Bachelorarbeit oder Masterarbeit
© IKVThema der Arbeit:
Das PECVD-Verfahren wird zur Abscheidung dünner funktioneller Schichten auf Kunststoffoberflächen eingesetzt. Solche Schichten können unter anderem genutzt werden, um die Barrierewirkung von Kunststoffverpackungen gegenüber Gasen, Wasserdampf oder anderen Medien gezielt zu verbessern. Dies ist insbesondere bei Kunststoffflaschen und Kunststofffolien relevant, da Materialien wie PET, PP oder PE eine gewisse Durchlässigkeit für verschiedene Medien aufweisen. Durch eine geeignete Beschichtung kann diese Durchlässigkeit reduziert werden. Dadurch lassen sich empfindliche Füllgüter besser schützen, die Haltbarkeit verlängern und der Materialeinsatz verringern.
Die Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten werden maßgeblich durch die Prozessparameter des Plasmaprozesses beeinflusst. Dazu zählen beispielsweise die Gaszusammensetzung, die eingebrachte Leistung, der Prozessdruck, die Beschichtungszeit sowie der gewählte Schichtaufbau. Bereits kleine Änderungen dieser Parameter können sich auf die Schichtstruktur, die Haftung und die Barrierewirkung auswirken. Die gezielte Auswahl geeigneter Prozessparameter ist daher ein wichtiger Bestandteil der Schichtentwicklung.
Die Optimierung von PECVD-Schichten basiert bisher auf experimenteller Versuchsplanung, Erfahrungswissen und softwaregestützten Ansätzen. Auf dieser Grundlage können geeignete Prozessfenster identifiziert und Schichteigenschaften gezielt eingestellt werden. Ein modellgestützter Ansatz soll diesen Prozess erweitern, indem Prozess- und Analysedaten systematisch ausgewertet und für die Auswahl weiterer Parameterkombinationen genutzt werden. Dadurch soll die Schichtentwicklung effizienter gestaltet und der Weg zu geeigneten Prozessparametern besser unterstützt werden.
In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwieweit ein solches Modell zur Anpassung von PECVD-Prozessparametern eingesetzt werden kann. Dazu werden Kunststofffolien mit ausgewählten, durch das Modell vorgeschlagenen Prozessparametern beschichtet und anschließend analytisch untersucht. Die experimentell ermittelten Ergebnisse sollen anschließend in das Modell zurückgeführt werden, sodass die Parameter iterativ angepasst und weiter optimiert werden können. Dabei ist zu prüfen, durch welchen modellgestützten Ansatz geeignete Prozessparameter effizienter identifiziert werden können. Im Fokus steht dabei der Zusammenhang zwischen Prozessführung, Schichtaufbau und den resultierenden Eigenschaften der beschichteten Kunststoffoberflächen.
Deine/Eure Aufgabenstellung:
| Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen | Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen |
| Recherche bestehender und potenziell neuer Modell-/Softwareansätze | Recherche bestehender und potenziell neuer Modell-/Softwareansätze |
| Aufbau eines Modells | Aufbau eines Modells |
| Iterative Schichtabscheidung auf einer Kunststofffolie mit anschließender analytischer Messung (Schichtdickenmessung + Sauerstofftransmissionsmessung) | Iterative (höhere Anzahl an Iterationen) Schichtabscheidung auf ein/zwei verschiedenen Kunststofffolien und analytische Messungen (Schichtdickenmessung, Sauerstofftransmissionsmessung, weitere Analyse) |
| Vergleich der Modellansätze | Vergleich der Modellansätze, Bewertung der Modelle |
Dein/Euer Profil:
- Technisches oder naturwissenschaftliches Studium (Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen mit Schwerpunkt in Werkstoff- und Prozesstechnik oder Maschinenbau, Computational Engineering Science (CES), Simulation Sciences oder Materialwissenschaften
- Lernbereitschaft für die Einarbeitung in neue Problemstellungen rund um die Plasmatechnik
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Erste Erfahrungen in einem Laborumfeld sind wünschenswert, aber nicht notwendig
- Programmierkenntnisse
Die AG Plasma bietet dir ein offenes, junges Team, in dem du und deine Fähigkeiten im Zuge deiner Abschlussarbeit wachsen können, mit klaren Zielen und abwechslungsreichen Aufgaben. Wenn du daran Interesse hast, die Kunststofftechnik mit deinen kreativen Ideen mitzugestalten, melde dich sehr gerne bei mir!