds or resembles the device of one of the figures described above. In the in 11 shown section of the device 110 are the embedding section 122 and part of the contact surface 224 shown.

Eine Oberfläche zur Aufnahme des zumindest einen Sensorelements kann als Einbettungsform in dem Einbettungsabschnitt 102 und 20 ausgeführt sein. Die Oberfläche kann eine Rauheit von ≥ 0,1 Mikrometer oder von maximal 0,1 Mikrometern aufweisen, was insbesondere ohne oder mit nachträglicher Oberflächenfeinbearbeitung erreicht werden kann. Ein in dem Einbettungsabschnitt 122 aufgebrachtes Sensorelement bildet die Oberfläche beispielsweise exakt ab. A surface for receiving the at least one sensor element can be used as an embedding form in the embedding section 102 and 20 be executed. The surface may have a roughness of ≥ 0.1 microns or a maximum of 0.1 microns, which can be achieved in particular without or with subsequent surface finishing. One in the embedding section 122 Applied sensor element forms the surface, for example, exactly.

12 zeigt eine schematische Darstellung eines Korpus 120 einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung bzw. der Korpus 120 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung bzw. dem Korpus aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. In der Darstellung von 12 sind von dem Korpus 120 die Kontaktoberfläche 224 und Anschlussflächen 1240 gezeigt. 12 shows a schematic representation of a body 120 a device according to an embodiment. The device or the body 120 corresponds or resembles the device or the body of one of the figures described above. In the presentation of 12 are from the corpus 120 the contact surface 224 and connection surfaces 1240 shown.

Die Anschlussflächen 1240 dienen zur Verbindung von Sensorelementen mit Anschlussleitungen. Die Anschlussflächen 1240 sind lediglich beispielhaft jeweils als kreisförmige Fläche mit einem Außendurchmesser AD ausgeformt. Dabei kann der Außendurchmesser AD beispielsweise ≥ 1 Quadratmikrometer betragen. Physikalische Sensorwerkstoffe für einen Drucksensor als Sensorelement können insbesondere Chrom, Nickel, NiCr-Legierungen und Manganin sein.The connection surfaces 1240 are used to connect sensor elements with connecting cables. The connection surfaces 1240 are merely exemplified in each case as a circular surface formed with an outer diameter AD. In this case, the outer diameter AD, for example, be ≥ 1 square micrometer. Physical sensor materials for a pressure sensor as a sensor element may in particular be chromium, nickel, NiCr alloys and manganin.

13 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 110 entspricht oder ähnelt hierbei der Vorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. Der Korpus 120 der Vorrichtung 110 ist hierbei zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt. Der Korpus 120 weist einen Außendurchmesser DA und eine Länge L auf. Im Falle eines quaderförmigen Korpus 120 entspricht eine Kantenlänge KL dem Außendurchmesser des zylindrischen Korpus 120. Beispielsweise weist der Korpus 120 einen Außendurchmesser DA ≥ 1 Millimeter oder eine Kantenlänge KL ≥ 1 Millimeter und eine Länge L ≥ 1 Millimeter auf. 13 shows a schematic representation of a device 110 according to an embodiment. The device 110 corresponds or resembles the device of one of the figures described above. The body 120 the device 110 is cylindrical or substantially cylindrical. The body 120 has an outer diameter DA and a length L. In the case of a cuboid body 120 An edge length KL corresponds to the outer diameter of the cylindrical body 120 , For example, the body indicates 120 an outer diameter DA ≥ 1 mm or an edge length KL ≥ 1 mm and a length L ≥ 1 mm.

