F&E Projekte
Self-Adjusting Plasma Process Control Unit (SappCU)
Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Implementierung und Verifizierung der selbstregulierenden Regelung eines
Prozesses zur plasmagestützten Oberflächenhärtung metallischer Komponenten basierend auf der laseroptischen Messung der plasmaaktivierten
Gaszusammensetzung. Innovativ ist hierbei der prozessbegleitende Einsatz der Laser-Absorptionsspektroskopie zur nicht invasiven, in-situ Messung
der plasmaaktivierten Gaszusammensetzung innerhalb des Plasmareaktors, sowie die auf der Basis der erfassten Sensordaten angestrebte Neuentwicklung
eines Regelalgorithmus des Plasmaprozesses.
Die gemeinsamen Entwicklungen zielen darauf ab eine neuartige Regelungseinheit zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige selbstregulierende
Plasmaprozessführung ermöglicht, wobei die Lösung auch auf beliebige andere plasmabasierte Reaktoren skalierbar ist. Die entwickelte
Regelungseinheit eröffnet die Möglichkeit der Etablierung neuer, moderner Anlagenkonzepte sowie Prozesstechnologien zur effizienten und
ressourcenschonenden Oberflächenhärtung metallischer Komponenten.
Partner
Förderprogramm | Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) |
Förderkennzeichen | KK5451301BR2 |
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INnovatives plasmanitrieren durch dynamische PROzesskontrolle mittels optischer Frequenzkämme (InPro-F)
Mit Nitrier- und Nitrocarburierverfahren wird industriell die Härte, Verschleiß- und Dauerschwingfestigkeit von
metallischen Oberflächen verbessert. Gängige Praxis ist bisher aufgrund der einfacheren Handhabung das Gasnitrieren mit einem Anteil von
etwa 93% des globalen, jährlichen Umsatzes von Anlagen. Das in Bezug auf Umweltbelastung, Ressourcenausnutzung und Flexibilität hinsichtlich
behandelbarer Materialien wesentlich günstigere Verfahren des Plasmanitrierens hat bisher nur eine geringe Marktakzeptanz. Wesentliche Gründe
dafür liegen in der bisher fehlenden kennzahlgesteuerten Prozessführung. Die Bereitstellung einer dynamischen Prozesssteuerung basierend auf
in situ Messwerten kann den dafür gesuchten Technologiesprung beim Plasmanitrieren darstellen. Mit der Laserabsorptionsspektroskopie im mittleren
Infrarot-Spektralbereich steht eine Messtechnik zur Verfügung, um Konzentration prozessrelevanter Moleküle in situ zu erfassen und für eine
Prozesssteuerung bereitzustellen.
Der in der Kooperation verfolgte Lösungsansatz basiert auf einer neuartigen Laserklasse, einem optischen Frequenzkamm. Hierfür erforderliche neue
Techniken und innovative Komponenten wurden im Rahmen von Inpro-F entwickelt. Das Projektergebnis ist ein Demonstrator eines optischen Mess- und
Regelsystems, das zur Prozesssteuerung eines plasmagestützten Nitrier- bzw. Nitrocarburierprozesses unter industriellen Bedingungen geeignet ist.
Partner
Förderprogramm | KMU-innovativ |
Förderkennzeichen | 13N14946 |
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mittel-infrarot-system mit LEVEl-crossing chirp-Spektroskopie in quantenkaskaden-lasern (LEVES)
Das Kooperationsprojekt LEVES zielt auf die Entwicklung eines neuartigen kompakten Mid-IR-Prozessüberwachungssystems
für die in-situ Prozessüberwachung in der Halbleiterindustrie, Plasmaprozessdiagnostik, Umwelt- und Abgasüberwachung ab. Sein Kern ist ein
kosteneffizienter Fabry-Perot-Cavity-Quantenkaskadenlaser (FP-QCL) mit einem innovativen, bahnbrechenden Ansatz für maßgeschneiderte gechirpte
Emission mit einem spektralen Abstimmungsbereich von 20 cm-1. Dieses Gerät ist ein Umbruch in der Spektroskopieindustrie und war bislang
auf dem Weltmarkt nicht erhältlich. Dank seiner breiten Abstimmbarkeit deckt es breite und sich überschneidende Absorptionsmerkmale mehrerer
chemischer Verbindungen abdecken, so dass die Systeme jedes Molekül durch Spektralanalyse quantifizieren können.
