BA – Entwicklung eines Prüfstands zur Charakterisierung der Temperaturwechselfestigkeit leistungselektronischer Komponenten
Die Kühlung von Leistungselektronik bis in den Temperaturbereich des flüssigen Stickstoffs (LN2; -196°C) verspricht erhebliche Potentiale hinsichtlich einer Verbesserung von Leistungsgewicht und Wirkungsgrad. Die bei jeder Abkühlung auftretenden Temperaturzyklen verursachen jedoch einen erheblichen thermo-mechanischen Stress für die Aufbau-, Verbindungs- und Gehäusetechnik.
Um die Temperaturwechselfestigkeit leistungselektronischer Komponenten testen zu können, ist im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein Prüfstand unter Nutzung von LN2 als Kühlmedium zu entwickeln. Die Anforderungen sind: Ein einstellbarer Temperaturhub am Prüfling (DUT) von -196°C bis mindestens Raumtemperatur, ein anpassbarer Temperaturgradient am DUT im Bereich von etwa 0.1 bis und ein möglichst geringer Flüssigstickstoffverbrauch. Die Auslegung der Prüflingsaufnahme erfolgt vorzugsweise unterstützt durch geeignete thermische Abschätzungen.
Der Prüfstand, dessen Grundkonstruktion vorhanden ist, soll automatisiert arbeiten können. Dazu ist die entsprechende Steuerung zu programmieren, die Temperatursensordaten sind einzulesen und sowohl die Hubbewegung des DUT als auch die DUT-Heizung sind entsprechend dem gewünschten Temperaturgradienten zu regeln. Vorzugsweise erfolgt die gesamte Steuerung und Überwachung über eine grafische Benutzeroberfläche auf einem PC. Die mit dem Prüfstand erreichbaren Parameter sind zu ermitteln und sauber zu dokumentieren.
Anhand eines noch zu definierenden Testobjekts sind mit dem Prüfstand erste Temperaturwechseltests durchzuführen, wobei optional auch Fehleranalysen, z.B. mit einem Ultraschallmikroskop, möglich sind.
Bearbeiter: Philipp Elting
Betreuer: Stefanie Büttner, Julius Zettelmeier
Für Studienfächer: EEI; Mechatronik
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März