Bachelorarbeit, Masterarbeit, Projektarbeit oder Forschungslabor
© IKVThematische Einordnung deiner Abschlussarbeit:
Egal ob beim Einkauf im Supermarkt, bei der Lieferung aus dem Onlineshop oder bei unseren Elektronikgeräten: Kunststoffe sind aus dem modernen Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie bilden zwar ein umfangreiches Leistungs- und Anwendungsspektrum ab, weisen jedoch auch Nachteile auf, wie zum Beispiel eine unzureichende biologische Abbaubarkeit. Aus diesem Grund ist es von großem Interesse, Ansätze zu identifizieren, die das Recyclingpotenzial von Kunststoffen erhöhen und damit den Werkstoffkreislauf schließen. An diesem Punkt setzt die Plasmagruppe des IKV an. Durch das Aufbringen funktionaler Schichten mittels Plasmaprozessen kann die Oberfläche von Kunststoffen gezielt angepasst werden. Dadurch lassen sich charakteristische Eigenschaften wie Gasdurchlässigkeit, Kratzfestigkeit, Benetzbarkeit und Beständigkeit gegen verschiedene Substanzen bewusst steuern. Dementsprechend eröffnet die Plasmatechnik in zahlreichen Anwendungsbereichen, darunter Automobilindustrie, Verpackung, Medizin- und Elektrotechnik, völlig neue Perspektiven und bildet eine wertvolle Technologie für eine nachhaltigere Zukunft.
Im PECVD-Prozess wird ein Prozessgas durch die Einkopplung von Mikrowellenenergie ionisiert und in einen Plasmazustand überführt. Die dabei entstehenden reaktiven Spezies initiieren eine Fragmentierungs- und Reaktionskaskade, die letztlich zur Bildung der gewünschten Beschichtung führt. Die Fragmentierung ist dabei entscheidend, da diese maßgeblich dafür verantwortlich die Oberflächenchemie zu beeinflussen.
Die Vielzahl der im Plasma ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse sowie deren komplexe Wechselwirkungen erschweren jedoch eine experimentelle Untersuchung der zugrunde liegenden Mechanismen. Insbesondere das Verständnis der Fragmentierungsprozesse und der daraus resultierenden Speziesverteilungen ist von zentraler Bedeutung für die gezielte Einstellung der Schichteigenschaften. Daher gewinnen simulationsgestützte Ansätze zunehmend an Bedeutung, da sie eine detaillierte Analyse der Plasmadynamik ermöglichen und zur Optimierung von Beschichtungsprozessen beitragen können.
Zielsetzung:
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Beschreibung von Niedrigdruckplasmen. Hierzu wird zunächst eine Literaturrecherche durchgeführt, um relevante theoretische und numerische Ansätze zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird zunächst ein nulldimensionales Plasmamodell für zweiatomige Gase entwickelt. Im weiteren Verlauf werden mehratomige Moleküle hinsichtlich ihrer Verteilungsfunktionen und ihres Beitrags zu den plasmarelevanten Prozessen analysiert. Darauf aufbauend erfolgt die Erweiterung des Modells auf eine eindimensionale Beschreibung. Je nach Umfang der Arbeit, wird das Modell abschließend auf eine zweidimensionale Darstellung für die untersuchten Gase erweitert.
Deine Aufgaben:
| Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen: | Zusätzlich für eine Masterarbeit bearbeitest du: |
| Literaturrecherche zu bestehenden Modellen | Validierung des Modells mit Literaturwerten |
| Entwicklung eines 0D-Modells für zweiatomige Gase | Erweiterung auf 2D-Modell |
| Analyse mehratomiger Moleküle | |
| Erweiterung auf 1D-Beschreibung |
Der inhaltliche Umfang und die zeitliche Planung der Abschlussarbeit werden individuell mit dir abgestimmt und an deine Vorkenntnisse sowie Interessen angepasst. Zudem besteht die Möglichkeit, das Thema in modifizierter Form im Rahmen eines Forschungslabors oder einer Projektarbeit zu bearbeiten.
Dein Profil:
- Technisches oder naturwissenschaftliches Studium (z. B. Simulationstechnik, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Physik, Mathematik, Materialwissenschaften, Umweltingenieurwissenschaften…)
- Lernbereitschaft für die Einarbeitung in neue Problemstellungen rund um die Plasmatechnik
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Erste Erfahrungen mit simulativen Arbeiten sind wünschenswert, aber nicht notwendig
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!