Prozessstudie zum Laser-Powder-Bed-Fusion von Kupfer mittels grüner Laserstrahlung für leistungselektronische Aufbaukonzepte

Ausgangssituation:

Das additive Fertigungsverfahren des Laser-Powder-Bed-Fusion (LPBF) wurde bereits für eine Vielzahl an Materialien und Anwendungen erschlossen. Um das Verfahren auch für die Fertigung leistungselektronischer Module einsetzen zu können ist die prozesssichere Verarbeitung von Kupfer mit seinen hervorragenden elektrischen und thermischen Eigenschaften unausweichlich. Während diese Eigenschaften für die Anwendung große Vorteile bieten, stellen sie für die Verarbeitung im LPBF-Prozess mit etablierter Anlagentechnik eine Hürde dar. Die hohe Wärmeleitfähigkeit und geringe Absorption im Infrarotbereich erfordert hohe optische Energiedichten im Fokus und übersteigt die Leistungsfähigkeit standartmäßig verbauter Faserlaser. Grüne Hochleistungslaser sind ein vielversprechender Ansatz diese Lücke zu schließen, da Kupfer im Spektralbereich grüner Laserstrahlung (hier 515 nm) deutlich höhere Absorptionseigenschaften besitzt.

Aufgabenstellung:

In praktischen Untersuchungen soll das Prozessfenster zur Verarbeitung von Kupfer im Laser-Powder-Bed-Fusion-Prozess mittels grüner Laserstrahlung erarbeitet werden. Anhand von metallografischen Untersuchungen sollen die Gefügeeigenschaften untersucht werden und aufbauend darauf leistungselektronische Komponenten wie Kühler, Verbindungselemente und Schaltungsträgermetallisierungen gedruckt werden.

Arbeitsschwerpunkte:

  • Prozessstudien zur Verarbeitung von Kupfer im LPBF-Prozess
  • Fertigung normgerechter Proben
  • Analyse der Proben hinsichtlich mechanischer und elektrischer Kennwerte
  • Anpassung des Designs leistungselektronischer Komponenten hinsichtlich der Aufbau- und Verbindungstechnik für ein additives Fertigungskonzept
  • Dokumentation der Arbeit

<Hinweise:

  • Interesse und Lernbereitschaft auf den Gebieten der Leistungselektronik und Lasertechnik
  • Kenntnisse im Umgang eines 3D-CAD Tools
  • Erste Erfahrungen im 3D-Druck von Vorteil

Beginn:

Der Umfang kann entsprechend der zu verfassenden Arbeit angepasst werden. Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de

Kategorien:

Forschungsbereich:

Elektronikproduktion

Art der Arbeit:

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Projektarbeit

Studiengang:

IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen

Technologiefeld:

Additive Fertigung

Kontakt:

Christoph Hecht, M. Sc.

Department Maschinenbau (MB)
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS, Prof. Franke)