DE102018218300B4 - Sensorisches Schichtsystem - Google Patents

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Abstract

Sensorisches Schichtsystem zur Erfassung von Kräften, Temperaturen und Dehnungen an Bauteilen, bei dem auf einer Oberfläche eines Bauteils (B) eine kohlenstoffbasierte Grundschicht (1), die piezoresistive und thermoresistive Eigenschaften aufweist, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dassauf einer Oberfläche der Grundschicht (1) eine Elektrodenstruktur (2), die zur Erfassung von wirkenden Kräften und Temperaturen aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist, unddie Elektrodenstruktur (2) sowie elektrische Leiterbahnen von einer Zwischenschicht (3), die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, vollflächig überdeckt sind undauf der Zwischenschicht (3) Sensorstrukturen (4), die als Dehnungsmessstreifen- und Temperatursensorstrukturen aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind, aufgebracht sind unddie Sensorstrukturen (4) und weitere elektrische Leiterbahnen von einer Deckschicht (5) vollflächig überdeckt sind, wobei die Deckschicht (5) aus keramischem, glasbasiertem, polymerem oder kohlenstoffbasiertem Werkstoff gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein sensorisches Schichtsystem, welches beispielsweise thermoresistive und unterschiedliche piezoresistive Sensorstrukturen in einem verschleißbeständigen Schichtsystem vereint. Dieses Schichtsystem kann auf zweidimensionale und auch auf komplex geformte dreidimensionale Oberflächen, wie insbesondere der eines Königszapfens (King Pins) ausgebildet sein.
  • Sensorische Schichten sind an sich bekannt. Sie werden auf Oberflächen von Bauteilen appliziert, um verschiedene mechanische und/oder thermische Parameter zu erfassen und ggf. für eine Regelung zu nutzen. Problematisch ist ihr Einsatz an mechanisch hochbelasteten Bauteilen, die auch einer hohen Verschleißbeanspruchung unterliegen.
  • So betrifft DE 10 2010 036 096 A1 einen Kugelgewindetrieb mit mindestens einem Spannkraftsensor.
  • Aus DE 199 54 164 A1 geht ein Sensor zur Zustandsbestimmung von Kenngrößen an mechanischen Komponenten unter Verwendung von amorphen Kohlenstoffschichten mit piezoresistiven Eigenschaften hervor.
  • In DE 102 53 178 A1 ist die Verwendung einer Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff als Sensor beschrieben.
  • Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Kraft eines Bremsaktuators ist in US 2008/0098826 A1 offenbart.
  • WO 2012/100770 A1 betrifft eine elektrische Messeinrichtung zur Kraft- und/oder Druckmessung.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Bestimmung mechanischer und thermischer Parameter an Bauteilen anzugeben, an denen hohe mechanische Kräfte wirken und die auf Reibverschleiß beansprucht sind, wobei die Bestimmung in solchen hochbeanspruchten Bereichen von Bauteilen über größere Betriebszeiträume möglich sein soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Schichtsystem erreicht, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem ist mit Einzelschichten, die übereinander angeordnet sind, gebildet.
  • Dabei ist auf einer Oberfläche eines Bauteils eine kohlenstoffbasierte Grundschicht ausgebildet, die piezoresistive und thermoresistive Eigenschaften aufweist. Diese Grundschicht kann z.B. eine diamantartige Kohlenstoffschicht, eine mit Metallen, Gasen oder Halbleitern modifizierte Kohlenstoffschicht, eine Sol-Gel-Schicht, oder auch eine amorphe Kohlenwasserstoffschicht sein, die hart, verschleißbeständig und zugleich piezoresistiv und thermoresistiv ist. Amorphe Kohlenwasserstoffe können aus der chemischen Gasphase mit Plasmaunterstützung hergestellt werden, wobei die gewählten Prekusoren z.B. Acetylen und Argon sein können. Sie können als Schicht auf Bauteiloberflächen abgeschieden werden. In diesen Schichten liegen die Kohlenstoffe in sp2 und sp3 Hybridisierung vor, wodurch je nach sp2- und sp3- Anteil Härten im Bereich von 8 GPa bis 28 GPa erreicht werden können. Bevorzugt sind Härten einer Grundschicht > 24 GPa.
