Urformverfahren zur Herstellung von Multifunktionsbauteilen
Die Erfindung betrifft ein neuartiges, stufenweises galvanisches Urformverfahren, mit dem erstmals neuartige komplexe metallische Multifunktionsbauteile hergestellt werden können, die bisher mit den bekannten metallischen Fertigungsverfahren nicht herstellbar waren. Mit dem galvanischen Urformverfahren lassen sich unter anderem stabile, selbsttragende, nahtlose, einstückige metallische Multifunktionsbauteile aus einem homogenen metallischen Material mit makroskopischen Abmessungen herstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der galvanische Abscheideprozess am Ende einer ersten Fertigungsstufe nach Erreichen einer bestimmten Zwischengeometrie des Multifunktionsbauteils unterbrochen, um einen Bereich der Zwischengeometrieoberfläche in mindestens einer nachgeschalteten nicht galvanischen Fertigungsstufe mit etwas so zu behandeln, dass sich die chemischen oder die physikalischen Eigenschaften des behandelten Oberflächenbereichs verändern, oder dass bereichsweise eine neue Oberfläche geschaffen wird, um danach in mindestens einer nachgeschalteten zweiten galvanischen Fertigungsstufe die Dicke der Zwischengeometrie weiter anwachsen zu lassen, wobei in mindestens einem Teilbereich des auf diese Weise hergestellten Multifunktionsbauteils eine Grenzfläche entsteht.
Die bekannten Urformverfahren, wie zum Beispiel das Gießen, mit denen metallische Bauteile hergestellt werden können, die die Gestalt und die Abmessungen von fertigen Bauteilen oder Maschinenelementen besitzen, benötigen meist Temperaturen weit oberhalb von 50 0C. Sie sind darüber hinaus in aller Regel ungeeignet, um in einem Bauteil größere Bereiche mit einer Wanddicke von kleiner 1 mm zu erzeugen (siehe: Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 28. Auflage, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Seite S4 bis S23). Selbst die konventionellen, spanabhebenden Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Fräsen oder Drehen, die für Metalle eingesetzt werden, stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, in dem zu fertigenden Bauteil einen größeren Bereich herzustellen, der eine sehr geringe Wanddicke aufweisen soll.
Eine Ausnahme bildet die Galvanoformung, bei der normalerweise sehr dünne metallische Schichten durch Abscheidung aus wässrigen und organischen Lösungen erzeugt werden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Urformverfahren sind somit auch Wanddicken weit unterhalb von 1 mm problemlos realisierbar. So ist es zum Beispiel aus WO 2806/053539 A 1 und aus US 4,884,061 A bekannt, auf galvanischem Weg Verbundbauteile, die aus dünnen Schichten oder Lagen unterschiedlicher Materialien bestehen, herzustellen. Ebenso ist es Stand der Technik, wie zum Beispiel in DE 39 17434 A1 beschrieben, Substrate wie beispielsweise Glas galvanisch mit einer dünnen Schicht zu überziehen.
Zur Herstellung von stabilen selbsttragenden Bauteilen mit größeren Wanddicken ist allerdings nach allgemeiner Meinung von Fachleuten das galvanische Verfahren aus mehreren Gründen ungeeignet. Schon auf Grund der sehr geringen Abscheideraten dauert es viel zu lange, bis größere Wanddicken für ein selbsttragendes Bauteil
erreicht sind! Auch die Tatsache, dass sehr schnell Spannungen und Risse in der abgeschiedenen Wand entstehen, wenn die Wanddicke zu groß wird, sprach in der Vergangenheit gegen eine galvanische Herstellung von Bauteilen. Schließlich entstehen auch noch beim längeren Abscheiden immer größere Wanddickenunterschiede, wodurch sich in den dickeren Bereichen der Elektrodenabstand verringert und das ungleichmäßige Abscheiden immer weiter beschleunigt wird. Aus diesen Gründen war nach Expertenmeinung das galvanische Verfahren absolut ungeeignet, um Bauteile herzustellen, die größere mechanische Kräfte übernehmen können und die deshalb größere Wanddicken benötigen. Unter Missachtung dieses allgemeine Fachwissens durchgeführte Versuche haben überraschen gezeigt, dass man spezielle metallische Legierungen doch so abzuscheiden kann, dass auch bei größeren Wanddicken keine Spannungsrisse entstehen. Wenn man dann zusätzlich die galvanische Abscheidung öfters unterbricht, um die mit längeren Abscheideraten zunehmenden Wanddickenunterschiede, zum Beispiel durch Überfräsen der Oberfläche, zu beseitigen, und wenn man auch noch akzeptiert, dass die Herstellung eines dickwandigen Bauteils Monate dauern kann, dann lassen sich auf diese Weise Multifunktionsbauteile mit Eigenschaften herstellen, die bisher nicht herstellbar waren. Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals Multifunktionsbauteile herstellbar werden, die völlig neue, verbesserte technische Lösungen ermöglichen, sind die mit den langen Fertigungszeiten verbundenen Fertigungskosten von untergeordneter Bedeutung.
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Zur Herstellung von metallischen Bauteilen, die im Inneren einen abgeschlossenen Hohlraum besitzen sollen, ist es Stand der Technik zwei separate, getrennte Bauteile zusammenzuspannen oder aufeinander zu setzen, wie in DE 10 2804 030 380 A1 beschrieben, um den Hohlraum zu erzeugen. Dabei besteht allerdings die Gefahr, dass die Trennebene der beiden Bauteile nicht absolut dicht ist. Will man sicherstellen, dass der Hohlraum absolut dicht ist, muss man die beiden Teile umlaufend verschweißen. Dabei wird dass Bauteil stark erhitzt, und es bilden sich Schweißspannungen und unerwünschte Gefügeveränderungen im Bauteil aus. Ziel war es nun aber unter anderem ein Verfahren zu entwickeln, mit dem man metallische Bauteile mit definierten Hohlräumen herstellen kann, ohne dass das Bauteil dabei erhitzt werden muss, und ohne dass unerwünschte Schweißspannungen oder Gefügeveränderungen im Bauteil entstehen. Ziel war es auch speziell temperaturempfindliche Fremdkörper in ein einstückiges metallisches Bauteil, das ein homogenes Gefüge besitzt, einbetten oder einschließen zu können, ohne dass sie dabei thermisch zerstört werden. Weiterhin war es Ziel, erstmals die Herstellung von metallischen Bauteilen zu ermöglichen, die zumindest bereichsweise mehrere Einzelwände mit formgenau aneinanderliegenden Oberflächen aufweisen oder die extreme Wanddickenunterschiede besitzen.