Dank dieser Eigenschaften ist die neuartige Laserquelle für die Integration in kompakte Gasanalysatoren geeignet, die in einer Vielzahl von Branchen
relevant sind (Halbleiterprozesse, Überwachung von Autoabgasen, Emissionen von Biogasanlagen und Erdgasanalysatoren, Überwachung von Industrieemissionen
usw.). Damit bietet das neue Spektroskopiesystem eine noch nie dagewesene Leistung im Vergleich zu den bis dato auf dem Markt verfügbaren Lösungen.
Partner
Förderprogramm | Eurostars |
Förderkennzeichen | 12309 |
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MEMS based photothermal SPECtrometer for PROtein and dna analysis for laboratory and production (MEMSpecPro)
Zur Bereitstellung einer Lösung für die Analyse von wenigen Nanoliter-Proben teurer Bioproben, wie DNA und Proteine,
wurde in Zusammenarbeit zwischen Fourien Inc, neoplas control GmbH und Fraunhofer IAF im Rahmen des MEMSpecPro Projektes ein MEMS-Mikrochip-basiertes
entwickelt. Dabei entwirft und entwickelt der kanadische Partner Fourien Inc. die MEMS-Mikrochips (mikrofluidischer Cantilever), die Optik für das
Spektrometer, sowie die Software zur Ansteuerung und Datenverarbeitung. Um die MEMS-Mikrochips für die spektroskopische Aufgabe einsetzen zu können,
wurde in Zusammenarbeit der deutschen Partner neoplas control GmbH und Fraunhofer IAF eine speziell adaptiertes Infrarot-Lasermodul entwickelt und
für die Systemintegration bereitgestellt. Im Projektergebnis konnte erfolgreich die Leistungsfähigkeit dieser modularen Lösung gezeigt werden.
Partner
Förderprogramm | Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) |
Förderkennzeichen | ZF4602101BA8 |
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Mid InfraRed Innovative lasers For Improved SENSor of hazardous substances (MIRIFISENS)
Der mittlere Infrarotbereich (MIR) ist der bevorzugte Wellenlängenbereich für eine Reihe von Anwendungen,
einschließlich hochempfindlicher Spurengasdetektion, Überwachung chemischer Emissionen, Prozesskontrolle und biologischer Sensoren. Im
Bereich der MIR Laserquellen galt es noch weitere technologische Fortschritte zu erarbeiten, wobei die Abstimmbarkeit, der Platzbedarf, der
Stromverbrauch und die Energieumwandlungseffizienz entscheidende Merkmale im Hinblick auf die spezifischen Anwendungsfelder bilden.
Im MIRIFISENS Projekt wurden modernste Mikro- und Nanofabrikationstechniken eingesetzt, um die notwendigen technologischen Fortschritte
bei den Themen Empfindlichkeit, Selektivität, Multigasfähigkeit, Kompaktheit, Effizienz und Kosten voranzutreiben.
Im Rahmen der Arbeiten im MIRIFISENS Projekt wurden damit die Grundlagen für eine neue Klasse von Sensoren mit überlegener Abstimmbarkeit,
besserer Tragbarkeit und erweiterten Detektionsmöglichkeiten geschaffen und damit die Landschaft der chemischen MIR-Spektroskopie grundlegend
verändert.
Partner
Förderprogramm | FP7 |
Förderkennzeichen | 317884 |
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