  • Zur ortsaufgelösten Messung von Kräften sind einzelne Elektrodenstrukturen aus Metall, z.B. Titan, Gold, Silber, Chrom, NiCr oder Nickel, auf der Grundschicht abgeschieden, strukturiert und elektrisch leitend mittels elektrischer Leiterbahnen verbunden.
  • Auf der kohlenstoffbasierten Grundschicht und die Elektrodenstrukturen überdeckend, ist eine elektrisch isolierende und zugleich verschleißbeständige keramische, kohlenstoffbasierte oder glasbasierte Zwischenschicht ausgebildet. Dies kann z.B. eine Schicht aus oder mit AIN, AION, Al2O3, SiO2, TiO2 oder eine mit Silizium und/oder Sauerstoff modifizierte Kohlenwasserstoffschicht sein. Eine so modifizierte Kohlenwasserstoffschicht kann beispielsweise bei einer chemischen Gasphasenabscheidung mit Plasmaunterstützung (PACVD) hergestellt werden, wobei Prekusoren, wie z.B. HMDSO, TMS und Ar verwendet werden können.
  • Auf der elektrisch isolierenden Zwischenschicht sind Sensorstrukturen und weitere elektrische Leiterbahnen vorhanden. Sensorstrukturen können Dehnungsmessstreifenstrukturen und Temperatursensorstrukturen bilden. Sensorstrukturen, mit denen Temperaturen gemessen werden können, können als Thermoelemente ausgebildet sein.
  • Diese Sensorstrukturen und weitere elektrische Leiterbahnen können mittels einer metallischen Schicht, bzw. einem metallischen Schichtsystem ausgebildet sein. Sie können z.B. mit Titan, Gold, Silber, Chrom, NiCr, Nickel und/oder Platin ausgebildet sein.
  • Als Deckschicht des Schichtsystems ist darauf eine elektrisch isolierende und vor Verschleiß schützende Schicht, die aus keramischen, glasbasierten, polymeren oder kohlenstoffbasierten Werkstoffen, z.B. AIN, AION, Al2O3, SiO2, TiO2 oder eine mit Silizium und/oder Sauerstoff modifizierten Kohlenwasserstoffschicht besteht oder damit gebildet ist, vorhanden.
  • Die Elektrodenstrukturen und/oder insbesondere elektrische Leiterbahnen auf der Grundschicht und der elektrisch isolierenden Zwischenschicht können mittels elektrischer Durchkontaktierungen elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
  • Ein erfindungsgemäßes Schichtsystem kann zur Kraft-, Temperatur-, Dehnungs- und Verformungsmessung eingesetzt und direkt auf mindestens einer Oberfläche eines Bauteils, an der diese Bestimmungen erfolgen sollen, ausgebildet sein.
  • Elektrodenstrukturen können auf unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche eines Bauteils in unterschiedlicher geometrischer Form und/oder Dimensionierung ausgebildet sein. Damit können die unterschiedlichen Belastungen und auf die entsprechenden Oberflächenbereiche wirkenden Einflüsse berücksichtigt werden. Dies betrifft beispielsweise dort wirkende Kräfte oder Momente oder auch unterschiedliche Temperaturen. Die Bestimmung der Temperatur kann auch zur Kompensation von Fehlern, die infolge unterschiedlicher Temperaturen bei der Bestimmung von Kräften oder Dehnungen bzw. Verformungen auftreten können, genutzt werden. Sie wird auch benötigt, wenn eine piezoresistive Schicht aus Halbleitermaterial abgeschieden wird, da diese nicht nur mit einer elektrischen Widerstandsänderung unter Belastung, sondern auch bei Temperaturänderung reagiert.
  • Elektrodenstrukturen können als Linienstrukturen, viereckige, kreisförmige oder elliptische Geometrien ausgebildet sein, um insbesondere Kräfte oder Temperaturen messen zu können. Sie können insbesondere in Bereichen von Bauteilen angeordnet sein, in denen überwiegend Druck- und/oder Zugkräfte unmittelbar auf die Elektrodenstrukturen und kleinere Biegemomente wirken.
