Integration thermoelektrischer Generatoren in metallische Gussteile

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Die Energieversorgung autarker Mikrosysteme rückt immer stärker in den Vordergrund der mikrosystemtechnischen Forschung. Eine Möglichkeit sind thermoelektrische Generatoren, die aus Temperaturunterschieden elektrische Leistung gewinnen. In vielen Maschinen erzeugt die Verlustwärme einen starken Wärmestrom, der durch metallische Bauteile abgeleitet wird. Dieser wird am besten ausgenützt, wenn der thermoelektrische Generator im Metallteil eingebettet ist. Aufgrund der hohen Temperatur des Gussprozesses war dies bisher nicht möglich. Zwei aktuelle Forschungsergebnisse lassen die Einbettung von Mikrosystemen in metallische Gussteile heute als machbar erscheinen. Zunächst wurde gezeigt, dass man RFID-Chips in Metallguss einbetten kann. Zweitens gibt es seit kurzem hochtemperaturstabile thermoelektrische Sensoren mit der Materialkombination Si – TiW, die Temperaturen von 800°C zulassen ohne zerstört zu werden. Die Übertragung dieser Prozesse auf andere Bauteile wird als machbar eingeschätzt, ist jedoch Neuland und bedarf einer grundlegenden wissenschaftlichen Untersuchung.Eine technische Vision für eine spätere Anwendung ist die Einbettung eines Mikrosystems zur Ölanalyse in einer Ölwanne. Das System enthält einen Sensor, Elektronik, einen thermoelektrischen Generator und eine Antenne. Es arbeitet energieautark und kontrolliert die Öltemperatur und die Ölqualität.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Einbettung von Mikrosystemen in Gussteile am Beispiel des thermoelektrischen Generators zu untersuchen. Dies eröffnet für die Zukunft auch die Möglichkeit, Sensoren und andere Mikrosysteme einzubetten. Damit stellt das vorgeschlagene Projekt einen wichtigen Schritt für die Entwicklung intelligenter und sensitiver Materialien und Halbzeuge dar.