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TRR 123:  Planare optronische Systeme (PlanOS)

Fachliche Zuordnung Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Chemie
Informatik, System- und Elektrotechnik
Maschinenbau und Produktionstechnik
Förderung Förderung von 2013 bis 2017
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 210420491
 
Übergeordnetes Ziel von PlanOS ist die Realisierung vollintegrierter, optischer Sensornetzwerke in dünnen, großflächigen Polymerfolien. Erforscht werden innovative Konzepte und Technologien, um komplette Systeme bestehend aus Lichtquellen, Optiken, Lichtleitern, Sensorelementen und Detektoren planar zu integrieren. Wesentliche Herausforderung ist die Realisierung von Sensorfolien, die langfristig im Hochdurchsatz mittels Rolle-zu-Rolle-Technologie hergestellt werden. Dabei sollen Größen wie Temperatur, Dehnung oder Brechungsindex so in optische Signale umgewandelt werden, dass die Folien ortsaufgelöste Messungen erlauben, die zu neuartigen Anwendungen z.B. im Structural Health Monitoring oder der Medizin führen.In der ersten Förderperiode standen die Entwicklung maßgeschneiderter Polymermaterialien und geeigneter Prozesstechnologien sowie die grundlegende Demonstration der Sensorkonzepte im Fokus. Es wurden eine Vielzahl der benötigten Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften realisiert (Projektbereich A) und mit den entwickelten Herstellungstechnologien (Projektbereich B) prozessiert. Zudem wurden im Projektbereich C die grundlegenden Funktionalitäten der Sensorkonzepte untersucht. Dabei kamen auch Halbleiterkomponenten zum Einsatz, da aktive Polymerkomponenten Gegenstand aktueller Forschung waren. Die zweite Förderperiode legt den Fokus auf die planare Integration sowie die Realisierung flächiger Sensorsysteme und komplexer optischer Netzwerke zur simultanen Erfassung der Messgrößen. In Periode 3 soll dann die Übertragbarkeit auf relevante Anwendungen untersucht werden. Bei der Realisierung der Sensorfolien kommt der Planarität eine Schlüsselrolle zu. Sie stellt gleichzeitig eine wesentliche Herausforderung dar, da alle Komponenten so kombiniert werden müssen, dass ihr Zusammenspiel eine funktionsintegrierte Polymerfolie ergibt und der Einfluss von Störeinflüssen kontrollierbar bleibt. Die Erforschung der Netzwerkarchitekturen und deren Ansteuerung, Auslesung und Auswertung stehen ebenfalls im Fokus.Die wissenschaftlichen Fragestellungen liegen in (i) der Integration der Komponenten in dünne Polymerfolien, (ii) der Realisierung ortsaufgelöster Sensorik und integrierbarer Polymerlichtquellen und -detektoren, (iii) der Weiterentwicklung der Materialien, Prozesse und Sensoren hinsichtlich hoher Sensitivität, Spezifizität und Verlässlichkeit, (iv) der theoretischen Beschreibung und Realisierung von Netzwerken sowie (v) der Kalibrierung der Sensoren.Um diese Ziele zu erreichen, wird die Struktur von PlanOS weiter entwickelt. Neben den bisherigen Projektbereichen A, B, C, und S wird ein neuer Bereich D geschaffen, in dem schwerpunktmäßig die Integration der Komponenten und die Vernetzung erforscht werden. Diese Entwicklung wird auch Eingang in die Ausbildung im integrierten Graduiertenkolleg (MGK) finden, das um Ansätze zur Modellierung und Simulation von Sensorsystemen sowie zur Beschreibung und Auslegung von Netzwerken erweitert wird.
DFG-Verfahren Transregios

Abgeschlossene Projekte

Mitantragstellende Institution Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Beteiligte Institution Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
 
 

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