Ziel war es bei der Entwicklung des Verfahrens aber auch, für viele andere Bereiche der Technik vorteilhafte Multifunktionsbauteile Urformen zu können, die bisher in der mit den Verfahren realisierbaren Eigenschaftskombination nicht herstellbar waren. So sollten mit dem Verfahren unter anderem beispielsweise mechanische Bauteile hergestellt werden können, die einerseits große linear elastische Verformungen zulassen andererseits aber auch großen mechanischen Kräften standhalten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
sollten beispielsweise temperaturempfindliche Sensoren in komplexe dreidimensionale makroskopische Multifunktionsbauteile integriert werden, damit das hergestellte Bauteil neben seiner rein mechanischen Funktion gleichzeitig eine Sensorfunktion übernehmen kann. Derartige vorteilhafte Multifunktionsbauteile, bestehend aus einem stabilen, selbsttragenden, nahtlosen, vorzugsweise einstückigen metallischen Grundkörper mit makroskopischen Abmessungen und einem homogenen Gefüge, konnten nämlich mit den bisher bekannten Fertigungsverfahren nicht hergestellt werden.
Es gibt die unterschiedlichsten Formen von Sensoren zur Messung technischer Größen. Der Stand der Technik im Bereich der Herstellung von Sensoren wird in H.-R. Tränkler, E. Obermeier: Sensortechnik; Handbuch für Praxis und Wissenschaft, Springer Verlag 1998, beschrieben. Als Sensor wird danach: „heute die erste in sich abgeschlossene Komponente verstanden, die an ihrem Eingang die Messgröße aufnimmt und an ihrem Ausgang ein konditioniertes Messsignal liefert". Meist sind Sensorelemente mit aktiven Messschaltungen in einem gemeinsamen spezifisch für den Sensor ausgelegten Gehäuse zusammengefasst oder die Sensoren werden nachträglich, wie in DE 10 2805 015 691 A1 beschrieben, in ein vorgefertigtes Gehäuse integriert.
Die Erfindung betrifft nun das Verfahren, mit dem sowohl vorteilhafte Bauformen von Sensoren durch Urformung realisiert werden können, als auch die neuartigen Bauformen der Sensoren selbst realisierbar werden. Der Erfindung liegt unter anderem der generelle Gedanke zu Grunde, die Sensorelemente in ein Bauteil oder ein Maschinenelement zu integrieren, das in einer technischen Anlage oder Maschine ohnehin notwendig ist, da es eine technische Funktion übernimmt. Ziel war es somit beispielweise, dass man zum Messen der gewünschten technischen Größe kein separates Gehäuse für das Sensorelement benötigt, das dann auch noch in die Anlage oder Maschine integriert werden muss, um die jeweilige Größe messen zu können. Ziel war es, das Sensorelement in ein in der Anlage ohnehin vorhandenes Bauteil direkt zu integrieren. So wird aus dem Bauteil ein Multifunktionsbauteil. Es übernimmt zwei technische Funktionen, indem es einerseits die mechanische Aufgabenstellung innerhalb der Anlage erfüllt, andererseits aber auch gleichzeitig noch eine wichtige technische Prozessgröße misst.
Um die unterschiedlichen Ziele erreichen zu können, war es notwendig, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem stabile, selbsttragende, nahtlose, einstückige Bauteile oder Maschinenelemente mit makroskopischen Abmessungen aus einem homogenen metallischen Material hergestellt werden können, ohne dass sie an irgendeiner Stelle beispielsweise eine Schweißnaht besitzen und ohne dass an irgendeiner Stelle Änderungen in der Gefügestruktur auftreten, und die dennoch entweder partiell mehrwandig oder aber auch partiell sehr dünnwandig sind, oder die definierte Hohlräume besitzen, oder die andere Teile entweder komplett oder auch nur bereichsweise abdecken bzw. umschließen. Derartige Bauteile lassen sich mit konventionellen Verfahren entweder überhaupt nicht, oder aber nur aus mehreren Einzelteilen durch Anwendung der für Metalle bekannten Fügeverfahren, wie zum Beispiel durch Verschweißen, herstellen. Weiterhin musste dafür ein Verfahren
gefunden werden, mit dem temperaturempfindliche Teile oder Systeme, zum Beispiel Sensoren, in metallische Bauteile formgenau eingegossen werden können, ohne dass sie dabei thermisch zerstört werden.
Das Verfahren sollte es unter anderem ermöglichen, Sensoren so zu bauen, dass: 1. sie unempfindlicher gegenüber einer möglichen Beschädigung sind,
2. der Einfluss von äußeren Störgrößen verringert wird,
3. das eigentliche Sensorelement direkt in ein ohnehin erforderliches Bauteil integriert werden kann,
4. keine komplizierten separaten Sensorgehäuse gefertigt werden müssen,
5. das eigentliche Sensorelement näher an die Stelle positioniert werden kann, an der die technische Größe gemessen werden soll,
6. das fertige Bauteil gleichzeitig als Sensor fungieren kann,
7. Störungen in technischen Prozessen durch den Einbau von Sensoren verhindert werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass stabile, selbsttragende, nahtlose, oder auch einstückige metallische Bauteile mit makroskopischen Abmessungen aus einem homogenen metallischen Material durch Galvanoformung hergestellt werden, und dass der Abscheideprozess am Ende einer ersten Fertigungsstufe nach Erreichen einer bestimmten Zwischengeometrie des Multifunktionsbauteils unterbrochen wird, und dass ein Bereich der Zwischengeometrieoberfläche in mindestens einer nachgeschalteten nicht galvanischen Fertigungsstufe mit etwas so behandelt wird, dass sich die chemischen oder die physikalischen Eigenschaften des behandelten Oberflächenbereichs verändern oder dass bereichsweise eine neue Oberfläche geschaffen wird, und dass man danach in mindestens einer nachgeschalteten zweiten galvanischen Fertigungsstufe die Dicke der Zwischengeometrie weiter anwachsen lässt, wobei in mindestens einem Teilbereich des Multifunktionsbauteils eine Grenzfläche entsteht.
