Materialographie zur Werkstoffprüfung und Schadensanalyse

Hightech-Werkstoffe und Nanomaterialien

Probenpräparationen und Materialanalysen für moderne Anwendungen

Das Unsichtbare sichtbar machen

Im Nanobereich verändern sich Materialeigenschaften grundlegend: Metalle werden leichter und fester, Oberflächen erhalten neue Funktionen und Produkte wie Displays, Batterien oder Medikamente werden leistungsfähiger. Mit Technologien wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) und FIB-SEM lassen sich diese winzigen Strukturen sichtbar machen und analysieren. Denn gerade im Kleinsten liegt das Potenzial für die Technik von morgen.

Unser Vortrag auf der QUALITY 2026

Am 4. November 2026 präsentierten Birgit Lanitz, Miraç Cihan und David Staske auf der 17. Materialographie-Fachtagung QUALITY 2026 den Vortrag „Hightech-Werkstoffe und Nanomaterialien – Probenpräparationen und Materialanalysen für moderne Anwendungen“. Gerne schicken wir Ihnen das Handout zum Vortrag zu.
 

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Detaillierte Untersuchungen zur Material- und Bauteilcharakterisierung

Schliff- und Mikrostrukturanalyse

Die präzise metallographische Präparation von Werkstoffproben macht innere Materialstrukturen für die mikroskopische Untersuchung zugänglich. Mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie lassen sich Materialgefüge, einzelne Materialphasen und Fehlstellen im Querschnitt untersuchen. So werden strukturelle Unterschiede und lokale Auffälligkeiten sichtbar.
Lötnahtprüfung zur Qualitätssicherung und Schadensanalyse

Analyse von Lötverbindungen

Die mikroskopische Untersuchung von Lötverbindungen ermöglicht die Bewertung der Verbindungsqualität und die Identifikation fehlerhafter Bereiche. Lichtmikroskopische Schliffuntersuchungen machen Auffälligkeiten im Querschnitt sichtbar. Ergänzende Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie erlauben eine detaillierte Betrachtung der betroffenen Bereiche.
EDX-Analyse zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung

Elementanalyse und EDX-Mapping

Die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) ermöglicht die Bestimmung der lokalen elementaren Zusammensetzung von Materialphasen und Einschlüssen. Ergänzend stellt das EDX-Mapping die räumliche Verteilung einzelner Elemente dar. Dadurch lassen sich Unterschiede in der Zusammensetzung und auffällige Bereiche gezielt charakterisieren.
Untersuchung einer Bruchfläche

Bruchflächen- und Rissanalyse

Die hochauflösende Untersuchung von Bruchflächen macht charakteristische Merkmale von Schwing- und Gewaltbrüchen sichtbar. Dabei werden Bruchausgang und Rissausbreitung analysiert. Die Ergebnisse ermöglichen Rückschlüsse auf Versagensmechanismen, die Belastung und mögliche Schadensursachen.

Oberflächen- und Einschlussanalyse

Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung macht lokale Unregelmäßigkeiten und Einschlüsse an der Materialoberfläche sichtbar. Ergänzende Elementanalysen unterstützen die Charakterisierung auffälliger Stellen. So lassen sich potenziell schadensauslösende Einschlüsse und mögliche Ausgangspunkte einer Rissbildung untersuchen.

Schichtdicken- und Grenzflächenanalyse

Funktionale Beschichtungen und ultradünne Materialschichten erfordern eine detaillierte Untersuchung. Mithilfe gezielter FIB-Querschnitte und hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie lassen sich Schichtdicken, Schichtaufbau und Materialgrenzen bis in den Nanometerbereich analysieren. Auch Kornstrukturen innerhalb dünner Schichten werden sichtbar.
Verarbeitung von Bildstapeln zu einer 3D-Rekonstruktion

3D-Struktur- und Porositätsanalyse

Durch die Kombination von FIB-SEM-Tiefenanalyse und dreidimensionaler Bildauswertung werden innere Materialstrukturen räumlich erfassbar. Die entstehenden Materialmodelle ermöglichen die Untersuchung komplexer Mikrostrukturen sowie die Analyse von Porosität und Volumen. So ergänzt die dreidimensionale Betrachtung die Untersuchung einzelner Querschnitte.
Verarbeitung von Bildstapeln zu einer 3D-Rekonstruktion

3D-Rekonstruktion

Durch die Kombination von FIB-SEM-Tiefenanalyse und dreidimensionaler Bildauswertung mittels Dragonfly-Software werden innere Materialstrukturen räumlich erfassbar. So lassen sich Porosität, Schichtverläufe und komplexe Mikrostrukturen dreidimensional analysieren – bis in den Mikro- und Nanometerbereich.

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Moderne Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien. Ob Elektrotechnik & Halbleitertechnologie, Medizintechnik oder Elektromobilität: Die Materialanalyse bis in den Nanobereich hilft, Werkstoffe besser zu verstehen und ihre Eignung für den jeweiligen Einsatz zu beurteilen. Im Mittelpunkt steht die Verbindung zwischen analytischer Fragestellung, geeigneter Methode und praktischer Anwendung.

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Häufig gestellte Fragen zur Materialanalyse von Hightech-Werkstoffen und Nanomaterialien

Für die Untersuchung moderner Werkstoffe kommen je nach Fragestellung verschiedene Verfahren zum Einsatz. Dazu zählen die Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), FIB-SEM-Tiefenanalyse und EDX-Analyse. Sie ermöglichen die detaillierte Untersuchung von Materialgefügen, Beschichtungen, Grenzflächen und kleinsten Defekten.

Die FIB-SEM-Mikroskopie kombiniert Rasterelektronenmikroskopie mit einem fokussierten Ionenstrahl zur gezielten Probenbearbeitung. Dadurch lassen sich Querschnitte und tiefer liegende Materialstrukturen bis in den Nanometerbereich untersuchen. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Analyse empfindlicher Schichten, Halbleiterbauteile, Lötstellen und kleinster Materialfehler.

Durch mikroskopische Querschnittsanalysen und hochauflösende Verfahren wie FIB-SEM lassen sich Schichtdicken, Grenzflächen und Fehlstellen detailliert charakterisieren. So können beispielsweise Risse, Einschlüsse oder Unregelmäßigkeiten in mehrlagigen Beschichtungen und elektronischen Bauteilen identifiziert werden.

EDX-Mapping ist ein Verfahren zur ortsaufgelösten Analyse der elementaren Zusammensetzung eines Materials. Die Verteilung einzelner Elemente wird bildlich dargestellt, sodass sich unterschiedliche Materialphasen und lokale Konzentrationsunterschiede erkennen lassen. Die Methode unterstützt unter anderem die Untersuchung von Legierungen, Beschichtungen und komplexen Mikrostrukturen.

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