14 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 110 aus 13. Hierbei sind von der Vorrichtung 110 der Korpus 120, lediglich beispielhaft zwei Kanäle 326, eine Verbindungsoberfläche 1428 und ein Verbindungsabschnitt 1429 dargestellt. Die Verbindungsoberfläche 1428 repräsentiert eine von dem Einbettungsabschnitt des Korpus 120 abgewandte Seite des Korpus 120. In der Verbindungsoberfläche 1428 ist lediglich beispielhaft ein Verbindungsabschnitt 1429 ausgeformt. Der Verbindungsabschnitt 1429 ist ausgebildet, um die Vorrichtung 110 mit einer Trägereinheit mechanisch zu verbinden bzw. eine mechanische Verbindung zu ermöglichen. Die mechanische Verbindung erfolgt beispielsweise durch Formschluss. 14 shows a schematic representation of the device 110 out 13 , Here are the device 110 the body 120 , for example only two channels 326 , a connection surface 1428 and a connection section 1429 shown. The connection surface 1428 represents one of the embedding portion of the body 120 opposite side of the carcass 120 , In the connection surface 1428 is merely an example of a connection section 1429 formed. The connecting section 1429 is trained to the device 110 mechanically connect to a carrier unit or to allow a mechanical connection. The mechanical connection is made for example by positive locking.

Anders ausgedrückt weist der Korpus 120 auf einer von dem tribologischen Kontakt abgewandten Seitenfläche insbesondere eine plane Auflagefläche als Verbindungsoberfläche 1428 auf. Die Verbindungsoberfläche 1428 ist, insbesondere mittels des Verbindungsabschnitts des 1429, formschlüssig mit einem Positionierbauteil verbindbar. Das positionierte Bauteil ist insbesondere als Schraube oder Stift mit zylindrischem Querschnitt ausgeführt. Die Verbindungsoberfläche 1428 kann gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel auch ein Gewinde aufweisen oder kann ein 2-Flach oder Mehrflach zur Aufnahme entsprechender Positionierbauteile aufweisen. Im Falle einer gewindeartigen Ausführung können hier insbesondere Innengewinde zur Ausführung kommen, die mit einem entsprechend geformten Positionierbauteil mit Außengewinde kombiniert werden können. Eine Bewegung eines solchen Positionierbauteils kann mechanisch in axialer oder schraubenförmiger Weise oder piezoelektrisch oder hydraulisch oder in geeigneter Kombination dieser Mechanismen erfolgen.In other words, the body indicates 120 in particular on a lateral surface facing away from the tribological contact, a plane bearing surface as the connecting surface 1428 on. The connection surface 1428 is, in particular by means of the connecting portion of 1429 , positively connected to a positioning member connectable. The positioned component is designed in particular as a screw or pin with a cylindrical cross section. The connection surface 1428 may according to another embodiment also have a thread or may have a 2-flat or multi-flat for receiving corresponding positioning components. In the case of a thread-like design, internal threads may in particular be used here, which can be combined with a correspondingly shaped externally threaded positioning component. A movement of such a positioning member may be effected mechanically in an axial or helical manner or piezoelectrically or hydraulically or in a suitable combination of these mechanisms.

15 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 110 aus 13 bzw. 14. Hierbei sind von der Vorrichtung 110 der Korpus 120, der Einbettungsabschnitt 122, beispielhaft lediglich ein Sensorelement 130 und die Kontaktoberfläche 224 dargestellt. 15 shows a schematic representation of the device 110 out 13 respectively. 14 , Here are the device 110 the body 120 , the embedding section 122 , by way of example only a sensor element 130 and the contact surface 224 shown.

Die dem tribologischen Kontakt zugewandte Stirnfläche bzw. Kontaktoberfläche 224 des Korpus 120 weist den Einbettungsabschnitt 122 für das Sensorelement 130 auf oder kann alternativ mehrere Ausnehmungen als Einbettungsabschnitte 224 für mehrere Sensorelemente aufweisen. Der Einbettungsabschnitt 122 ist an eine Makrogeometrie einer der tribologischen Beanspruchung ausgesetzten Kontaktfläche des Bauteils und an eine Mikrogeometrie des zumindest einen Sensorelements 130 angepasst. Durch Einsetzen des zumindest einen Sensorelement 130 in diesen zumindest einen Einbettungsabschnitt 122 kann eine Verstimmung des tribologischen Kontaktes sehr klein gehalten bzw. minimiert werden.The tribological contact facing end face or contact surface 224 of the body 120 indicates the embedding section 122 for the sensor element 130 or alternatively, a plurality of recesses as embedding sections 224 have for several sensor elements. The embedding section 122 is a macrogeometry of a tribological stress exposed contact surface of the component and a microgeometry of the at least one sensor element 130 customized. By inserting the at least one sensor element 130 in this at least one embedding section 122 a detuning of the tribological contact can be kept very small or minimized.

