Ein für Einschichtsysteme entwickeltes Modell wurde zum analytischen Spannungsmodell für Mehrschichtsysteme (ASM) weiterentwickelt. Die Berechnung beruht auf der Vorstellung der unendlich ausgedehnten Platte. Parallel hierzu wurde ein Finite Elemente Spannungsmodell (FSM) entworfen. Zur Verifizierung beider Modelle wurden Eigenspannungen in Abhängigkeit verschiedener Schichtherstellparameter zweier unterschiedlicher Mehrschicht- systeme röntgenografisch bestimmt und mit den simulierten Werten verglichen.

Das für die Fusion wichtige Mehrschichtsystem einer B₄C- Deckschicht mit einer Cu-Zwischenschicht auf einem 316L-Stahlsubstrat wurde hinsichtlich der Herstellparameter Beschichtungstemperatur, Deck-, Zwischenschichtdicke und Substratdurchmesser untersucht. Die experimentell festgestellte Abhängigkeit der Eigenspannungen von der Beschichtungstemperatur konnte das analytische Spannungsmodell nicht nachvollziehen. Es ist nicht geeignet, Systeme mit sich plastisch verhaltenden Zwischenschichten zu berechnen. Das Finite Elemente Spannungsmodell zeigte dagegen eine sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen Werten. Demzufolge wurden im weiteren alle Simulationen mit diesem Spannungsmodell durchgeführt. Auch hinsichtlich der Variation der Deck- und Zwischenschichtdicke konnte die gute Eignung des Modells nachgewiesen werden. Alle bisherigen Simulationsergebnisse mit dem FSM wurden ohne die explizite Simulation des Schichtaufbaus beim Plasmaspritzen erreicht. Berechnet wurden nur die Eigenspannungen, die sich aus der Abkühlung des gesamten Mehrschichtsystems von Beschichtungs- auf Raumtemperatur ergaben. Diese Vereinfachung war möglich, da das System nach dem Spritzen der Cu-Zwischenschicht nahezu spannungsfrei war.

Das zweite untersuchte Mehrschichtsystem kommt aus dem Bereich Wärmedämmschichten für den Einsatz in Gasturbinen und besteht aus einer YSZ-Deckschicht mit einer MCrAlY-Zwischenschicht auf einer Ni-Basis- Superlegierung als Substrat. Die ohne Schichtaufbau berechneten Eigenspannungen in der YSZ-Deckschicht stimmten vom Vorzeichen her nicht mit den gemessenen Werten überein. Die Berechnung des Systems der MCrAlY- Schicht auf der Superlegierung ergab sehr hohe Zugeigenspannungen in der Schicht. Eine Vereinfachung analog zum ersten Mehrschichtsystem war deshalb nicht möglich. Die explizite Simulation des Schichtaufbaus ergab analog zur Messung ebenfalls Zugeigenspannungen in der YSZ-Deckschicht, der Betrag der berechneten Werte ist aber deutlich zu groß. Die Berücksichtigung von zeitabhängigem Materialverhalten zum Spannungsabbau wie dem Kriechen kann hier zu einer Verbesserung der Ergebnisse führen.