Dickschicht-Sensorik - gedruckte Thermoelemente

Ein großes Einsatzgebiet von Sensoren ist das 'Structural Health Monitoring', die Zustandsüberwachung von Bauteilen um Systeme zu kontrollieren und Wartungsintervalle zu optimieren. Hierfür werden verschiedene Sensoren, z.B. Thermoelemente benötigt. Mit Hilfe pulvergefüllter Pasten können Thermoelemente (TE) direkt auf Bauteile appliziert und im anschließenden Wärmebehandlungsprozess funktionalisiert werden. Die Integration neuer Bauteilfunktionen erfolgt hierbei über ein etabliertes Fertigungsverfahren, dem Sieb- und Schablonendruck. Dieses ermöglicht das Drucken verschiedenster komplexer Geometrien, schnell, kostengünstig und in hohen Stückzahlen. Die Applikation der Thermoelemente ist auf diversen Substraten möglich. Bei elektrisch leitfähigen Oberflächen ist eine zusätzliche elektrische Isolierung nötig, welche mittels Schablonendruckverfahren aufgebracht werden kann. Dies wird durch eine Emailleschicht realisiert, welche sowohl eine hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit, als auch gute Haftungseigenschaften aufweist. Der Vorteil pulvergefüllter Pasten ist die große Materialvielfalt. Es können alle gängigen Thermoelementpaare - z.B. Typ T: Cu - CuNi - direkt appliziert werden. Während der anschließenden Sinterung können durch die Sinterparameter die späteren Sensoreigenschaften beeinflusst werden. Die Auswirkungen der Sinterparameter - hier Prozessgas, Haltezeit und Sintertemperatur - auf die Funktionalität der Thermoelemente wird per Temperaturkalibrierung untersucht.