Amorphe Kohlenstoffschichten vereinen eine niedrige Reibung im trockenen Kontakt gegen Stahl mit einem hohen Verschleißschutz. Ihr Eigenschaftsprofil ist eng mit dem chemisch-strukturellen Aufbau verknüpft und lässt sich durch die Prozessbedingungen während der Schichtabscheidung beeinflussen. Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zur gezielten Modifikation tribologischer Zustände mittels amorpher Kohlenstoffschichten im Hinblick auf ihre Anwendung als Werkzeugbeschichtung in Prozessen der Blechmassivumformung. Hierbei sollen die Schichten eine lokale Anpassung der Reibungsbedingungen ermöglichen, um den Materialfluss während der Umformung zu steuern. Auf diese Weise können die Bauteilqualität gesteigert und Prozesskräfte reduziert werden. Darüber hinaus werden Ansätze zur Steigerung der Verschleißbeständigkeit durch multilagige Schichtarchitekturen sowie zur Integration einer sensorischen Funktion zur Verschleißdetektion verfolgt.
Die Untersuchungen zeigen, dass die charakteristischen tribologischen Verhalten amorpher Kohlenstoffschichten durch Maskierungstechniken lokal zur Wirkung gebracht werden können, die Beanspruchbarkeit der lokal beschichteten Oberflächen jedoch teilweise begrenzt ist. Eine hohe Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit wird durch mehr- und multilagige Schichtarchitekturen aus wasserstoffhaltigen und wolfram- bzw. siliziumoxiddotierten amorphen Kohlenstoffschichten erzielt. Durch die Überwachung des elektrischen Widerstands eines sensorischen kohlenstoffbasierten Mehrlagenschichtsystems wird Schichtverschleiß detektierbar. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, zukünftig eine verlängerte und individuell ermittelbare Standzeit beschichteter Werkzeuge für die Blechmassivumformung zu ermöglichen.
Aktualisiert: 2023-04-20
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Das autonom fahrende Automobil der Zukunft braucht neue Licht-Konzepte!
Viele Konzeptstudien der letzten Jahre zeigen den Einsatz von Displays im Front‐ oder im Rückleuchten‐Bereich des Automobils.Diese Displays werden hier als Kommunikationsmedium zwischen einem selbstfahrenden Fahrzeug und anderen Verkehrsteilnehmern eingesetzt. Eine etablierte Technologie für diesen Anwendungsbereich stellen organische Leuchtdioden (OLED) dar, welche sowohl in OLED-Displays mit mehreren Millionen individuell ansteuerbaren Pixeln
zum Einsatz kommen, als auch im Automobil‐Markt mit wenigen, großflächigen Segmenten. Allerdings erreichen OLED‐Displays nicht die gesetzliche Mindestleuchtdichte von 2000 cd/m², die für Fahrzeug‐Rückleuchten gilt.
In dieser Arbeit werden flexible OLEDs mit mehreren hundert Segmenten entwickelt, welche die Anforderungen der Automobil‐Industrie erfüllen. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in einem Technologie‐Demonstrator umgesetzt, welcher auf dem Innovation Showcase der LOPEC 2018 präsentiert wurde.
Aktualisiert: 2020-10-22
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Aktualisiert: 2022-06-03
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In dieser Dissertation wird ein neuentwickelter Fertigungsansatz für die Realisierung anisotroper magnetoresistiver (AMR) Sensoren vorgestellt. Die AMR-Sensoren werden auf einem metallischen Substrat, das nach der dünnfilmtechnischen Fertigung umgeformt wird, realisiert. Durch diese Vorgehensweise soll eine erhöhte Integrationsfähigkeit von Sensoren in technischen Systemen erreicht werden. Der Funktionsnachweis der Sensoren wird beispielhaft anhand eines Messaufbaus zur Positionsmessung eines Magneten im dreidimensionalen Raum erbracht.
Aktualisiert: 2020-02-21
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Um die Energieversorgung bei knapper werdenden Rohstoffen für die Zukunft zu sichern und gleichzeitig den Ausstoß an CO2 zu verringern, hat Deutschland im Jahr 2000 das Erneuerbare-Energien-Gesetzt eingeführt. Die Photovoltaik (PV) nimmt dabei eine wichtige Rolle ein, da ihr Potential das mit Abstand größte unter den erneuerbaren Energiequellen ist. Um dieses Potential zu nutzen wurden hohe Investitionen in die Grundlagenforschung und in die Entwicklung von PV-Industrietechnik getätigt. Auf diese Weise konnten seit dem Jahr 2000 die Kosten für PV-Strom auf deutschen Hausdächern von ca. 50 ct/kWh auf 11 ct/kWh gesenkt werden. Zur Realisierung dieses Fortschrittes wurden im Wesentlichen zwei Strategien verfolgt. Erstens, die Entwicklung von amorphen Dünnschichttechniken, welche sich durch einen extrem niedrigen Preis, aber auch durch einen geringeren Wirkungsgrad auszeichnen. Zweitens, die Entwicklung von möglichst reinen, kristallinen Siliziumwafern, welche zwar teuer sind, aber einen hohen Wirkungsgrad erreichen.
