Ausgangssituation und Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll eine innovative Anlage für das laser-unterstützte Plasmaspritzen (laser assisted plasma spraying) konzipiert werden, die sich gezielt auf die Beschichtung sensibler Substrate (z.B. Halbleiterbauelemente und ionenleitfähige Keramiken, 20 – 200 µm Substratstärke) mit dünnen Schichten aus niedrigschmelzenden Metallen, primär Kupfer, fokussiert. Ziel ist es, eine Prozess- und Anlagenkonzeption zu entwickeln, die eine präzise und fehlerfreie Beschichtung bei niedrigen Schichtdicken ermöglicht, ohne das Ausgangsmaterial thermisch übermäßig zu belasten. Pre- und Post-Prozessschritte wie das Laserstrukturieren, lokale Glühen (laser annealing) und Laserreinigen sollen ebenfalls mit der Anlagentechnik umsetzbar sein. Zudem wird die Anlage im Forschungsumfeld eingesetzt werden, weshalb ein hohes Maß an Flexibilität, Modifikationsmöglichkeiten und Sensorintegration gegeben sein soll.

Dabei soll der kombinierte Einsatz von Plasma und gezielter Laserunterstützung ausgenutzt werden, um sowohl Haftfestigkeit als auch Mikrostruktur der Schichten signifikant zu verbessern. Zugleich sind Aspekte wie Energieeffizienz und schadensfreier Verarbeitung relevanter Substrate zu beachten. Herausforderungen bestehen insbesondere im kontrollierten Einsatz der Laserenergie, der Wahl der Strahlquelle, der Gestaltung der Plasmaspritzeinheit, sowie der Kühlung und der gezielten Prozessüberwachung. Ziel der Masterarbeit ist eine vollständig auskonstruierte, mit Anlagenherstellern abgestimmte, laser-unterstützte Plasmaspritzanlage.

Arbeitsschwerpunkte

• Einarbeitung in den Plasmaspritz- und Laserschweißprozess
• Konzeptionierung der Anlage
• Konstruktion der Anlage
• Austausch mit spezialisierten Anlagenherstellern

Vorkenntnisse

• Ausgeprägte Konstruktionsfähigkeiten (Creo, Fusion, o.ä.)
• Abstraktes und kreatives Denken
• Spaß am Entwickeln innovativer und technischer Lösungen
• Erfahrung mit laser-basierter Anlagentechnik

Hinweise zur Bewerbung

Die Bewerbung erfolgt mit einem ca. 300 Wörter umfassenden Abstrakt der innovativen Ideen zur Umsetzung der Anlagenkonzeption enthält, sowie eines aktuellen Notenauszuges und Lebenslauf. Bitte beachten Sie dazu die verlinkte Literatur. Es werden nur vollständige Bewerbungen auf eine Masterarbeit beachtet und beantwortet. Bitte schicken Sie die Unterlagen an Manuela Ockel , Beginn ist nach Prüfung der Qualifikation in einem kurzen Gespräch jederzeit möglich.

Bei Fragen zur studentische Arbeit biete ich gerne einen Austausch per MS Teams – Termin bitte per Mail vereinbaren.

Weiterführende Literatur

Braym M. et al., “The Laser-assisted Cold Spray process and deposit characterisation“, DOI: 10.1016/j.surfcoat.2009.02.135

Zhang, P. et al., “Microstructures and Wear Resistance of Mo Coating Fabricated by In Situ Laser-Assisted Plasma Spraying“, DOI: 10.1007/s11666-023-01683-2

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