Unter einer Grenzfläche sei in dieser Anmeldung eine Fläche innerhalb eines Bauteils verstanden, die keine Ausdehnung in Dickenrichtung besitzt, in der aber ein Knick bzw. eine Unstetigkeit im Spannungsverlauf auftritt, wenn das Bauteil belastet wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Grenzfläche die Oberflächen von zwei Einzelwänden ohne jeden Zwischenspalt formgenau aufeinanderiiegen. Formgenau heißt in diesem Zusammenhang, dass das Materia!, das im neuerlichen Abscheideprozess abgeschieden wird, sich in idealer Weise auf die jeweils vorhandene Oberfläche abscheidet. Dabei werden auch mikroskopische Unebenheiten in der Oberfläche exakt nachgebildet, ohne dass in der Grenzfläche irgendwelche Spalte oder Hohlräume entstehen, so dass im Bereich der Grenzfläche das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite der Wand gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Wand ist. Bauteile mit einem sehr großen linear elastischen Deformationsvermögen lassen sich herstellen, wenn man erfindungsgemäß Bauteile mindestens partiell mehrwandig herstellt und wenn in den Grenzflächen zwischen den einzelnen Einzelwänden keine Haftung besteht.
Dies kann man erreichen, wenn man wenigstens auf einen Bereich der erzeugten Zwischengeometrie ein Gas, eine Flüssigkeit oder eine Chemikalie aufträgt. Durch derartige Agenzien kann die Oberfläche des Bauteils in seinen physikalischen oder chemischen Eigenschaften verändert werden, ohne dass sich dadurch eine messbare Veränderung der Dicke des Bauteils ergibt. Durch die Veränderung der physikalischen oder chemischen
Oberflächeneigenschaft können gezielt Bereiche auf der Oberfläche der Zwischengeometrie erzeugt werden, in denen bei Fortführung des galvanischen Abscheideprozesses sich zwar Material formgenau auf der Oberfläche abscheidet, aber nicht auf dem Untergrund haftet. Auf diese Weise entstehen dann in einem Multifunktionsbauteil aus einem homogenen Material Bereiche, in denen mehrere Einzelwände existieren, deren Oberflächen absolut dicht aufeinanderiiegen, die sich jedoch relativ zueinander verschieben können
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich erstmals mehrwandige, nahtlose, einstückige, metallische Multifunktionsbauteile herstellen, bei denen die Einzelwände in ihrer Gesamtheit oder aber auch nur bereichsweise formgenau aufeinanderiiegen. Auf diese Weise kann man beispielsweise auch nahtlose, mehrwandige, metallische O-Ringe oder dynamisch zu betätigende Dichtungen herstellen. Die O-Ringe zeichnen sich dabei durch einen gegenüber konventionellen einwandigen O-Ringen deutlich vergrößerten linear elastischen Deformationsbereich aus. Bei dynamisch betätigten Dichtungen kann man diesen vergrößerten Deformationsbereich nutzen, um einen Spalt gezielt zu verschließen bzw. wieder zu öffnen.
Dies kann man erfindungsgemäß erreichen, indem man die nach der ersten Fertigungsstufe erhaltene Zwischengeometrieoberfläche in der nachgeschalteten nicht galvanischen Fertigungsstufe so behandelt, dass die chemischen oder die physikalischen Eigenschaften der Zwischengeometrieoberfläche verändert werden. Damit kann erreicht werden, dass beim nachgeschalteten weiteren galvanischen Fertigungsschritt in dem behandelten Oberflächenbereich der Zwischengeometrie zwar eine Schicht formgenau abgeschieden wird, dass aber diese Schicht keine Haftung zu der Oberfläche der Zwischengeometrie eingeht. Will man beispielsweise eine partiell mehrwandige Platte mit einheitlicher Wanddicke herstellen, dann ist es vorteilhaft, wenn sich durch die nicht galvanische Behandlung der Oberfläche der Zwischengeometrie die Dicke des Bauteils nicht verändert.
Besonders interessant ist es natürlich, dass man erfindungsgemäß auch ein partiell mehrwandiges Multifunktionsbauteil einstückig herstellen kann, wobei sich im mehrwandigen Bereich Grenzflächen mit Einzelwänden, die formgenau aufeinanderiiegen, befinden. Einstückig heißt, dass das Multifunktionsbauteil nur aus einem einzigen homogenen Material besteht und dass das Multifunktionsbauteil eine Grenzfläche aber keine Fügenähte besitzt.
Will man einstückige Multifunktionsbauteüe herstellen, die einen Hohlraum besitzen, so kann man das erfindungsgemäß realisieren, indem man auf die Zwischengeometrieoberfläche etwas aufträgt, was, nachdem es
dann im nachfolgenden neuerlichen Abscheideprozess mit einer weiteren Galvanoschicht formgenau abgedeckt worden ist, durch eine Öffnung wieder herausgeschmolzen oder herausgelöst wird, so dass im hergestellten Bauteil ein Hohlraum entsteht. Die Öffnung lässt sich in einem weiteren galvanischen Schritt verschließen, so dass ein einstückiges, nahtloses Multifunktionsbauteil mit einem nach außen abgeschlossenen Hohlraum entsteht.
Zur Herstellung von Multifunktionsbauteilen mit Sensorfunktion lassen sich mit dem Verfahren Teile, wie beispielsweise Temperatursensoren, bei Temperaturen von weniger als 70 0C zumindest partiell von einem metallischen Material, das einen Schmelzpunkt von größer 70 0C vorzugsweise jedoch größer als 2800C besitzt, unter Bildung einer Grenzfläche mit einer Zwischengeometrie verbinden. Mit dem Verfahren lassen sich auch in einfacher Weise stabile, selbsttragende einstückige Multifunktionsbauteile, die zumindest bereichsweise Wanddicken von 1 mm vorzugsweise sogar 5 mm und größer sowie aber auch bereichsweise von 0,5 mm vorzugsweise sogar 0,1 mm und kleiner besitzen, oder die ein Wanddickenverhältnis zwischen der größten Wanddicke und der kleinsten Wanddicke von größer 100, vorzugsweise sogar größer 1000 besitzen, herstellen. Es lassen sich erfindungsgemäß auch erstmals metallische Multifunktionsbauteile, die einen mehrwandigen Bereich besitzen, der ringsum von einem einwandigen Bereich umgeben ist, herstellen.
