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In-Situ Tomographie mit erweitertem Dynamikumfang für die Prozessoptimierung von keramischen Mehrlagensystemen (isi-HDR)
Projektleitung
	Dr.-Ing. Björn Mieller BAM - 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse E-Mail: Bjoern.Mieller@bam.de
Beteiligte BAM-Fachbereiche
	BAM - 8.3, Radiologische Verfahren BAM - 8.5, Röntgenbildgebung
Förderstruktur
	BAM - BAM - Menschen - Ideen - Ideen: Entwickeln - Call 2021
Projektbeginn
	01.01.2022
Projektende
	31.12.2024
Projektart
	Realisierte Haushaltsfinanzierte Forschung
Themen-/Aktivitätsfeld
	THEMENFELD Analytical Sciences, * Zerstörungsfreie Prüfung und Spektroskopie
Abstract
	Mikroelektronische Bauelemente für Hochfrequenzanwendungen sind hybride Werkstoffverbunde, bestehend aus dreidimensional angeordneten, keramischen und metallischen Komponenten mit Strukturgrößen in der Größenordnung zehn bis 100 µm. Für die Produktentwicklung und Schadensanalyse wird ein zerstörungsfreies bildgebendes Verfahren benötigt, das eine dreidimensionale, scharfe und kontrastreiche Auflösung dieser Strukturen, sowie der Porosität und Defekte ermöglicht. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Röntgenabsorption der einzelnen Bestandteile der Mikrostruktur ist eine quantitative Auswertung von Röntgentomogrammen derartiger Bauelemente bislang nur bedingt möglich. Das Projekt isi-HDR zielt darauf ab, die Struktur- und Defektausbildung in diesen Systemen durch neuartige in-situ Messmethodik erstmals quantitativ zu erfassen. Dazu wird ein Verfahren mit hohem Dynamikbereich (HDR) entwickelt, das eine Kombination verschiedener Tomogramme mit jeweils an einzelne Werkstoffe angepassten Röntgenenergien ermöglicht. Mittels eines in die BAMline integrierbaren Ofens wird die Strukturbildung der Metall-Keramik-Verbünde in-situ computertomographisch beobachtet. In Kombination mit dem HDR-Verfahren wird damit erstmal der Verlauf der Defektausbildung und Deformation quantitativ beschrieben und modelliert werden können. In-situ Messungen mittels Röntgendiffraktion liefern zusätzlich Erkenntnisse zu parallel ablaufenden Kristallisationsprozessen. Die damit erzielbaren Zusammenhänge aus stofflichen und strukturellen Veränderungen beim Brand hochintegrierter hybrider Bauelemente sind bislang nicht beschrieben und von großem akademischem und industriellem Interesse. Teststrukturen für die Experimente werden im Rahmen des Projektes in keramischer Mehrlagentechnik hergestellt. Die Entwicklung der HDR-Methode erfolgt mit dem Ziel, von der BAMline auf Labor-Anlagen übertragbar und dadurch auf vielfältige Messaufgaben an Multimaterial-Systemen anwendbar zu sein.