Um die Vorteile der Dünnschichttechnik mit denen von kristallinen Siliziumwafern zu kombinieren, wird die ConCVD (Continuous Chemical-Vapor-Deposition) entwickelt, welche ein Bindeglied zwischen Laboranlage und Industrieanlage darstellt. Um diese Anlage weiterzuentwickeln, musste zunächst die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöht werden. Dazu wurden der Antriebsstrang, die Sensorik, die Wärmeisolation und die Materialeingenschaften des inneren Aufbaus optimiert. Nach diesem klassischen Anlagenbau, musste die Qualität der aufgewachsenen Schichten so weit erhöht werden, dass der Wirkungsgrad mit dem von standart Wafern konkurrieren kann. Hierzu wurde ein Grundlagenmodell entwickelt, welches die Gaszusammensetzung am Ort der Abscheidung und die daraus resultierende Kristallqualität vorhersagen kann. Dieser entscheidende Arbeitsschritt erforderte neben Halbleitercharakterisierung und Prozessoptimierung auch Kristallisationstheorie und Strömungssimulation.
Durch das Zusammenspiel von Themengebieten aus der Ingenieurtechnik und der Grundlagenforschung, konnte die Leistungsfähigkeit der ConCVD deutlich gesteigert werden. Zum einen wurden die Schichthomogenität, die Abscheiderate und die Anlagenstabilität auf ein industrielles Niveau gehoben. Zum anderen konnte die Kristallqualität auf das Niveau von Laboranlagen gesteigert werden, was zu einem Anstieg des Solarzellenwirkungsgrades von 5,1% auf 14,1% führte.
Aktualisiert: 2019-06-18
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In dieser Arbeit wird ein laserbasiertes Verfahrens zur Herstellung piezoelektrischer Schichten aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) entwickelt. Die konventionellen Prozesse zur thermischen Nachbehandlung der Schichten werden dabei durch laserbasierte Trocknung, Pyrolyse und Kristallisation ersetzt. Wesentliche Vorteile der Lasernachbehandlung sind ein ortsselektiver Energieeintrag, der die Anwendung auf temperaturempfindlichen Substraten und Baugruppen ermöglicht, sowie die Inline-Fähigkeit.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Moderne Beschichtungsverfahren zählen zu den wichtigsten Schlüsseltechnologien in Industrie und Forschung. So ist beispielsweise in der Photonik kaum ein Produkt zu finden, das keine optischen Funktionsschichten enthält.
Im Zuge der Entwicklung anspruchsvoller optischer Systeme mit vielen, auf kleinstem Raum angeordneten Elementen oder von Lasersystemen mit immer größeren Ausgangsleistungen werden stetig steigende Anforderungen an die Herstellung solcher Funktionsschichten gestellt. In der optischen Dünnschichttechnologie beruhten entsprechende Lösungsstrategien über Jahrzehnte hinweg auf kleinen technischen Iterationsschritten, die immer wieder die notwendigen Qualitätsverbesserungen erbrachten. Auch vor dem Hintergrund des Trends zu einem hohen Diversifizierungsgrad der Produkte und der damit einhergehenden enormen Flexibilisierung der Beschichtungsverfahren stößt man mittlerweile jedoch an die Grenzen dieser einfachen, aber dennoch sehr aufwändigen empirischen Anpassungstechniken. Notwendig ist hier nunmehr ein strategisches Umdenken hin zu modellbasierten Optimierungsverfahren, die auf der Grundlage von Simulationen der einzelnen Fertigungsphasen eine kosteneffiziente und bedarfsgerechte Abstimmung der Funktionsschichten auf das Produkt ermöglichen.
Der Workshop Simulationen in der Dünnschichttechnik stellte hierzu den Stand der Forschung zusammenfassen und setzte Impulse für den Transfer in die Praxis. Die Vorträge bilden den Inhalt dieses Tagungsbandes.
Aktualisiert: 2019-11-07
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