Das Verfahren eignet sich unter anderem, um nahtlose, metallische Multifunktionsbauteile mit einer homogenen Gefügestruktur herzustellen, die wenigstens einen Bereich besitzen, in dem sich eine Grenzfläche zwischen zwei Einzelwänden befindet, wobei die Oberflächen der Einzelwände ohne jeden Zwischenspalt formgenau aufeinanderliegen, so dass im Bereich der Grenzfläche das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite der Wand gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Wand ist. Man kann aber auch homogene, partiell mehrwandige metallische Multifunktionsbauteile herstellen, bei denen sogar der mehrwandige Bereich vollständig von einem einwandigen Bereich umschlossen ist.
Es lassen sich auch Multifunktionsbauteile herstellen, bei denen die metallische Oberfläche zusätzlich mit einem weiteren Teil haftend oder formschlüssig verbunden ist, oder bei denen in das Multifunktionsbauteil wenigstens eine Wand integriert ist, die aus einem anderen Material besteht, oder bei denen das aus einem anderen Material bestehende Teil über seinen gesamten Umfang fest, das heißt gas- und mediendicht mit dem homogenen, einstückigen, metallischen Material verbunden oder umschlossen ist. Auch Multifunktionsbauteile, bei denen wenigstens eine einzelne Wand des homogenen, einstückigen, metallischen Materials eine Dicke von kleiner gleich 0,5 mm vorzugsweise sogar kleiner 0,0001 mm aufweist oder bei denen das homogene, einstückige, metallische Material wenigstens einen Hohlraum aufweist, der komplett nach außen abgeschlossen ist, sind realisierbar.
Besonders interessant ist der Einsatz des Verfahrens zur Herstellung von Multifunktionsbauteilen mit Sensorfunktion, wobei ein Sensorelement, dessen Oberfläche zumindest bereichsweise formgenau mit einem homogenen, einstückigen, metallischen Material abgedeckt ist, in das Bauteil integriert ist, wobei selbst die vom Sensorelement ausgehende Signalleitung mindestens über eine bestimmte Länge vom homogenen, einstückigen, metallischen Material des Multifunktionsbauteils umschlossen ist. Je nach Einsatzzweck kann es wichtig sein, dass das homogene, einstückige, metallische Material, dass das Sensorelement formgenau umschließt, resistent gegen Korrosion ist oder aber dass die Sensoroberfläche und die den Sensor formschlüssig umgebende homogene, einstückige, metallische Oberfläche haftend miteinander verbunden sind oder dass das homogene, einstückige, metallische Material, das das Sensorelement formgenau umschließt, einen Schmelzpunkt oberhalb 280 0C vorzugsweise sogar oberhalb 6000C besitzt.
Für Spezialanwendungen kann es notwendig sein, dass das den Sensor umgebende homogene, einstückige, metallische Material wenigstens einen Hohlraum aufweist, der vollständig nach außen abgeschlossen ist und der teilweise oder vollständig mit einer anderen Substanz gefüllt ist oder aber dass sich das Sensorelement selbst in einem Hohlraum des homogenen, einstückigen, metallischen Materials befindet, und dass wenigstens eine den Hohlraum begrenzende Wand eine bewegliche Membran ist. Auf diese Weise kann man beispielweise ein einstückiges Rohr mit zwei einwandigen Endbereichen herstellen, das zwischen den zwei einwandigen Rohrendbereichen zumindest einen Wandbereich besitzt, der bei einer Änderung des im Rohr herrschenden Drucks membranartig beweglich ist, so dass der im Rohrstück herrschende Innendruck gemessen werden kann. Ist in dem Rohrstück auch noch ein Temperaturfühler erfindungsgemäß integriert, dann kann zum Beispiel in einer Rohrleitung der Druck und die Temperatur gemessen werden, ohne dass man ein T-Stück in die Rohrleitung integrieren muss, ohne dass man einen zusätzlichen Sensor anflanschen muss, und ohne dass die im Rohr befindliche Strömung durch den Einbau von Sensoren gestört wird. Man kann natürlich auch Multifunktionsbauteile unter Verwendung des Verfahrens herstellen, bei denen das homogene, einstückige, metallische Material die Geometrie eines fertigen funktionstüchtigen Sensorgehäuses besitzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur stufenweisen galvanischen Urformung eines stabilen, selbsttragenden, Bauteils, das makroskopische Abmessungen besitzt, das vorwiegend aus einem homogenen metallischen Material besteht, und das in einer Baugruppe eine mechanische Funktion übernehmen kann, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Abscheideprozess am Ende einer ersten Fertigungsstufe nach Erreichen einer bestimmten Zwischengeometrie des Multifunktionsbauteils unterbrochen wird, und dass ein Bereich der Oberfläche der Zwischengeometrie in mindestens einer nachgeschalteten nicht galvanischen Fertigungsstufe mit etwas so behandelt wird, dass sich die chemischen oder die physikalischen Eigenschaften des behandelten Oberflächenbereichs verändern oder dass bereichsweise eine neue Oberfläche geschaffen wird, und dass man danach in mindestens einer nachgeschalteten zweiten galvanischen Fertigungsstufe die Dicke der
Zwischengeometrie weiter anwachsen lässt, wobei in mindestens einem Teilbereich des Multifunktionsbauteils eine Grenzfläche entsteht.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass in der Grenzfläche die Oberflächen von zwei Einzelwänden ohne jeden Zwischenspalt formgenau aufeinanderliegen, so dass im Bereich der Grenzfläche das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite der Einzelwand gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Einzelwand ist.
