Projektlaufzeit: 01.04.2023 – 31.03.2026
2024-02-29_BMBF_KickOff_DigiMatUs
2023-04-24_GetTogether_DigiMatUs
2023-09-22_Vollversammlung_Poster_DigiMatUs
2024-09-19_Vollversammlung_DigiMatUs
2024-09-18_Vollversammlung_Demonstrator_Pitch_DigiMatUs
Dünne Schichten tauchen in den unterschiedlichsten Bereichen auf: In der Medizintechnik, in der Halbleiterindustrie, in der Optik und Sensorik. Dabei stellen insbesondere die Beschichtungsprozesse, also die Herstellung der dünnen Schichten auf einem Trägermaterial, eine besondere Herausforderung dar: Hier müssen zahlreiche Parameter berücksichtigt werden, die zudem miteinander in Wechselwirkung stehen und die die Eigenschaften des Materials sehr stark beeinflussen. Der bisherige erfahrungsbasierte Ansatz bei der Schichtherstellung reicht häufig nicht mehr aus, um Schichten in immer gleicher Qualität herzustellen. Eine komplette digitale Abbildung des Beschichtungsver-fahrens kann dabei helfen, diesem Problem zu begegnen. Hier kommt das Vorhaben DigiMatUs ins Spiel. Es sollen die Grundlagen dafür geschaffen werden, den Aufwand für die Erforschung und Op-timierung von Dünnschichtmaterialien stark zu reduzieren. Konkret gezeigt wird das am Beispiel der Ultraschallmikroskopie. Zur Herstellung von Ultraschallobjektiven werden piezoelektrische Materialien verwendet. Diese Materialien verformen sich, sobald eine elektrische Spannung am Material angelegt wird. So können beispielsweise Schalter betrieben werden, die Stromkreise schließen oder wieder unterbrechen. Im Bereich der Ultraschallmikroskopie und -sensorik ist die große Herausforderung, dass die zu untersuchenden Strukturen immer kleiner werden (z B. Bauelemente in Halbleitern oder auch biologische Zellen) und daher das Ultraschallmikroskop in immer kleineren Abständen Schallimpulse aussenden muss. Dafür muss immer schneller geschaltet werden, wozu das piezoelektrische Material verwendet wird. Die Anforderungen an die Qualität und Reproduzierbarkeit beim Dünnschichtaufbau sowie bei der Herstellung und dem Betrieb der Ultraschallkomponenten steigen dadurch immens an. DigiMatUs wird durch standardisierte Datenerfassung, -speicherung und verarbeitung die Zusammenhänge der einzelnen Parameter und Eigenschaften in eine komplette Beschreibung des Herstellungsverfahrens überführen. Dadurch wird eine digitale Beschreibung der Materialklasse entlang der Prozessentwicklungs- und Wertschöpfungskette ermöglicht und ein so-genannter „Digitaler Zwilling“ erstellt. Zum einen bedeutet das für die ausgewählte Anwendung der Ultraschallmikroskopie, dass die Leistung und Auflösung der Ultraschallobjektive deutlich und reproduzierbar erhöht werden wird, zum anderen bedeutet es aber auch, dass diese Beschreibung auch für andere Anwendungen, bei denen dünne Schichten verwendet werden, zur Verfügung steht und nicht aufwendig neu erforscht werden muss.
