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Langzeitzuverlässige Füllstandsmessung durch ein faserverbundintegriertes Elektroniksystem

 
: Schwerz, Robert; Röllig, Mike; Weißenborn, Oliver; Geller, Sirko; Modler, Niels; Sauer, Sebastian

VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik -GMM-:
Elektronische Baugruppen und Leiterplatten, EBL 2018 : Multifunktionale Aufbau- und Verbindungstechnik - Beherrschung der Vielfalt; Vorträge der 9. DVS/GMM-Tagung in Fellbach am 20. und 21. Februar 2018
Düsseldorf: DVS Media, 2018 (DVS-Berichte 340)
ISBN: 978-3-96144-026-9
ISBN: 3-96144-026-3
pp.294-304
Tagung "Elektronische Baugruppen und Leiterplatten" (EBL) <9, 2018, Fellbach>
German
Conference Paper
Fraunhofer IKTS ()

Abstract
Die Notwendigkeit von bauteilintegrierbaren langzeitzuverlässigen sensorischen Elektroniksystemen steigt vor dem Hintergrund der aktuellen gesamtgesellschaftlichen ökologischen Herausforderungen stetig an. Smarte, intelligente Sensoren und Aktoren führen überwachende, motorisch unterstützende und regelnde Funktionen in funktionsintegrierten Strukturbauteilen aus. Anhand der Anwendung einer Füllstandsüberwachung von mobilen Tanksystemen in Bodenreinigungsfahrzeugen wird die Strukturintegration wissenschaftlich technisch dargestellt. Ziel ist es ein tankwandungsintegriertes kapazitives Messsystem zu entwickeln. Die erzielbaren Vorteile eines innovativen vollintegrierbaren und zuverlässigen Elektroniksystems liegen dabei auf der Hand. Durch den Wegfall eines zusätzlichen Gehäuses sowie zusätzlicher Verkabelung werden gleichzeitig Ressourcen eingespart und Gewicht reduziert. Darüber hinaus ermöglicht eine Kapselung der Messsystembaugruppe bei korrekter Ausführung eine hohe Zuverlässigkeit des vollintegrierten Systems und führt damit zu einer erhöhten Lebensdauer. Die vorgestellten Arbeiten umfassen Ergebnisse zur Entwicklung des neuartigen faserverbundintegrierten Elektroniksystems zur langzeitzuverlässigen Füllstandsmessung in GFK-Tankbehältern. Schwerpunkt aus der übergreifenden Betrachtung des Gesamtsystems bestehend aus Sensorik, Elektronik und Faserverbundbauteil bildet die Elektronikzuverlässigkeit auf Baugruppenebene. Dazu werden zunächst Anpassungen aufgezeigt, so dass eine erfolgreiche Integration des elektronischen Systems in den Faserverbund ermöglicht wird. Die Anpassungen umfassten Ableitungen für Layouts, gezielte Bauelementauswahl und Oberflächenmodifikationen. Weiterhin werden auftretende Schadensmechanismen der faserverbundintegrierten Baugruppen durch thermo-mechanische und dynamisch-mechanische Dauerbelastungen dargelegt. Hierbei zeigte sich ein charakteristisches Riss- und Delaminationsverhalten innerhalb des Verbundes. Dieses Verhalten konnte anhand von Finite-Elemente-Simulationen bestätigt und die Phänomene der Rissentstehung und -ausbreitung nachvollzogen werden. Aus den Ergebnissen wurden strukturelle Verbesserungen der Aufbauten abgeleitet, um der Rissbildung entgegenzuwirken und somit eine ausreichende Lebensdauer des Gesamtsystems zu gewährleisten. Die Wirksamkeit der Maßnahmen konnte anhand erneuter Zuverlässigkeitsprüfung nachgewiesen werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-487943.html