Es kann vorgesehen sein, dass im Bereich, in dem die Oberfläche der Zwischengeometrie in der nachgeschalteten nicht galvanischen Fertigungsstufe behandelt wird, die Dicke des Multifunktionsbauteils nicht verändert wird, dass aber die chemischen oder die physikalischen Eigenschaften der Oberfläche der Zwischengeometrie verändert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das metallische Multifunktionsbauteil einstückig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass auf die Oberfläche der Zwischengeometrie etwas aufgetragen wird, was, nachdem es dann im nachfolgenden neuerlichen Abscheideprozess mit einer weiteren Galvanoschicht formgenau abgedeckt worden ist, durch eine Öffnung wieder herausgeschmolzen oder herausgelöst wird, so dass im hergestellten Multifunktionsbauteil ein Hohlraum entsteht.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Öffnung in einem weiteren galvanischen Fertigungsschritt unter Bildung einer Grenzfläche verschlossen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Teil, wie beispielsweise ein Temperatursensor, bei Temperaturen von weniger als 70 0C zumindest partiell von einem metallischen Material einer Wand, das einen Schmelzpunkt von größer 70 0C vorzugsweise jedoch größer als 2800C besitzt, unter Bildung einer Grenzfläche mit der Oberfläche einer Zwischengeometrie verbunden wird.
Es kann vorgesehen sein, dass stabile, selbsttragende einstückige Multifunktionsbauteile, die zumindest bereichsweise Wanddicken von 1 mm und größer sowie aber auch bereichsweise von 0,5 mm, und kleiner besitzen, hergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass Multifunktionsbauteile mit einem Wanddickenverhältnis zwischen der größten Wanddicke (D) im Bereich 20 und der kleinsten Wanddicke (d22, d23,d24) von größer 100, vorzugsweise sogar größer 1000, hergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass metallische Multifunktionsbauteile, die einen mehrwandigen Mittelbereich besitzen, der ringsum von einem einwandigen Randbereich umgeben ist, hergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass nahtlose metallische O-Ringe (50) hergestellt werden
Die Erfindung betrifft auch ein nahtloses metallisches Multifunktionsbauteil mit einer homogenen Gefügestruktur, das unter Verwendung eines vorangehend genannten Verfahrens hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Multifunktionsbauteil wenigstens einen Bereich besitzt, in dem sich eine Grenzfläche zwischen zwei Einzelwänden befindet, wobei die Oberflächen der Einzelwände ohne jeden Zwischenspalt formgenau aufeinandertiegen, so dass im Bereich der Grenzfläche das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite der Einzelwand gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Einzelwand ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das homogene, metallische, Material partiell mehrwandig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass im Multifunktionsbauteile ein mehrwandiger Mittelbereich vollständig von einem einwandigen Randbereich umschlossen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das homogene, einstückige, metallische Material der Wand, dass den Temperatursensor formgenau umschließt, resistent gegen Korrosion ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Dehnmessstreifens haftend mit dem metallischen Material der Wand verbunden ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das metallische Material der Wand zusätzlich mit einem weiteren Teil haftend oder formschlüssig verbunden ist.
Es kann vorgesehen sein, dass in das homogene, einstückige, metallische Material der Wand wenigstens eine Einzelwand integriert ist, die aus einem anderen Material besteht.
Es kann vorgesehen sein, dass in das homogene, einstückige, metallische Material der Wand wenigstens eine Einzelwand, beispielsweise die Wand des Dehnmessstreifens, integriert ist, die aus einem anderen Material besteht und die über ihren gesamten Umfang fest, das heißt gas- und mediendicht mit dem homogenen, einstückigen, metallischen Material der Wand verbunden ist.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Einzelwand des homogenen, einstückigen, metallischen Materials eine Dicke von kleiner gleich 0,5 mm vorzugsweise sogar kleiner 0,0001 mm aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass das homogene, einstückige, metallische Material wenigstens einen Hohlraum aufweist, der komplett nach außen abgeschlossen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Multifunktionsbauteil einen integrierten Temperatursensor aufweist und dass die Oberfläche des Temperatursensors mit dem Verfahren zumindest bereichsweise formgenau mit dem homogenen, einstückigen, metallischen Material der Wand abgedeckt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die vom Temperatursensor ausgehende Signalleitung mindestens über eine bestimmte Länge vom homogenen, einstückigen, metallischen Material der Wand (1) umschlossen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das homogene, einstückige, metallische Material der Wand, dass den Temperatursensor formgenau umschließt, einen Schmelzpunkt oberhalb 280 0C besitzt.
Es kann vorgesehen sein, dass das den Temperatursensor umgebende homogene, einstückige, metallische Material der Wand wenigstens einen Hohlraum aufweist, der vollständig nach außen abgeschlossen ist und der teilweise oder vollständig mit einer anderen Substanz gefüllt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die Kondensator-Elektrode in einem Hohlraum des homogenen, einstückigen, metallischen Materials befindet.
Es kann vorgesehen sein, dass das die Kondensator-Elektrode umgebende homogene, einstückige, metallische Material der Wand wenigstens einen Hohlraum aufweist, und dass wenigstens eine den Hohlraum begrenzende Einzelwand eine bewegliche Membran ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das homogene, einstückige, metallische Material der Wand die Geometrie eines fertigen funktionstüchtigen Sensorgehäuses besitzt.
Es kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Multifunktionsbauteil um ein einstückiges Rohr mit zwei einwandigen Endbereichen handelt, und dass zwischen den zwei einwandigen Rohrendbereichen zumindest eine Einzelwand existiert, die bei einer Änderung des im Rohr herrschenden Drucks membranartig beweglich ist.
Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen einzelner Ausführungsformen sowie einzelner Anordnungen an Hand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 Ein einstückiges quadratisches Multifunktionsbauteil 20, das im gesamten Randbereich 28 einwandig und im Mittelbereich 21 dreiwandig ist, Fig. 2 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie A-A, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Multifunktionsbauteil 20 mit identischen Außenabmaßen wie in Fig. 1 aber mit einem Hohlraum 27 im Mittelbereich 21, Fig. 4 eine Schnittansicht einer metallischen Dichtung 30, deren Abmessungen über eine Veränderung des
Drucks im Hohlraum 34 variiert werden können,
Fig. 5 einen mehrwandigen, nahtlosen, metallischen O-Ring 50, bei dem die Oberflächen der einzelnen Einzelwände 51 bis 53 formgenau aufeinanderliegen,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung des O-Rings 50 nach Fig. 5 entlang der Linie B-B1
Fig. 7 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung durch eine metallische Wand 1 eines Multifunktionsbauteils 20 mit einem erfindungsgemäß eingebetteten Temperatursensor 2,
Fig. 8 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung durch eine Wand 1 eines Multifunktionsbauteils 20, in das mehrere unterschiedliche Sensorelemente 2, 5 und 13 integriert sind.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes stabiles, selbsttragendes, nahtloses, einstückiges Multifunktionsbauteil 20 mit einem homogenen Gefüge. Es besitzt einen starren, umlaufenden, einwandigen, dicken Randbereich 28 und in der Mitte einen dreiwandigen flexiblen Mittelbereich 21 , der von dem Randbereich 28 komplett umgeben ist. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, besitzen die Oberflächen der Einzelwände 22-24 einen innigen Kontakt zueinander, das heißt, die Summe der Einzelwanddicken d22, d23 und d24 entspricht exakt der Wanddicke D des mehrwandigen Mittelbereichs 21. Zwischen den Oberflächen der Einzelwände 22-24 befinden sich erfindungsgemäß Grenzflächen 25 und 26. Die Oberflächen der Einzelwände 22-24 liegen folglich ohne jeden Zwischenspalt formgenau aufeinander, so dass im Bereich der Grenzflächen 25, 26 das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite der Einezelwände 22 und 23 gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Einzelwände 23 und 24 ist. Trennt man beispielweise aus dem Mittelbereich 21 des Multifunktionsbauteils 20 entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie 29 einen Teilbereich heraus, so erhält man drei einzelne separate Wandstücke der Einzelwände 22-24. Natürlich kann der Mittelbereich 21 auch aus mehr als drei Einzelwänden 22-24 aufgebaut sein. Um eine Relativbewegung in den Grenzflächen 25 und 26 zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Oberflächen der Einzelwände 22 bis 24 eine absolut ebene von kleinsten Erhebungen oder Vertiefungen freie Oberfläche besitzen.
Da das erfindungsgemäße Multifunktionsbauteil 20 im Querschnitt nicht gezeichnet werden kann, ohne die gültigen Zeichenregeln des Maschinenbaus zu verletzen, gelten für die Darstellungen in den Figuren 2,3,4,6,7 und 8 dieser Anmeldung neue Definitionen. In den Figuren in gleicher Richtung aber versetzt gestrichelte
Bereiche sind Einzelwände eines homogenen Multifunktionsbauteils 2O1 30, 50, die aus ein und demselben Material bestehen, und deren Oberflächen sich relativ zueinander verschieben können. Linien zwischen versetzt gestrichelten Bereichen kennzeichnen Grenzflächen 25, 26, 41 , 42, und 54, 55 zwischen Einzelwänden aus einem homogenen Material der Wand 1 , deren Oberflächen sich gegeneinander verschieben können, die aber einen innigen Kontakt besitzen, so dass im Bereich der Grenzfläche das Positiv der mikroskopischen Oberflächenstruktur der Unterseite einer Einzelwand gleich dem Negativ der Oberseite der angrenzenden Einzelwand ist. Gepunktete Linien kennzeichnen Oberflächen 17 einer Zwischengeometrie, die jeweils am Ende einer galvanischen Fertigungsstufe vorhanden sind.
Die Dicke der Einzelwände 22-24 in Fig. 2, sowie die des Randbereichs 28, kann sich dabei vom Nanometerbereich bis in den Zentimeterbereich bewegen. Die Einzelwände können eben oder auch beliebig dreidimensional gekrümmt sein. Die beispielhaft in Fig. 2 gezeigte sinusförmige Geometrie verleiht dem Mittelbereich 21 eine gewisse Dehnfähigkeit, so dass sich der Mittelbereich 21 bei Einwirkung äußerer Kräfte in hohem Maß elastisch verformen kann, während der Randbereich 28 quasi starr bleibt. Erfindungsgemäß können auch Multifunktionsbauteile 20 hergestellt werden, die einen Hohlraum 27 aufweisen. Fig. 3 zeigt das Multifunktionsbauteil 20 aus Fig. 1, bei dem die Einzelwand 23 durch einen Hohlraum 27 ersetzt ist. In diesem Hohlraum 27 können sich unterschiedliche Gase, Flüssigkeiten oder auch feste Gegenstände befinden, wobei der Hohlraum 27 nicht notwendigerweise komplett ausgefüllt sein muss.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich beispielsweise auch dynamisch betätigte stabile, selbsttragende, nahtlose, einstückige metallische Dichtungen herstellen. In Fig. 4 ist der Querschnitt durch die Einzelwände 31-33 eines stabilen, selbsttragenden, nahtlosen, einstückigen Dichtrings 30 gezeigt, mit dem der Spalt S zwischen zwei Bauteilen 39, 40 geschlossen oder geöffnet werden kann. Der Dichtring 30 besteht wiederum aus mehreren Einzelwänden 31-33. Auch in diesem Fall befindet sich in den Grenzflächen 41 und 42 zwischen den Oberflächen der Einzelwände 31-33 absolut kein Zwischenraum. Somit stützen sich die Einzelwände 31-33 in idealer Weise gegeneinander ab. Dennoch ist eine Relativbewegung der Oberflächen der Einzelwände 31-33 zueinander möglich, da in den Grenzflächen 41 und 42 keine Haftung zwischen den Einzelwänden 31 bis 33 besteht. Füllt man den Hohlraum 34 des Dichtringes 30 durch eine im Dichtring befindliche Öffnung 37 mit einem Druckübertragungsmedium, dann kann man mit Hilfe dieses erfindungsgemäß hergestellten Dichtrings 30 einen Spalt S zwischen zwei Bauteilen 39, 40 entweder komplett schließen oder aber partiell freigeben. Bei Erhöhung des Innendrucks im Hohlraum 34 wird sich die Amplitude der sinusförmigen Wellung der Einzelwände 31-33 verringern, und den Spalt S zwischen den beiden Bauteilen 39 und 40 komplett verschließen. Bei Reduzierung des Innendrucks wird sich die Amplitude wieder vergrößern und damit der Dichtring 30 wieder die Ausgangsgeometrie einnehmen. Damit wird der Spalt a zwischen der Dichtung 30 und dem Bauteil 39 wieder freigegeben.