  • Schleifen- oder mäanderförmige Sensorstrukturen können insbesondere Dehnungen und Temperaturen messen. Sensorstrukturen können vorteilhaft in Bereichen angeordnet sein, in denen höhere Biegemomente als Kräfte wirken.
  • Anhand der damit erfassten und elektronisch ausgewerteten Messergebnisse kann eine Regelung mittels einer elektronischen Auswerteinheit durchgeführt werden. Eine elektronische Auswerteeinheit sollte mit den verschiedenen Elektroden- und Sensorstrukturen elektrisch leitend verbunden sein. Dazu können sie mittels elektrischer Leiterbahnen, die auf der Grund- und Zwischenschicht ausgebildet worden sind, sowie anderen elektrisch leitenden Verbindungen mit der elektronischen Auswerteeinheit verbunden sein.
  • So können beispielsweise mit einer elektrifizierten Radachse an einer Anhängerkupplung oder einem Königszapfen auftretende Zug-/Schubkräfte erfasst und deren Wirkungen mit einer entsprechenden Regelung des elektrischen Antriebs kompensiert werden. Das bedeutet, dass die Bremsleistung, die bei einer Bergabfahrt über die Elektromotoren rückgewonnen wird, als elektrische Energie in Batterien gespeichert werden kann. Bei Bedarf, also bei der Bergauffahrt, kann die gespeicherte elektrische Energie für die Antriebsleistung dem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
  • Das Zusammenspiel der applizierten Komponenten Kraftmesssensorik, elektrisches Antriebsmodul, Batterie und Batteriemanagementsystem kann durch intelligente Regelalgorithmen sichergestellt werden. Bei Verzögerung oder Bergabfahrt kann der Anhänger oder ein Sattelauflieger über das elektrische Antriebsmodul Energie als elektrische Energie rekuperieren. Die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie kann bei Beschleunigungsvorgängen zur Unterstützung des Zugfahrzeugs bereitgestellt und die Fahrdynamik erhöht werden. Im Idealfall (abhängig von Ladezustand und Regelstrategie) spürt die Zugmaschine also weder Ziehen noch Schieben des anhängenden Anhängers oder Sattelaufliegers. Das Zugfahrzeug wird entlastet, was Energieverbrauch, CO2-, Lärm- und Bremsstaub-Emissionen reduziert.
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem kann auf einer Oberfläche einer Unterlegscheibe ausgebildet sein und als Mess- und Regelungssystem in Schraubverbindungen des Königszapfens fungieren.
  • Das sensorische Schichtsystem kann direkt auf die dreidimensionale Oberfläche eines Bauteils abgeschieden und strukturiert werden, um insbesondere eine lokale Zugkraftmessung zu ermöglichen. Anhand dieser Messergebnisse kann eine Regelung erfolgen, die bestrebt ist die auftretenden Zug-/Schubkraft in der Anhängerkupplung bzw. am Königszapfen als Beispiele für Bauteile zu kompensieren. Das bedeutet, dass die Bremsleistung, die bei einer Bergabfahrt über die Elektromotoren rückgewonnen und in Batterien gespeichert wird, bei Bedarf, also bei der Bergauffahrt, als Antriebsleistung dem Fahrzeug wieder zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßes Schichtsystem kann auf Sensormodule oder direkt auf Werkzeuge für die Analyse, Optimierung und als Condition Monitoring System für Ur- und Umformprozesse ausgebildet worden sein. Es kann auch als Sensormodul in unterschiedlichen Einbausituationen für die Automobil-, Schifffahrt-, Windkraft-, Luft- und Raumfahrtindustrie, als Mess- und Überwachungssystem für Gebäude-und Brückenkonstruktionen eingesetzt werden.
