Simulation & Digital Services: Simulationssoftware für Beschichtungsverfahren

Plasmasimulation eines Sputterprozesses mit Doppelrohrtargets (links), Extraktion der Erosionsprofile auf den Targets (Mitte) und Simulation der Beschichtungsstromdichte am Substrat (rechts).
© Fraunhofer IST
Plasmasimulation eines Sputterprozesses mit Doppelrohrtargets (links), Extraktion der Erosionsprofile auf den Targets (Mitte) und Simulation der Beschichtungsstromdichte am Substrat (rechts). Die Rechnungen erfolgten mit der eigenen Simulationssoftware PIC-MC des Fraunhofer IST.

In Kombination mit verbesserter Sensordatenerfassung ermöglicht die Simulation des Beschichtungsprozesses die Erschließung zunehmend effizienter und präziser Beschichtungsverfahren. Damit können die progressiv steigenden Kosten- und Qualitätsanforderungen in der Dünnschichttechnik bedient und zusätzlich Informationen zur Produktivität und Nachhaltigkeit von Prozessketten gewonnen werden.

Am Fraunhofer IST entwickeln wir Simulationssoftware und -codes, um Einblicke in die Prozessdynamik und Parameter-Eigenschaftsbeziehungen von Beschichtungen zu erhalten. Versuchsreihen bei der Prozess- und Anlagenentwicklung lassen sich damit teilweise substituieren, wodurch unsere Kunden Zeit und Kosten sparen. Bei der Durchführung von Simulationsstudien profitieren wir von unserer Kompetenz in der Dünnschicht-Beschichtungstechnik. Unsere umfangreiche Anlagenausstattung ermöglicht des Weiteren die Validierung unserer Modelle. Daneben bieten wir Wissenstransfer durch Hands-on-Workshops und Lizenzierung unserer Simulationssoftware.

Ausblick – das erwartet Sie!

Unsere physikbasierte Simulationssoftware ermöglicht eine Multiskalenbetrachtung vom Prozess bis hin zu den Schicht- und Produkteigenschaften. Mit der Überführung dieser Codes in semiempirische Modelle und datengetriebene KI-Ansätze arbeiten wir zurzeit an der Entwicklung echtzeitfähiger digitaler Zwillinge von Beschichtungsprozessen. Damit können in Zukunft mit minimalem Zeitaufwand Beschichtungsprozesse optimiert und modellgestützt überwacht werden. Prozessdrifts werden vom Modell online nachverfolgt und die Vorhersage erforderlicher Wartungen vermeidet unnötigen Ausschuss und erhöht die allgemeine Produktivität von Prozessketten. 

 

Unsere Kompetenzen und Anwendungsfelder im Bereich Simulation & Digital Services

Wir bieten Optimierung von Niederdruck-Beschichtungsprozessen, Plasma- und Strömungssimulation, Simulation des Staub- und Aerosoltransports, thermodynamische Simulation, Datenerfassung und modellgestützte Datenauswertung. Simulationen lassen sich anhand der Anlagentechnik am Fraunhofer IST validieren. Wir bieten Unterstützung im Bereich HPC- und Cloud-Computing, Simulationsstudien, Lehrgänge und Softwarelizenzen unserer Simulationscodes nach der Direct Simulation Monte Carlo-Methode (DSMC)- und/oder Particle-in-Cell-Monte Carlo (PIC-MC)-Methode.

 

Kinetische Plasma- und Strömungssimulation im Niederdruckbereich

 

Simulation der Bewegung von Partikeln und Aerosolen

 

Thermodynamische Modellierung mittels der CALPHAD-Methode

 

Strömungssimulation mittels Computational Fluid Dynamics (CFD)

 

Datenerfassung und modellgestützte Prozessoptimierung

»Simulation ermöglicht das Erproben und Evaluieren neuer Prozesse vor der Konstruktion. Datenerfassung und In-situ-Modellierung sind die Basis einer wissens-basierten Prozesskontrolle für höhere Produktqualität und verringerten Ausschuss.«

Dr. Dennis Barton / Teamleiter

Wir bieten Ihnen Lösungen für Ihre Anwendungen

 

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