Thermal design and time-dependent dimensional drift behaviour of sensors, materials and structures
Der technische Fortschritt in Hochleistungsindustrien wie der Luft- und Raumfahrtindustrie oder im Bereich der Kommunikationstechnologien bedingt immer höhere Anforderungen an die Genauigkeiten der industriellen Hochleistungsproduktion und der messtechnischen Infrastruktur. Temperatureffekte und zeitabhängige Driften werden hier zu limitierenden Faktoren in der Leistungsfähigkeit der Produktionssysteme. Werden Maschinenbauteile durch die Verwendung stabilerer Materialien und anderer Verbindungstechniken unempfindlicher konzipiert und thermische Gradienten aktiv kompensiert, lassen sich diese Einschränkungen deutlich verrringern und die Leistungsfähigkeit der Systeme steigern. Für Maschinen wie Lithographiewerkzeuge und Diamantbearbeitungsmaschinen, die im Nanometerbereich arbeiten, muß die thermische Ausdehnung mit einer Unsicherheit von 10-10 bekannt sein und die Drift im Bereich von 0,1 nm oder besser. Temperaturmessungen müssen daher mit einer Genauigkeit von einigen milliKelvin erfolgen.
Europa ist der weltgrößte Produzent und Expoteur von Maschinenanlagen mit einem Marktanteil von 36 % und einem Exportanteil von 42 % der gesamten Maschinenanlagenproduktion. Die Arbeiten im Projekt werden die europäische Industrie darin unterstützen, an der Weltspitze zu bleiben. Ein wesentlicher Aspekt der Forschungsarbeiten ist, technische Lösungen zu entwickeln, die nur niedrige Wartungszeiten erfordern und mit geringen Kosten verbunden sind, so dass eine breite industrielle Anwendung gegeben sein wird.
Die PTB koordiniert das Projekt und hat die Leitung zweier technischer Arbeitspakete inne. Unter Federführung der PTB werden die Stabilität und thermische Ausdehnung von Sensoren, Materialien und Strukturen im Nanometerbereich untersucht. Auf den Prüfstand kommen u. a. Endmaße, Glaskeramiken, Einkristalle, kapazitive Sensoren, optisch kontaktierte und Klebeverbindungen. Im zweiten Arbeitspaket werden rückführbare, langzeitstabile Temperaturmesssysteme für den Temperaturbereich zwischen 15 und 30°C mit Unsicherheiten unter 10 mK entwickelt.
Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:
Ansprechpartner
Dr. Jens Flügge
Tel.: 0531 - 592 5200
E-Mail: jens.fluegge@ptb.de
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