  • Es ist auch möglich, die mit Elektroden- und Sensorstrukturen erfassten Messdaten kabellos, z.B. über Bluetooth zu übertragen.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei können Merkmale der einzelnen Beispiele und Figuren unabhängig vom jeweiligen einzelnen Beispiel oder den einzelnen Figuren miteinander kombiniert werden.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Schichtsystems;
    • 2 eine erste perspektivische Darstellung eines Königszapfens einer Kraftfahrzeugzugmaschine;
    • 3a eine perspektivische Darstellung eines Königszapfens einer Kraftfahrzeugzugmaschine mit einem an Oberflächen ausgebildeten Beispiel eines Schichtsystems;
    • 3b eine perspektivische Darstellung eines Königszapfens einer Kraftfahrzeugzugmaschine mit einem an Oberflächen ausgebildeten weiteren Beispiel eines Schichtsystems;
    • 3c eine perspektivische Darstellung eines Königszapfens einer Kraftfahrzeugzugmaschine mit einem an Oberflächen ausgebildeten dritten Beispiel eines Schichtsystems und
    • 3d eine perspektivische Darstellung eines Königszapfens einer Kraftfahrzeugzugmaschine mit einem an Oberflächen einer Unterlegscheibe ausgebildeten Schichtsystem, die mit zur Befestigung des Königszapfens dient.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel eines erfindungsgemäßen Schichtsystems ist auf einer Oberfläche eines Bauteils B eine piezoresistive und zugleich thermoresistive Grundschicht 1 ausgebildet. Die Grundschicht besteht aus diamantähnlichem Kohlenstoff und ist mit einem PACVD-Verfahren mit einer Schichtdicke von 6 µm auf der Bauteiloberfläche ausgebildet worden. Die Grundschicht weist eine Härte von mindestens 24 GPa auf.
  • Auf der Oberfläche der Grundschicht 1 sind metallische Elektrodenstrukturen 2, bei diesem Beispiel aus Chrom, ausgebildet. Die Strukturierung der Chromschicht kann fotolithografisch, mittels Masken bei der Ausbildung der Chromschicht oder durch lokal definierten Werkstoffabtrag von einer Chromschicht, der bevorzugt mit einer Ätzlösung erreicht werden kann, erfolgen.
  • Auf den Elektrodenstrukturen 2, die auf der Grundschicht 1 ausgebildet worden sind, wird die elektrisch isolierende Zwischenschicht 3 ausgebildet. Sie besteht bei diesem Beispiel aus Al2O3 mit einer Schichtdicke von 3 µm bis 5 µm.
  • Auf der Oberfläche der Zwischenschicht 3 sind Sensorstrukturen 4 mit thermoresistiven Eigenschaften und als Dehnungsmessstreifen mit weiteren elektrischen Leiterbahnen aus Chrom ausgebildet. Sie können analog zu den Elektrodenstrukturen 2, die auf der Grundschicht 1 ausgebildet worden sind, hergestellt werden.
  • Elektrodenstrukturen 2 auf der Grundschicht 1 können mit elektrischen Leiterbahnen auf der Zwischenschicht 3 mit Durchkontaktierungen 6 elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
  • Die auf der Zwischenschicht 3 ausgebildeten Sensorstrukturen 4 sowie die weiteren elektrischen Leiterbahnen sind vollflächig von einer Deckschicht 5, die bei diesem Beispiel mit Aluminiumoxid gebildet ist, überdeckt.
  • Die Elektrodenstrukturen 2 und die Sensorstrukturen 4 können über elektrische Leiterbahnen und elektrische Kontaktanschlüsse mit einer nicht dargestellten elektronischen Auswerteeinheit verbunden sein.
  • In 2 ist ein Königszapfen als ein mögliches Beispiel für ein Bauteil B gezeigt. Dabei ist ein erfindungsgemäßes Schichtsystem in mehreren Bereichen B1 bis B3 an Oberflächen des Königszapfens ausgebildet. Der Königszapfen wird in den Bereichen B1 bis B3 jeweils unterschiedlich beansprucht, was bereits allein durch die Dimensionierung der Querschnittsflächen in den Bereichen B1 bis B3 und deren Anordnung deutlich wird.
  • In den Bereichen B1 bis B3 können jeweils unterschiedlich ausgebildete und/oder angeordnete Elektrodenstrukturen 2 und/oder Sensorstrukturen 4 vorhanden sein.