Lediglich im Nahbereich der Einspeiseöffnung 37 und des Einspeisezapfens 38 ist der stabile, selbsttragende, nahtlose, einstückige Dichtring 30 einwandig. Damit ist sichergestellt, dass kein Druckübertragungsmedium zwischen die Einzelwände 31-33 gelangen kann. Da auch der Einspeisezapfen 38 Bestandteil des homogenen einstückigen Dichtrings 30 ist, gibt es in diesem Bereich auch keine störenden Schweißspannungen oder Härteunterschiede in dem Dichtring 30, wie sie bei einer konventionellen Fertigung unvermeidbar wären.
Fig. 5 zeigt als weiteres Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Multifunktionsbauteils einen nahtlosen mehrwandigen O-Ring 50, der einen Hohlraum 56 besitzt. Fig. 6 zeigt einen stark vergrößerten Querschnitt durch den O-Ring 50 aus Fig. 5 entlang der Linie B-B. Er besteht aus drei Einzelwänden 51-53, zwischen denen sich zwei Grenzflächen 54 und 55 befinden, in denen die Oberflächen der Einzelwände formgenau aufeinanderiiegen. Auch bei dieser Anwendung ist es für das Abgleiten der Oberflächen der Einzelwände 51 bis 53 natürlich vorteilhaft, wenn die Oberflächen absolut eben sind. Sowohl die Dicke als auch die Anzahl der Einzelwände kann beliebig gewählt werden, um die Dichtkraft und den linear elastischen Deformationsbereich den Anforderungen der Anwendung anzupassen. Natürlich können die Einzelwände 51-53 auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, um spezifische Dichteigenschaften zu erreichen oder aber auch um das Abgleiten der Oberflächen der Einzelwände 51 bis 53 in den Grenzflächen 54 und 55 zu unterstützen.
In der Fig. 7 ist ein erfindungsgemäßes Multifunktionsbauteil 20 in einer Schnittdarstellung durch die Wand 1 in einer stark vergrößerten Form dargestellt. Zur Herstellung des Multifunktionsbauteils 20 wird auf einen Träger 19 in einer ersten galvanischen Fertigungsstufe eine metallische Schicht mit der Wanddicke d nicht haftend aufgalvanisiert. Dann wird auf die freie Oberfläche 17, der so erzeugten Zwischengeometrie der Temperatursensor 2 aufgebracht. Damit wird bereichsweise auf der Oberfläche 17 der Zwischengeometrie eine neue Oberfläche, nämlich die des Temperatursensors 2, geschaffen. Das Aufbringen kann durch einfaches mechanisches Fixieren oder aber auch durch Aufkleben erfolgen. Danach wird die Oberfläche des Temperatursensors 2 und der Signalleitung 3 beispielweise durch Auftragen eines Leitlacks leitfähig gemacht. Natürlich können nicht leitfähige Teile, die auf die Oberfläche 17 der Zwischengeometrie aufgebracht werden, auch vor dem Aufbringen leitfähig gemacht werden. Beim Fortsetzen des galvanischen Abscheideprozesses wächst die Wanddicke des Multifunktionsbauteils 20 weiter an, wobei gleichzeitig die Oberflächen des Temperatursensors 2 mit einer homogenen einstückigen, metallischen Wand 1 formgenau umschlossen und somit von der Umgebung abgeschlossen werden. Natürlich kann man auch statt des Temperatursensors 2 beliebige andere Teile oder Materialien auf die Oberfläche 17 der Zwischengeometrie aufbringen und sie dann nachfolgend formgenau abdecken. Es lassen sich auf diese Weise nahezu alle festen Materialien oder sogar ganze elektronische Baugruppen von einem homogenen metallischen Material einer Wand 1 zumindest partiell formschlüssig abdecken.
In der homogenen, einstückigen, metallischen Wand 1 kann beispielsweise ein PtIOO oder ein einfacher Nickel- Eisen Temperatursensor 2 formgenau eingegossen bzw. eingeschlossen werden. Als Wandmaterialien kommen vorzugsweise Metalle wie Aluminium, Nickel, Kupfer, Chrom, Kobalt, Silber, Gold oder ähnliche in reiner Form oder aber auch als Verbindung bzw. in legierter Form in Frage. Vom Temperatursensor 2 führen die zwei Signalleitungen 3, die ebenfalls vollständig formschlüssig von dem homogenen, einstückigen, metallischen Material der Wand 1 umschlossen sind, an die Oberfläche. Damit durch den Kontakt des Temperatursensors 2 mit dem metallischen Material der Wand 1 keine Fehlspannungen entstehen können, ist der Temperatursensor 2 komplett mit einer dünnen elektrisch isolierenden Schicht 4 überzogen. Im einfachsten Fall kann dies ein Isolierlack sein.
Die im Schnitt dargestellte Wand 1 kann nun Teil einer Rohrleitung, einer Welle, eines Gehäuses oder etwas ähnlichem sein, wobei das Multifunktionsbauteil 20 eine komplexe dreidimensionale Geometrie aufweisen kann. Will man beispielsweise die Temperatur der Wandoberfläche 18 messen, so bietet es sich an, den Abstand d des Temperatursensors 2 von der zu messenden Wandoberfläche 18 so klein wie möglich zu machen. Besonders vorteilhaft sind Abstände d von 0,1 mm und kleiner. Die Wanddicke D der metallischen Wand 1 ist prinzipiell frei wählbar, sie sollte aber vorzugsweise wenigstens minimal größer sein als die Summe aus dem Radius R des Temperatursensors 2 und dem Abstand d, um sicherzustellen, dass der Temperatursensor 2 sich nicht aus der Wand 1 herauslösen kann. Zur Messung des Temperaturprofils in der Wand 1 können beliebig viele weitere Temperatursensoren 2 in beliebigem Abstand zu der Wandoberfläche 18 in die Wand 1 integriert werden.
