Härtung und Optimierung der Resilienz leistungselektronischer Systeme sowie die Forschung und Entwicklung eines universellen digitalen Lebenszyklus-Monitorings

Description

In dem Forschungsprojekt "Digitales Lebenszyklus-Monitoring, Härtung und Optimierung der Resilienz von Leistungselektronik in kritischer Infrastruktur" (DiMoLek) verfolgte die HSU das Ziel, insbesondere durch die Optimierung der Resilienz leistungselektronischer Systeme, die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit leistungselektronischer Systeme zu erreichen. Die HSU beabsichtigte, durch Härtung leistungselektronischer Systeme und Entwicklung eines universellen digitalen Lebenszyklus-Monitorings, sog. Condition-Monitoring-System (CMS), einen in alle Richtungen wirkenden Wissenstransfer aus angewandter und anwendungsnaher Forschung und Entwicklung sowie industrieller Anwendung in Medizin-, Bahn-, Sicherheits- und Verteidigungstechnik und in der Luftfahrt zu ermöglichen. Auftragsgegenstand war die Härtung und Optimierung der Resilienz leistungselektronischer Systeme sowie die Forschung und Entwicklung eines CMS. Lot 1: In dem Forschungsprojekt "Digitales Lebenszyklus-Monitoring, Härtung und Optimierung der Resilienz von Leistungselektronik in kritischer Infrastruktur" (DiMoLek) verfolgt die HSU das Ziel, insbesondere durch die Optimierung der Resilienz leistungselektronischer Systeme, die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit leistungselektronischer Systeme zu erreichen. Die HSU beabsichtigt, durch Härtung leistungselektronischer Systeme und Entwicklung eines universellen digitalen Lebenszyklus-Monitorings, sog. Condition-Monitoring-System (CMS), einen in alle Richtungen wirkenden Wissenstransfer aus angewandter und anwendungsnaher Forschung und Entwicklung sowie industrieller Anwendung in Medizin-, Bahn-, Sicherheits- und Verteidigungstechnik und in der Luftfahrt zu ermöglichen. Das mit dem DiMoLek-Projekt verfolgte Ziel der Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit leistungselektronischer Systeme möchte die HSU durch die Optimierung der Resilienz leistungselektronischer Systeme realisieren. Ein vielversprechender neuer Ansatz zur Erhöhung der Zuverlässigkeit besteht in der Härtung leistungselektronischer Systeme. Neben der Härtung und der Optimierung der Resilienz ist eine Erhöhung der zuverlässigen Verfügbarkeit durch die Erforschung und Entwicklung eines CMS möglich. Ziel ist, mittels geeigneter digitaler Modellierung der kritischen Komponenten unter Berücksichtigung von Fehlermechanismen und applikationsspezifischer Lastzyklen sowie der Messung geeigneter Systemgrößen eine Berechnungsmethode anzuwenden, welche den System-User rechtzeitig vor einem Ausfall wichtiger Komponenten informiert. Die Erhöhung der Verfügbarkeit erfolgt dann durch eine rechtzeitig durchgeführte Wartung bzw. den Austausch von „verschlissenen“ kritischen Komponenten. Ziel der geplanten Kooperation ist die Entwicklung geeigneter digitaler Lebensdauermodelle für das Monitoring neuartiger Halbleitertechnologien. Der Auftragnehmer wird in das Projekt UT 7028 als Anwender und Forschungspartner eingebunden. Er muss folgende Leistungen im Rahmen des Projekts UT 7028 erbringen: - Recherche zum Stand der Technik und Review bzw. Auswertung bestehender Konzepte - Analyse von Baugruppen und Bauelementen bezüglich ihres Alterungs- und Ausfallverhaltens - Analyse kritischer Komponenten bezüglich Alterungs-/Schädigungsmechanismen - Entwicklung digitaler Alterungsmodelle und möglicher Ansätze zur messtechnischen Erfassung und Monitoring der Alterung in besonderer bzw. rauer Umgebung - Aufbau von Testschaltungen und Validierung der Simulationen in Elektronikanwendungen - Test des digitalen Lebenszyklus-Monitorings an einer Leistungselektronikbaugruppe - Entwicklung von Ansätzen zur kostengünstigen Härtung von Baugruppen - Erstellung eines Projektabschlussberichtes mit den wesentlichen Ergebnissen und Erkenntnissen