Ausgangssituation:

Einen vielversprechenden Ansatz zur additiven, ressourcen- und energieschonenden Herstellung leistungselektronischer Baugruppen bietet das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) von auf keramischen Substraten aufgebrachten Metallpulvern zur Funktionalisierung des Schaltungsträgers. Die Kombination der Vorteile des Laserstrahls, wie dem gezielten Energieeintrag oder der feinen Strukturbreite und der einfachen Handhabung, ermöglichen eine Flexibilisierung der Leiterbildstruktur, Minimierung der Strukturfeinheiten bei gleichzeitiger Option großflächige Strukturen zu generieren und birgt darüber hinaus die Möglichkeit einer 2,5D Funktionalisierung. Bei der Metallisierung von keramischen Substraten durch den laserbasierten Aufbau von Pulver gibt es allerdings auch technologische Hürden wie die Rissbildung in der Keramik in Folge der hohen thermischen Gradienten oder der Verzug des keramischen Grundmaterials.

Aufgabenstellung:

In der Arbeit soll der Bauteilverzug anhand von thermo-mechanischen Finite-Elemente-Analysen in Ansys-Workbench modelliert und parametriert simuliert werden. Der Verzug soll anschließend in praktischen Studien mit verfügbarer Anlagentechnik am Lehrstuhl validiert und zur Verbesserung des Modells genutzt werden. Die Untersuchungen sollen in einer Handlungsempfehlung zur doppelseitigen Metallisierung von keramischen Substraten mittels SLM basierend auf den Untersuchungen abgeleitet werden.

• Recherche zur thermo-mechanischen Modellbildung des selektiven Laserschmelzen mittels Ansys Workbench
• Weiterentwicklung bestehender Modelle, v. a. hinsichtlich
  • Diskretisierung in Raum und Zeit
  • Thermischre und mechanischer Randbedingungen
  • Materialmodellen zur Berücksichtigung nicht-linearer Zusammenhänge
• Implemetierung eines Skripts zur parametrierten Simulation unterschiedlicher Geometrien und Belichtungsstrategien
• Validierung und Modelloptimierung anhand experimenteller Untersuchungen
• Dokumentation der Arbeit

Bewerbung:

Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de.

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