Hier finden Sie eine Auswahl an abgeschlossenen Projekten. Einige davon unterliegen einer Geheimhaltungsvereinbarung; Details werden in der Beschreibung der betroffenen Projekte aus diesem Grund nicht näher ausgeführt.

 

Entwicklung eines Beschichtungsprozesses für keramische Bauelemente

Ein umfassendes Prozessentwicklungsthema: elektrokeramische Bauelemente sollen nach einer innovativen Technologie mit einer Beschichtung versehen werden. Im Zuge dessen waren zwei neue Prozesse zu entwickeln: die Vorbereitung der Keramik durch einen Ätzprozess und der eigentliche Beschichtungsprozess. Neben der Auswahl und Spezifikation des Fertigungsequipments und der Festlegung der Prozessparameter wurden auch Prüfmittel für die Prozesskontrolle der beiden Einzelschritte entwickelt (Bestimmung des Ätzgrades und der Dicke der Beschichtung).

 

Schocktestapparatur mit definiertem Beschleunigungsprofil

In diesem Beispiel aus dem Bereich der Zuverlässigkeitsprüfung wurde eine Apparatur für einen Falltest für elektromechanische Bauteile entwickelt. Die Prüfteile werden in definierter Orientierung uniaxial mit einem Beschleunigungsprofil nach Kundenspezifikation belastet. Entscheidend ist hier nicht nur der Maximalwert der Beschleunigung, sondern auch deren zeitlicher Verlauf. Die Testapparatur ist so ausgelegt, dass das Beschleunigungsprofil in einem weiten Bereich verändert werden kann. Ein Beschleunigungssensor erlaubt die Aufzeichnung des Beschleunigungsprofils während des Aufpralls im Millisekundenbereich.


Test auf Porosität der Goldschicht von Federkontakten

Angestoßen durch eine neue Kundenanforderung bezüglich des Korrosionsverhaltens von vergoldeten Federkontakten galt es, den Porositätstest nach ISO 14647:2000 (Salpetersäuretest) für die vorliegende Anwendung zu adaptieren und in den Prüfplan zu integrieren. Die Herausforderung dabei war, den Test so robust zu gestalten, dass die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gegeben war – unabhängig davon ob der Test im Werk des Kontaktherstellers, des Galvanikers, des Verarbeiters oder im Labor des Kunden durchgeführt wurde. Dieses Ziel konnte durch eine tiefgehende Analyse der Testparameter und deren Wechselwirkungen sowie eine weit über die Norm hinausgehende detaillierte Prüfvorschrift erreicht werden.


Bestimmung der Prozesstemperatur beim Widerstandslöten im Mikromaßstab

Die Kontaktierung von dünnen Lackdrähten (< 100 µm) erfolgt in automatisierten Fertigungen häufig mittels eines schnellen Widerstandslötprozesses. Dabei stehen aufgrund von Taktzeitvorgaben für den Lötprozess lediglich 100-200 ms zur Verfügung. Die Löttemperatur muss dabei entsprechend hoch sein, um bei der kurzen Zeit eine sichere Kontaktierung zu gewährleisten. Andererseits ist der Wärmeeintrag aufgrund des Risikos von Gefügeveränderungen im Draht nach oben hin begrenzt. Es ist daher für die Optimierung der Prozessparameter von großem Interesse, den Temperatur-Zeitverlauf beim Lötprozess zu kennen.


Zu diesem Zweck wurde ein Messverfahren entwickelt, welches die Bestimmung des Temperatur-Zeitverhaltens gestattet. Dazu wird neben dem zu kontaktierenden Kupferlackdraht ein Nickeldraht  mitverlötet, wodurch ein Thermoelement entsteht. Durch Auslesen der Thermospannung als Funktion der Zeit erhält man das gewünschte Temperaturprofil, insbesondere das Abkühlverhalten der Löstelle. Der große Vorteil dieser Messmethode ist die Kombination aus hoher Orts- und Zeitauflösung. Eine solche ist bei berührungslosen Verfahren, wenn überhaupt, nur mit beträchtlichem apparativen Aufwand zu erzielen.


Details sind nachzulesen unter M. Justinek und M. Fasching, "Thermische Charakterisierung eines Widerstandslötprozesses", PLUS (Produktion von Leiterplatten und Systemen) 10(13), 2368 (2011). (Download PDF)


Analyse des thermischen Verhaltens eines Röhren-Audio-Verstärkers mittels Thermografie

Vor dem Hintergrund der beobachteten starken Erwärmung des Verstärkergehäuses im Bereich des Netztransformators und der Endstufenröhren erfolgte eine thermografische Vermessung, um die erreichten Temperaturen im Dauerbetrieb zu ermitteln. Als Messmittel diente eine FLIR T420 Thermografiekamera mit 18 mm Optik*.

 

Nach Ermittlung der Emissionsgrade der Messobjekte (Trafowicklung, Glaskolben der Elektronenröhre) durch Vergleichsmessung mit einem Klebeband als Referenz, sowie Ermittlung der reflektieren Temperatur am Ort des Messobjekts wurde jeweils der Temperatur-Zeitverlauf nach Einschalten des kalten Verstärkers (Ausgangstemperatur 25 °C) bis zum Erreichen einer stabilen Temperatur aufgezeichnet. Die nach Ausschalten des Geräts beginnende Abkühlphase wurde ebenfalls aufgezeichnet.

 

Die so erhaltene Aufheiz- und Abkühlkurve des Netztrafos ist in untenstehender Abbildung dargestellt. Der Netztransformator heizt sich über einen Zeitraum von ca. 7 h auf eine Temperatur um 92 °C auf. Die Abkühlphase ist ebenfalls sehr lang, erst nach 7 h ist die Ausgangstemperatur annähernd erreicht. Zu berücksichtigen ist, dass die seitliche Gehäuseabdeckung während der Messung entfernt war und so einen gewissen Wärmetransport durch Konvektion ermöglichte. Dies fällt im Normalbetrieb weg, was zu einer noch stärkeren Erwärmung führen kann.

 

Justinek Engineering - Temperaturverlauf Trafo

 

In der nachstehenden Abbildung ist das Thermografiebild der Röhren im thermisch eingeschwungenen Zustand (nach 18 min) gezeigt. Entsprechend ihrer Heizleistung werden die Röhrentypen unterschiedlich heiß. Die Vorstufenröhre erreicht  84 °C, die Treiberröhre 120-150 °C (hier gibt es einen Unterschied zwischen linkem und rechtem Kanal), während die Endstufenröhre bis zu 239 °C heiß wird.

 

Justinek Engineering - Thermografie Röhrenverstärker

 

* Herzlicher Dank ergeht an unseren Partner mfTEC Faschig KG für das Zurverfügungstellen der Thermokamera.