  • In den 3a bis 3d sind exemplarische Anordnungen von unterschiedlichen Schichtdesigns dargestellt. In 3a sind in beiden Schaftbereichen B1 und B2 Elektrodenstrukturen 2, mit denen eine Kraftmessung erreichbar ist, in senkrecht verlaufendem Liniendesign angeordnet und zur Temperaturmessung angeordnete Elektrodenstrukturen 2 in viereckiger Anordnung innerhalb von Kontaktierungsbereichen, die innerhalb der einzelnen Schaftbereiche B1 und B2 angeordnet sind, vorhanden.
  • In 3b sind komplexer im Design ausgebildete Elektrodenstrukturen ausgebildet worden. Die Elektrodenstrukturen 2 im oberen Bereich B1 sind mit elektrischen Leiterbahnführungen verbunden, die bis in den unteren Bereich B3 des Bauteils B geführt sind. Die waagerecht verlaufenden Elektrodenstrukturen 2 im Bereich B1 der 3b stehen während des Betriebs in direktem Kontakt mit dem Verschlusshaken der Sattelkupplung und können unter starker Reibbelastung die auftretenden Kräfte messen. Die Struktur(en) 4 mit Temperatursensorfunktionalität ist/sind in einer elektrischen Leiterbahnschleife, um die Elektrodenstruktur(en) 2 herumgeführt angeordnet und können in Vierleitertechnik ausgelesen werden. Bei dem in 3b gezeigten Beispiel sind auch die Dehnungsmessstreifensensoren DMS im Kontaktierungsbereich, also im Bereich B3 als entsprechend ausgebildete Sensorstruktur 4 integriert. In diesem Bereich B3 tritt keine direkte mechanische Belastung durch Kräfte jedoch eine elastische Dehnung bzw. Verformung auf.
  • Im Schaftbereich B2 sind ebenfalls waagerechte Elektrodenstrukturen 2 angeordnet. In diesen Bereichen werden die Kräfte gemessen, indem der elektrische Strom von der Elektrodenstruktur durch die piezoresistive Sensorschicht zum Grundkörper fließt. Es können mäanderförmige Strukturen 4, die der Temperaturmessung dienen, ausgebildet sein, wie dies in 3c gezeigt ist. Diese Elektrodenstrukturen 2 und Sensorstrukturen 4 stehen während der Fahrt in direktem Reibkontakt mit dem Verschleißring und können die wirkenden Kräfte und Temperaturen messen. Ebenfalls lassen sich andere Thermoelemente in Dünnschichttechnik in das Schichtsystem als entsprechend ausgebildete Sensorstrukturen 4 integrieren, um ortsaufgelöst die Temperaturen messen zu können.
  • Beim in 3c gezeigten Beispiel kann in nächster Nähe zum waagerecht in Linienform angeordneten kraftmessenden Sensorsystem, welches mit einer geeigneten Elektrodenstruktur 2 auf der Grundschicht 1 ausgebildet worden ist, der mit einer mäanderförmigen Sensorstruktur 4 auf der Zwischenschicht 3 gebildete Temperatursensor angeordnet sein. Diese Anordnung kann sich in beiden Schaftbereichen B1 und B2 wiederholen.
  • Bei dem in 3d gezeigten Beispiel ist zusätzlich zu den Elektrodenstrukturen 2 und Sensorstrukturen 4 in den beiden Schaftbereichen B1 und B2 noch exemplarisch ein sensorisches Unterlegscheibensystem 7 an der Schraubverbindung, mit der der Königszapfen als Bauteil B am Fahrzeug befestigt ist, vorhanden. Es können mehrere Schraubverbindungen mit diesen Unterlegscheibensystemen 7 ausgestattet werden. Auf einer Oberfläche der Unterlegscheibe(n) kann das in 1 beschriebene Schichtsystem appliziert werden, so dass in jeder Schraubverbindung die lokale Last, Temperatur und Dehnung bzw. Verformung gemessen werden kann und dadurch Aussagen über die Belastungsrichtung und die Steifigkeit der Schraubverbindungen getroffen werden können.
  • Ein Unterlegscheibensystem 7 ist ein separates Messsystem, welches in dieser Einbausituation frei von Verschleiß ist und damit langzeitstabil Messdaten an eine elektronische Auswerteeinheit, mit der es per Kabel über elektrische Anschlusskontakte und die elektrischen Leiterbahnen verbunden ist, liefern kann.
