Oberfläche eines Bauteils aus Kunststoff, Metall oder einer Legierung in ihrer tatsächlichen Ausdehnung, wobei alle Höhen, Tiefen, Untiefen bzw. lokale Singularitäten, wie etwa Mikrohohlräume bzw. lokale Überlappungen (aus Walz- oder Schleifoperationen etc. [Walzen, Schleifen]) hinzuzuzählen sind.
Die wahre Oberfläche ist messtechnisch auf direktem Wege nicht zu ermitteln. Rauheitsmessungen – auch 3-D-Rauheitsmessungen – erlauben nur über die Ermittlung von Hüllgebilden bzw. Hüllflächen die Messung von Näherungswerten.
Die Anwendung einer indirekten Methode, z. B. über die Evakuierung und die dadurch mögliche Ermittlung des Volumens der mikroskopischen Totraumbereiche (Totraum, Beilby-Schicht) bzw. des sogenannten integralen Porösvolumens der oberen Materialschicht – etwa mechanisch geschliffener Oberflächen – erlaubt unter Modellannahmen zur Gestalt der Hohlräume recht brauchbare Aussagen über die wahre Oberfläche.
Die Auswertung der Messergebnisse unterschiedlich oberflächenbehandelter austenitischer Edelstahlstähle wie z. B. 1.4404 hat Folgendes ergeben: projizierte Oberfläche: 1.000 mm2; mechanisch geschliffen (K240): 17.000 mm2; elektrochemisch poliert über 250 A min/dm2 (Abtrag: 20 µm): 4.500 mm2.
Bei Oberflächen aus Kunststoff ist die Ermittlung der wahren Oberflächenausdehnung mithilfe des Evakuierungsversuchs wesentlich problematischer, da die prinzipiellen Eigenschaften der Adsorption und Desorption von Polymerwerkstoffen und die Hohlstellenbedingungen im makromolekularen Gefügeaufbau die Ergebnisse der Evakuierungsmessung stark beeinflussen.
Die tatsächliche Ausdehnung der wahren Oberfläche ist für eine Reihe von apparativen Anwendungsbereichen in der pharmazeutischen Produktion von wesentlicher Bedeutung:
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störende Wärmetauscherflächenbelegungen (Wärmetauscher, Inkrustation),
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Reinigungsverhalten / Pyrogenverhalten (Pyrogene) von Fermentern,
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Verkeimungsverhalten / Grenzschichtraum von Behältern,
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Biofilmbildung auf medienberührten Oberflächen,
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Partikelgeneration (Partikel),
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Korrosionsverhalten (Korrosion).
Abb. W 1: Darstellung der rein geometrischen bzw. mikrogeometrischen Verhältnisse auf einer funktionalen Bauteiloberfläche. (Quelle: G. Henkel)
Abb. W 2: Topographie bzw. wahre Topographie – makroskopisch. (Quelle: G. Henkel)
Abb. W 3: Topographie bzw. wahre Topographie – mikroskopisch. Darstellung der wahren Topographie. (Quelle: G. Henkel)
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