16 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung 110 aus 13, 14 bzw. 15. Hierbei sind der Korpus 120 und das Sensorelement 130 explizit bezeichnet. Ferner ist eine Wanddicke WDZ/WDQ eingezeichnet, wobei bei zylindrischer Ausführung des Korpus 120 die Wanddicke WDZ beispielsweise ≥ 200 Mikrometer beträgt und bei quaderförmiger Ausführung des Korpus 120 die Wanddicke WDQ beispielsweise ≥ 200 Mikrometer beträgt. Die Wanddicke WDZ/WDQ repräsentiert beispielsweise eine Wanddicke des Korpus 120 im Bereich der Kanäle in dem Korpus 120. 16 shows a schematic sectional view of the device 110 out 13 . 14 respectively. 15 , Here are the body 120 and the sensor element 130 explicitly designated. Furthermore, a wall thickness WDZ / WDQ is shown, wherein in cylindrical design of the body 120 the wall thickness WDZ is, for example, ≥ 200 micrometers, and in the case of a parallelepiped design of the body 120 the wall thickness WDQ is for example ≥ 200 microns. The wall thickness WDZ / WDQ represents, for example, a wall thickness of the body 120 in the area of the channels in the body 120 ,

17 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1700 zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1700 zum Herstellen ist ausführbar, um eine Vorrichtung zum Erfassen tribologischer Beanspruchung zumindest eines Bauteils herzustellen. Dabei ist das Verfahren 1700 zum Herstellen ausführbar, um die Vorrichtung aus einer der vorhergehenden Figuren oder eine ähnliche Vorrichtung herzustellen. Somit ist die Vorrichtung aus einer der vorhergehenden Figuren oder eine ähnliche Vorrichtung durch Ausführen des Verfahrens 1700 herstellbar. 17 shows a flowchart of a method 1700 for manufacturing according to an embodiment. The procedure 1700 for manufacturing is feasible to produce a device for detecting tribological stress of at least one component. Here is the procedure 1700 for manufacturing to make the device of any of the preceding figures or a similar device. Thus, the device of any one of the preceding figures or a similar device is by performing the method 1700 produced.

Das Verfahren 1700 zum Herstellen weist einen Schritt 1710 des Ausformens eines Korpus der Vorrichtung mit einem Einbettungsabschnitt für zumindest ein Sensorelement der Vorrichtung mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses aus einem keramischen Werkstoff auf.The procedure 1700 for manufacturing has one step 1710 the molding of a body of the device with an embedding section for at least one sensor element of the device by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 1700 zum Herstellen nachfolgend einen Schritt 1720 des Aufbringens des zumindest einen Sensorelements in dem Einbettungsabschnitt des Korpus mittels zumindest eines Dünnschichtprozesses auf.According to one embodiment, the method 1700 for making a step below 1720 the application of the at least one sensor element in the embedding section of the body by means of at least one thin-film process.