  • Es ist auch möglich, die Messdaten kabellos, z.B. über Bluetooth zu übertragen.

Claims (11)

  1. Sensorisches Schichtsystem zur Erfassung von Kräften, Temperaturen und Dehnungen an Bauteilen, bei dem auf einer Oberfläche eines Bauteils (B) eine kohlenstoffbasierte Grundschicht (1), die piezoresistive und thermoresistive Eigenschaften aufweist, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche der Grundschicht (1) eine Elektrodenstruktur (2), die zur Erfassung von wirkenden Kräften und Temperaturen aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist, und die Elektrodenstruktur (2) sowie elektrische Leiterbahnen von einer Zwischenschicht (3), die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, vollflächig überdeckt sind und auf der Zwischenschicht (3) Sensorstrukturen (4), die als Dehnungsmessstreifen- und Temperatursensorstrukturen aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind, aufgebracht sind und die Sensorstrukturen (4) und weitere elektrische Leiterbahnen von einer Deckschicht (5) vollflächig überdeckt sind, wobei die Deckschicht (5) aus keramischem, glasbasiertem, polymerem oder kohlenstoffbasiertem Werkstoff gebildet ist.
  2. Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (1) eine diamantartige Kohlenstoffschicht, eine mit Metallen, Gasen oder Halbleitern modifizierte Kohlenstoffschicht, eine Sol-Gel-Schicht, oder eine amorphe Kohlenwasserstoffschicht ist.
  3. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) aus einem keramischen, kohlenstoffbasierten oder glasbasierten Werkstoff gebildet ist und dass die Zwischenschicht (3) und/oder Deckschicht (5) aus AIN, AION, Al2O3, SiO2, TiO2 besteht oder damit gebildet ist oder eine mit Silizium und/oder Sauerstoff modifizierte Kohlenwasserstoffschicht ist.
  4. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (1) eine Härte im Bereich 8 GPa bis 28 GPa aufweist.
  5. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden- und Sensorstrukturen (2, 4) und elektrische Leiterbahnen mit Titan, Gold, Silber, Chrom, NiCr, Nickel und/oder Platin ausgebildet sind.
  6. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Elektrodenstrukturen, die auf der Grundschicht (1) ausgebildet sind, über elektrische Durchkontaktierungen mit weiteren elektrischen Leiterbahnen, die auf der Zwischenschicht (3) ausgebildet sind, elektrisch leitend verbunden sind.
  7. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden- oder Sensorstrukturen (2, 4) auf unterschiedlichen Bereichen (B1-B3) der Oberfläche eines Bauteils (B) in unterschiedlicher geometrischer Form und/oder Dimensionierung ausgebildet sind.
  8. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektrodenstrukturen (2), die zur Bestimmung von Kräften und Temperaturen ausgebildet sind, in Bereichen (B1, B2) der Oberfläche eines Bauteils B angeordnet sind, in denen größere Kräfte als Biegemomente wirken und Sensorstrukturen (4), die zur Bestimmung von Temperaturen und/oder Dehnungen ausgebildet sind, in Bereichen (B3) der Oberfläche eines Bauteils B angeordnet sind, in denen größere Biegemomente als Kräfte wirken.
  9. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leiterbahnen elektrisch leitend mit einer elektronischen Auswerteeinheit so verbunden sind, dass mit Elektroden- und Sensorstrukturen (2, 4) erfasste Messwerte elektronisch ausgewertet und bevorzugt für eine Regelung genutzt werden.
  10. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf einer Oberfläche eines Königszapfens, einer Anhängerkupplung eines Zugfahrzeuges, einer Unterlegscheibe für eine Schraubbefestigung, Werkzeugen, Oberflächen von Maschinenelementen oder Einsätzen ausgebildet ist.
  11. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf einer Oberfläche einer Unterlegscheibe als Unterlegscheibensystem (7) ausgebildet ist und als Mess- und Regelungssystem in Schraubverbindungen eines Königszapfens fungiert.
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