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Untersuchung und Weiterentwicklung einer elastokalorischen Mikrokühleinheit

Untersuchung und Weiterentwicklung einer elastokalorischen Mikrokühleinheit
Type:Masterarbeit
Supervisor:

M.Sc. Florian Brüderlin

Field of Study:

Maschinenbau, Chemieingenieurswesen und artverwandte Studiengänge

Links:Smart Materials and Devices

Tätigkeitsbeschreibung

Die Forschungsthemen der Abteilung “Smart Materials and Devices” im Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) sind an der Schnittstelle der Themengebiete „Intelligente Materialien (Smart Materials)“, „Entwicklung von Bauelementen“ und „Mikrotechnologien“ angesiedelt. Dazu zählen Formgedächtnislegierungen, die bei mechanischer Belastung latente Wärme freisetzen und beim anschließenden Entlasten Wärme absorbieren. Dieser elastokalorische Effekt lässt sich vorteilhaft für Kühlanwendungen oder zur Realisierung neuartiger Wärmepumpen nutzen. Neben der Entwicklung von effizienten und umweltfreundlichen Alternativen zur Dampfkompression ermöglicht der elastokalorische Effekt neue Möglichkeiten zum Energiemanagement kleinen Dimensionen, z. B. zur aktiven Kühlung elektronischer Chips oder zur Temperaturkontrolle von Lab-on-Chip-Systemen.

Im Rahmen der Arbeit soll ausgehend von bestehenden elastokalorischen Miniatur-Kühlaufbauten zunächst ein vorhandenes Simulationsmodell kalibriert werden. Das Simulationsmodell ist als „Lumped element model“ in der graphischen Programmierumgebung „Simscape“ (Add-on für Matlab-Simulink) implementiert. Im Anschluss sollen mithilfe der Simulation Verbesserungspotentiale aufgezeigt werden. Aufbauend darauf soll eine nächste Generation von Demonstratoren realisiert und charakterisiert werden. Auf diesem Wege trägt die Arbeit dazu bei, das Potential des festkörperbasierten elastokalorischen Kühlens aufzuzeigen und so die Basis für eine neue, umweltfreundliche Technologie zu schaffen.

Die Masterarbeit findet in einem hochmodernen, interdisziplinären Umfeld statt. Zur Durchführung stehen modernste Anlagen und diverse Messgeräte zur Charakterisierung zur Verfügung. Die Fertigung von Komponenten für den Demonstrator erfolgt mittels Rapid Prototyping-Verfahren wie 3D-Druck und Laserschneiden und/oder durch die hauseigene Mikrofertigung. Eine intensive Betreuung sorgt dafür, dass die Arbeit im angestrebten Zeitraum durchgeführt werden kann.

 

Eintrittstermin: Nach Vereinbarung

Vertragsdauer: 4 - 6 Monate

Persönliche Qualifikation:
Selbstständiges Arbeiten, Vorkenntnisse in Matlab, Matlab Simscape, Labview und einer CAD-Software sind von Vorteil aber keine Vorraussetzung

Fachliche Auskünfte

M.Sc. Florian Brüderlin
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Mikrostrukturtechnik
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Telefon: +49 721 608-23845
E-Mail: florian bruederlinEbw9∂kit edu