Das Projekt "Teilvorhaben: Substrattechnologie für eine zuverlässige und effiziente Aufbautechnik von Mittelspannungsantrieben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von curamik electronics GmbH durchgeführt. Ziel Gesamtverbundes: Erschließung der Energieeinsparpotentiale von SiC-Leistungshalbleitern für Mittelspannungs-Stromrichter. Schwerpunkt Teilvorhaben: Optimierung der Substrattechnologie auf der Basis von AlN- und Si3N4-Keramiken in Hinsicht auf die thermische Performance, der Teilentladungsfestigkeit und der Zuverlässigkeit . Erforschung grundlegender Zusammenhänge und Fehlermechanismen mit dem Ziel einer Designoptimierung des Layouts bzgl. der oben genannten Parameter. Bei Si3N4-Substraten liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Optimierung einer für den DCB-Prozess notwendigen Zwischenschicht. Die Zusammensetzung, der Schichtaufbau und die kristallinen Phasen wirken sich entscheidend auf die Eigenschaften des fertigen Substrates aus, um insbesondere die sehr guten mechanischen Eigenschaften dieser Keramik für eine hohe Zuverlässigkeit nutzbar zu machen. Substrattechnologie: Bei der AlN-Keramik soll die Zuverlässigkeit der Substrate verbessert werden. Dazu werden verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Stufendesigns erarbeitet und bewertet. Si3N4-Substrate: Für die Optimierung der Zwischenschicht werden als erstes eine IST-Analyse und eine Ermittelung des Schadensbildes auf der Basis von REM- und XRD-Untersuchungen durchgeführt. Diese bilden die Basis für das Verständnis eines geeigneten Schichtaufbaues und dessen Optimierung. Zuverlässigkeit: Auf der Basis von FEM-Simulationen werden eine Vielzahl von Parametern untersucht und mit realen Messungen verglichen.
Das Projekt "Entwicklung eines innovativen hocheffizienten Receivers für die solare Turmtechnologie (cocaREC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Werkstoffs auf SiC/AlN-Basis für einen verbesserten volumetrischen Luftreceiver in der solarthermischen Kraftwerkstechnologie. Das verbesserte technische und ökonomische Potential des entwickelten Materials im Vergleich zum gegenwärtigen Stand der Technik soll in Laborexperimenten demonstriert werden. Seitens des ägyptischen Partners werden Testkörper und Materialproben hergestellt, die hinsichtlich ihrer themophysikalischen- und Durchströmungseigenschaften untersucht werden. Im einzelnen sind die Arbeitspakete wie folgt geplant: WP1: Pulvercharakterisierung und Präparation der Mischungen, WP2: Ermittlung der optimalen Sinterkonditionen der SiC/AlN Verbünde, WP3: Ermittlung der optimalen Zusammensetzung der wässrigen Suspensionen, WP4: Schäumung und Sinterung der via Alkanphasen emulgierten Suspensionen, WP5: Herstellung von Grünkörpern mittels Abformtechniken und Sinterung, WP6: Aufbau und Inbetriebnahme der Prüfstände sowie Durchführung der Tests, WP7: Schlussbericht. Das DLR ist im Wesentlichen an Arbeiten im AP4 und AP6 beteiligt, die vom 10. bis zum 24. Projektmonat stattfinden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Miniaturisierte komplex integrierte Mikrosensorik in dreidimensionalen funktionalisierten LTCC Modulen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Mikro- und Nanoelektronik, Fachgebiet Mikromechanische System durchgeführt. Für die Integration von Sensorik auf rotierenden Wellen werden Konzepte für das Energy Harvesting entwickelt, die eine Anregung der piezoelektrischen Harvester auch auf ausgewuchteten Wellen erlauben. Die wichtigsten Aufgaben sind dabei der Entwurf eines Harvestermoduls auf Aluminiumnitrid- Basis für gekrümmte Oberflächen sowie die Erzeugung einer Oberflächenkraft aus der Rotation, die den Harvester aussteuern. Darüber hinaus soll das Harvester-Konzept auf seine sensorische Eignung untersucht werden. Darauf aufbauend soll ein Sensorelement für die Erkennung von Unwuchten aufgebaut werden. Die erzeugten Spannungen des Energy Harvesters sollen dazu spektral analysiert und bewertet werden. Für die Integration des Elektroniksystems auf die Welle werden neuartige, gebogene Keramikträger auf LTCC-Basis erforscht, die alle notwendigen Komponenten inklusive des Kommunikationsmoduls zur drahtlosen Kommunikation enthalten. Hier liegt die besondere Herausforderung in der Entwicklung eines robusten mehrlagigen Schaltungsträgers, der an die Form der Welle angepasst ist und eine Kontaktierung an den Drehmomentsensor erlaubt. Das Projekt gliedert sich im Wesentlichen in vier Arbeitsschwerpunkte: 1. Entwurf eines Harvester-Konzepts auf Basis der Technologie des FEP für die Integration auf eine gekrümmt, rotierende Fläche (Welle) - 2. Untersuchung des Harvesterkonzepts auf sensorische Eignung und Aufbau eines Unwuchtsensors auf Basis piezoelektrischer Schichten - 3. Schaffung einer technologischen Plattform zur Erzeugung gekrümmter LTCC-Module deren Krümmungsradius in einem breiten Bereich einstellbar ist und - 4. Integration komplexer integrierter Schaltungsträger, welche als autarkes System integriert auf einer rotierenden Welle umfangreiche sensorische und datenkommunikative Aufgaben erfüllen kann.