Bei dem in Fig. 8 im Schnitt dargestellten Multifunktionsbauteil 20, sind mehrere unterschiedliche Sensorelemente 2, 5 und 13 integriert. So ist beispielsweise ein Dehnmessstreifen 5 in dem homogenen, einstückigen, metallischen Materials der Wand 1 eingebettet. Er befindet sich zwischen zwei dünnen Einzelwänden 6 und 7 des homogenen, einstückigen, nahtlosen, metallischen Material der Wand 1. Ober- und unterhalb der beiden Einzelwände 6 und 7 können sich zum Beispiel zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Sensors beliebig viele weitere Einzelwände befinden. Die Wanddicken a bzw. b, dier Einzelwände 6, 7, können entsprechend der jeweiligen Anwendung beliebig dimensioniert werden. In aller Regel sollten sie kleiner 1 mm vorzugsweise kleiner 0,1 mm sein. Sie können natürlich auch jede beliebige größere Dicke aufweisen. Die Einzelwände 6, 7 müssen nicht zwangsweise gerade sein, sondern können auch zur Erhöhung der Beweglichkeit bzw. der Empfindlichkeit eine gewölbte Form, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, besitzen. Für manche Anwendungen ist es von Vorteil, wenn einzelne Einzelwände aus einer anderen Legierung als die des umgebenden homogenen, einstückigen, metallischen Materials der Wand 1 bestehen, wobei sie ringsum fest mit dem homogenen Material der Wand 1 verbunden sind.
Die Signalleitung 3 des Dehnmessstreifens 5 ist wiederum von dem homogenen Material der Wand 1 formgenau umschlossen, bis sie an der Oberfläche der Wnand 1 nach außen tritt. Die Oberflächen der Einzelwände 6 und 7
liegen im Bereich der Grenzfläche 8 ohne jeden Spalt absolut dicht und formgenau aufeinander. Auch in den Grenzflächen 8 und 9 zwischen dem eingebetteten Dehnmessstreifen 5 und dem umgebenden metallischen Material der Wand 1 gibt es an keiner Stelle einen Hohlraum oder einen Spalt. Der Dehnmessstreifen 5 und die Signalleitung 3 sind somit fest und formgenau in das Material der Wand 1 eingegossen. Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, dass der Dehnmessstreifen 5 in den Grenzflächen 8 und 9 nicht mit den Oberflächen der sie umgebenden metallischen Einzelwände 6, 7 haftend verbunden ist, oder aber dass er mit einer oder auch beiden Oberflächen des metallischen Materials 1 fest haftend verbunden ist.
Weiterhin kann das Multifunktionsbauteil 20 einen Hohlraum 10 besitzen, der entweder vollständig von dem Material der Wand 1 umschlossen ist oder aber über eine Bohrung 11 eine Verbindung zur Umgebung besitzt.
Einen derartigen Hohlraum 10 kann man in einfacher Weise erzeugen, indem man auf die Oberfläche 17 der erzeugten Zwischengeometrie beispielsweise eine nicht leitfähige Platte, die die Umfangsgeometrie des gewünschten Hohlraums 10 besitzt, aufbringt, und dass man dann bei Fortführung des galvanischen
Abscheideprozesses die Wanddicke der Zwischengeometrie des Multifunktionsbauteils 20 weiter aufdickt. Dann wird der Abscheideprozess ein weiteres Mal unterbrochen, um die nicht leitfähige Platte von der Oberfläche wieder zu entfernen, und um die Öffnung des Hohlraums 10 mit einer metallischen Platte abzudecken.
Schließlich wird die metallische Platte mit dem Bauteil in einer weiteren galvanischen Fertigungsstufe mit der
Zwischengeometrie des Multifunktionsbauteils 20 zusammengalvanisiert. Wenn die Abdeckplatte aus dem gleichen metallischen Material besteht, was nicht notwendigerweise sein muss, dann erhält man auf diese Weise ein einstückiges, metallisches Multifunktionsbauteil 20 mit einem abgeschlossenen Hohlraum 10.
Auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen 12 des Hohlraums 10 können nun beispielsweise Kondensator- Elektroden 13 aufgebracht werden. Der Hohlraum 10 wiederum kann zusätzlich mit einem Gas, mit einer Flüssigkeit oder auch mit einem Feststoff, z. B mit einem Pulver, gefüllt sein. Bei druckbedingten Deformationen der Einzelwände 6 und 7 kann dieser Bereich als kapazitiver Sensor wirken. Ähnlich wie bei den Einzelwänden 6 und 7 kann das Multifunktionsbauteil 20 natürlich auch mehrere derartige Hohlräume 10 besitzen, die entweder abgeschlossen sind oder aber auch mit der Umgebung verbunden sein können.
Darüber hinaus kann auch noch ein Temperatursensor 2, der wie für die Figur 7 beschrieben, in dem Material der Wand 1 eingebettet ist, in das Multifunktionsbauteil 20 nach Fig. 8 integriert sein. Die Kombination aus
Dehnmessstreifen 5 und Kondensator-Elektroden 13 und Temperaturfühler 2 in einem einzigen
Multifunktionsbauteil 20 ist geeignet, die Präzision der Messung gegenüber konventionellen Sensoren, die nur nach einem oder zwei physikalischen Prinzipien messen, weiter zu erhöhen. Der integrierte Temperatursensor 2 kann dabei eine eventuell vorhandene Temperaturdrift erfassen, um Temperatureinflüsse im Multifunktionsbauteil 20 in der nachgeschalteten Sensorelektronik berücksichtigen und damit auch eliminieren zu können.
Prinzipiell lassen sich fast alle bekannten physikalischen Wirkprinzipien in derartigen Multifunktionsbauteilen 20 integrieren. Mit den in die Multifunktionsbauteile 20 integrierten Sensoren 2, 5, 13 können dann die bekannten technischen Größen wie beispielsweise Kraft, Druck, Temperatur, Drehmoment usw. gemessen werden. Die in den Figuren 7 und 8 gezeichnete Wand 1 kann nun Bestandteil eines technischen Multifunktionsbauteils 20 mit einer mehr oder weniger komplexen Geometrie sein. Sie kann auch mit einem dritten Teil 14 verbunden sein, indem die äußere Oberfläche15 des dritten Teils 14 wiederum bereichsweise formgenau von dem Material der Wand 1 umschlossen wird. Das Teil 14 kann dabei aus einem anderen Metall, aus Kunststoff, aus Glas, aus Keramik oder aus einem anderen nicht metallischen Werkstoff bestehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche 15 des Teils 14 entweder Hinterschneidungen aufweist, oder aber zumindest sehr rau ist, um einen guten Formschluss zwischen dem Multifunktionsbauteil 20 und dem Teil 14 zu erreichen.