Entwicklung und Validierung einer Herstellungsmethode von miniaturisierten und langzeitstabilen Thermoelementen für extrem hohe Temperaturen über 1800 °C
Mit der Hightech-Strategie 2025 „Forschung und Innovation für die Menschen“ hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, die vielfältigen Anwendungspotentiale exzellenter Forschung noch schneller und effektiver zu identifizieren und für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen. Dafür muss die Brücke zwischen akademischer Forschung und ihrer wirtschaftlichen Verwertung bzw. gesellschaftlichen Anwendung weiter gestärkt werden. Die Fördermaßnahme "Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP+" setzt hier an und unterstützt Forscherinnen und Forscher dabei, Forschungsergebnisse systematisch zu validieren und Anwendungsbereiche zu erschließen.
Moderne Materialien wie z. B. Halbleiter werden zunehmend bei höheren Prozesstemperaturen hergestellt, da sich hierdurch neue Materialeigenschaften erreichen lassen. Gleichzeitig steigen gerade in der Halbleitertechnologie die Anforderungen an die Messgenauigkeit der Temperatur, da die Prozesstemperatur präzise geregelt werden muss um Ausschuss zu vermeiden. Zusätzlich müssen die verwendeten Sensoren kleiner und haltbarer werden. Herkömmliche Temperatur-Messsysteme stoßen hier an ihre Grenzen. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme in Dresden (IKTS) nutzen die Tatsache, dass Borcarbidwerkstoffe sich zur Herstellung von kleinen und deshalb hochgenauen Temperatursensoren bei sehr hohen Temperaturen eignen. Der Ansatz des IKTS ist es, Borcarbid-basierte Keramik-Komposite in Verbindung mit Dickschichtleitungen zu verwenden. Die Herstellung dieser Borcarbid-Komposite ist jedoch bislang nicht in der industrienotwendigen Qualität validiert. Hier setzt das VIP+ Vorhaben zur Entwicklung und Validierung einer Herstellungsmethode miniaturisierter und langzeitstabiler Thermoelemente für extrem hohe Temperaturen über 1800°C an: Es soll geklärt werden, wie sich Borcarbid mit einem praxistauglichen Verfahren herstellen und unter industrierelevanten Bedingungen zuverlässig und langlebig für Temperaturmessungen einsetzen lässt. Innerhalb des Vorhabens werden alle erforderlichen Prozessschritte wie Formgebung, Fügetechnik und Schichtherstellung des Sensors systematisch zusammengeführt und die Einsatztauglichkeit der Sensoren im Praxistest nachgewiesen.