Beispielsweise wird im Schritt 1710 des Ausformens der Korpus mittels dreidimensionalen Druckens und/oder Keramikspritzgießens des keramischen Werkstoffs ausgeformt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 1710 des Ausformens eine Oberfläche des Einbettungsabschnitts mit einer Rauheit ausgeformt, die einen Rauheitskennwert von zumindest 0,1 Mikrometer aufweist. Zusätzlich oder alternativ weist das Verfahren dabei einen Schritt 1730 des Durchführens einer Oberflächenbearbeitung auf, um eine Oberfläche des Einbettungsabschnitts mit einer Rauheit zu versehen, die einen Rauheitskennwert von zumindest 0,1 Mikrometer aufweist. Der Schritt 1730 des Durchführens ist hierbei zwischen dem Schritt 1710 des Ausformens und dem Schritt 1720 des Aufbringens ausführbar. Im Schritt 1720 des Aufbringens wird das zumindest eine Sensorelement beispielsweise mittels zumindest eines additiven Fertigungsprozesses, insbesondere physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung oder eines ähnlichen Vakuumbeschichtungsprozesses, und/oder mittels zumindest eines geometrischen Mikrostrukturierungsprozesses aufgebracht.For example, in step 1710 molding the body by three-dimensional printing and / or ceramic injection molding of the ceramic material. According to one embodiment, in step 1710 forming a surface of the embedding portion is formed with a roughness having a roughness index of at least 0.1 microns. Additionally or alternatively, the method has a step 1730 performing a surface treatment to provide a surface of the embedding portion with a roughness having a roughness index of at least 0.1 microns. The step 1730 doing this is between the step 1710 shaping and step 1720 of application executable. In step 1720 the application, the at least one sensor element is applied for example by means of at least one additive manufacturing process, in particular physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition or a similar vacuum coating process, and / or by means of at least one geometric microstructuring process.

Unter Bezugnahme auf die 1 bis 17 werden nachfolgend Hintergründe und ergänzende Hinweise zu Ausführungsbeispielen zusammenfassend und/oder mit anderen Worten kurz dargestellt.With reference to the 1 to 17 In the following, background and additional information on exemplary embodiments are summarized and / or in other words briefly presented.

Mit Dünnschicht-Kontaktdrucksensoren lassen sich Strukturen in der Größenordnung von 20 bis 50 Mikrometer realisieren. Mit Dickschicht-Kontaktdrucksensoren (pSMD-Kontaktdrucksensoren; p = pressure, Druck; SMD = surface-mounted device, oberflächenmontiertes Bauelement) lassen sich Strukturen in der Größenordnung von 100 bis 200 Mikrometer realisieren bzw. herstellen. Für eine Kontakttemperaturmessung kommen z. B. sogenannte Mantel-Thermoelemente zum Einsatz, wobei für eine Messung der Schmierspaltweite z. B. sogenannte Wirbelstromsensoren zum Einsatz kommen. Da der Druck einen direkten Wirkzusammenhang zum Verschleiß in einem mechanisch belasteten tribologischen Kontakt zumindest ein Bauteil 102 und/oder 106 betreffend aufweist, kann unter Verwendung der Vorrichtung 110 eine präventive Diagnose tribologischer Beanspruchung in Produkten bzw. Bauteilen 102 und/oder 106 erfolgen. Diese Art von Vorrichtung 110 kann auch als Dünnschicht-Tribosensor 110 bezeichnet werden. Physikalische Sensorwerkstoffe für das zumindest eine Sensorelement 130 ändern ihren elektrischen Widerstand idealerweise lediglich durch eine Änderung des Kontaktdrucks, des hydrostatischen Drucks oder hydrodynamischen Drucks im tribologischen Kontakt. Druckempfindliche Sensorwerkstoffe dienen zusätzlich zur unmittelbaren Verbindung mit elektrisch leitenden Anschlussleitungen.With thin-film contact pressure sensors structures in the order of 20 to 50 micrometers can be realized. With thick-film contact pressure sensors (pSMD contact pressure sensors, SMD = surface-mounted device, surface-mounted device), structures in the order of 100 to 200 micrometers can be realized or produced. For a contact temperature measurement z. B. so-called jacket thermocouples used, for a measurement of the lubrication gap z. B. so-called eddy current sensors are used. Since the pressure is a direct operative connection to the wear in a mechanically loaded tribological contact at least one component 102 and or 106 can, using the device 110 a preventive diagnosis of tribological stress in products or components 102 and or 106 respectively. This type of device 110 can also be used as a thin-film tribosensor 110 be designated. Physical sensor materials for the at least one sensor element 130 Ideally, they only change their electrical resistance by changing the contact pressure, the hydrostatic pressure or the hydrodynamic pressure in the tribological contact. Pressure-sensitive sensor materials additionally serve for direct connection to electrically conductive connecting cables.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Procedure ( 1700 ) for producing a device ( 110 ) for detecting tribological stress on at least one component ( 102 . 106 ), the device ( 110 ) a body ( 120 ) and at least one sensor element ( 130 ), the method ( 1700 ) comprises at least the following step: shaping ( 1710 ) of the body ( 120 ) with an embedding section ( 122 ) for the at least one sensor element ( 130 ) by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Procedure ( 1700 ) according to claim 1, wherein in step ( 1710 ) of Forming the body ( 120 ) is formed by three-dimensional printing and / or ceramic injection molding of the ceramic material.

Procedure ( 1700 ) according to one of the preceding claims, wherein in step ( 1710 ) of the molding of the body ( 120 ) with at least one channel ( 326 ) for guiding an electrical line between the embedding section ( 122 ) and one of the embedding section ( 122 ) facing away from the connection surface ( 1428 ) of the body ( 120 ) is formed.

Procedure ( 1700 ) according to one of the preceding claims, wherein in step ( 1710 ) of the molding of the body ( 120 ) on one side of the embedding section ( 122 ) facing away from the connection surface ( 1428 ) with a connecting section ( 1429 ) for mechanically connecting the device ( 110 ) is formed with a carrier unit.

Procedure ( 1700 ) according to one of the preceding claims, wherein in step ( 1710 ) of forming a surface of the embedding section ( 122 ) is formed with a roughness having a roughness parameter of at most 0.1 micrometers, and / or with a step ( 1730 ) of performing a surface treatment to a surface of the embedding portion ( 122 ) to be provided with a roughness having a roughness index of not more than 0.1 micrometer.

Procedure ( 1700 ) according to one of the preceding claims, with a step ( 1720 ) of applying the at least one sensor element ( 130 ) in the embedding section ( 122 ) of the body ( 120 ) by means of at least one thin-film process.

Procedure ( 1700 ) according to claim 6, wherein in the step of applying ( 1720 ) the at least one sensor element ( 130 ) is applied by means of at least one additive manufacturing process, in particular physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition or a similar vacuum coating process, and / or by means of at least one geometric microstructuring process.

Procedure ( 1700 ) according to one of claims 6 to 7, wherein in step ( 1720 ) of applying the at least one sensor element ( 130 ) linear, straight, uniformly curved, unevenly curved, arcuate, arc section-shaped, and / or meandering applied.

Procedure ( 1700 ) according to one of claims 6 to 8, wherein in step ( 1720 ) of applying the at least one sensor element ( 130 ) is applied with at least one constant dimension, wherein the at least one dimension has a width (LB) and / or a layer thickness (LD) of the at least one sensor element (FIG. 130 ).

Procedure ( 1700 ) according to one of claims 6 to 9, wherein in step ( 1720 ) of applying at least one sensor element having at least one variable dimension is applied, wherein the at least one dimension has a width (LB) and / or a layer thickness (LD) of the at least one sensor element ( 130 ), wherein the variable dimension has a steady or unsteady course.

Body ( 120 ) for a device ( 110 ) for detecting tribological stress on at least one component ( 102 . 106 ), the body ( 120 ) has at least the following feature: an embedding section ( 122 ) for at least one sensor element ( 130 ) of the device ( 110 ), the body ( 120 ) is formed by means of at least one additive manufacturing process of a ceramic material.

Contraption ( 110 ) for detecting tribological stress on at least one component ( 102 . 106 ), the device ( 110 ) has at least the following features: the body ( 120 ) according to claim 11; and at least one sensor element ( 130 ) stored in the embedding section ( 122 ) of the body ( 120 ) is applied by means of at least one thin-film process.