|
P |
Technische Universität
Dresden |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Themen für Studienarbeiten
Beachten Sie bitte auch die aktuellen Angebote im Treppenaufgang vor dem Raum BAR II/53 oder fragen Sie die Arbeitsgruppenleiter nach möglichen Themen!
Ausarbeitung und Entwicklung eines Floorplanners für dreidimensionale Schaltkreise Der Entwurf dreidimensionaler Schaltkreise (3D-ICs) ist eine vielversprechende Möglichkeit, um Anforderungen an moderne Elektronik bezüglich hoher Leistung, heterogener Integration sowie reduzierten Herstellungskosten gerecht zu werden. Für die Layoutsynthese ist das Floorplanning ein wichtiger Designschritt, der im Rahmen des 3D-IC-Entwurfs sorgfältig zu optimieren ist. Ausgehend von vorhandenen Untersuchungen und einer implementierten Datenstruktur soll im Rahmen dieser Arbeit eine Methodik für dreidimensionales Floorplanning erarbeitet und entwickelt werden.
Evaluierung von neuartigen Materialien für Verbindungsstrukturen dreidimensionaler Schaltkreise Für den Entwurf dreidimensionaler Schaltkreise (3D-ICs) stellen die vertikalen Verbindungsstrukturen, die sog. Through-Silicon Vias, eine kritische Komponente dar. Neuartige Strukturen, wie Kupfer-Kohlenstoff-Nanoröhren, erzeugen geringeren Stress als bisher übliche Materialien und bieten weitere Vorteile. Im Rahmen dieser Arbeit soll, ausgehend von vorhandenen Untersuchungen zu Materialeigenschaften und effizienten Simulationsmodellen, deren Verwendbarkeit in 3D-ICs bewertet werden. Dazu sind zuerst vorhandene Simulationsmodelle auf deren Verwendbarkeit zu prüfen und gegebenenfalls zu erweitern. Anschließend müssen unter Umsetzung des (angepassten) Modells Simulationen des mechanischen Stress und der thermischen Leitung durchgeführt werden.
Weiterentwicklung eines Versuchsstands für Elektromigrationsuntersuchungen Untersuchungen zur Zuverlässigkeit mikroelektronischer Leitbahnen in integrierten Schaltungen sind bei erhöhten Temperaturen und mit erhöhten Strömen durchzuführen, um in relativ kurzer Zeit Ergebnisse zu erhalten. Zu diesem Zweck ist ein Versuchsstand entwickelt und aufgebaut worden. Ziel der Arbeit ist es, den Versuchsstand in Betrieb zu nehmen und so zu erweitern, dass an verschiedenen Teststrukturen Elektromigrationsmessungen durchgeführt werden können.
Finite-Elemente-Rechnung für Elektromigrationsuntersuchungen Die Vorhersage der Lebensdauer von Leitbahnen, welche durch Elektromigration begrenzt ist, ist eine wichtige Voraussetzung für den Entwurf moderner integrierter Schaltkreise. Da für diese Vorhersage wichtige Parameter nicht exakt gemessen werden können, sind Simulationen erforderlich. Ziel der Arbeit ist es, mit Hilfe von freien Software-Paketen eine Methodik zur Berechnung Elektromigrations-relevanter Parameter zu entwickeln.
Integration von Prolog zur Verbesserung der Constraint-Verwaltung beim Entwurf integrierter Analogschaltungen Beim Entwurf integrierter Schaltkreise müssen eine Vielzahl von Randbedingungen (Constraints) berücksichtigt werden. Heutige Entwurfswerkzeuge unterstützen neben der Definition von Constraints auch die Formulierung neuer Constraint-Typen. Ein wichtiger Teilaspekt bei der Verwaltung von Randbedingungen innerhalb eines Designs ist die Transformation, d. h. die Umwandlung von Constraints in mehrere andere Constraints. Ziel der Arbeit ist die theoretische und praktische Untersuchung, wie Prolog zur Transformation in die Cadence-Designumgebung integriert werden kann.
Erstellung einer Klassifikation für Randbedingungen in analogen integrierten Schaltungen Der Entwurf analoger integrierter Schaltungen ist im Vergleich zu dem digitaler Module noch immer wenig automatisiert. Eine wichtige Ursache dafür bilden die vielen Arten von Randbedingungen (Constraints), die während des Entwurfsprozesses berücksichtigt werden müssen. Durch neue technische Anforderungen und Entwicklungen wird es notwendig, immer neue Typen von Constraints zu definieren. Ihre Klassifikation ist daher eine wichtige Voraussetzung für eine effiziente automatische Verwaltung und Berücksichtigung der Randbedingungen. Im Rahmen dieser Arbeit soll anhand praktisch verwendeter Constraint-Typen eine solche Klassifikation erarbeitet und untersucht werden.
Inbetriebnahme eines Gelenkarmroboters Ein Gelenkarmroboter RV-E2 der Firma Mitsubishi ist für einen Praktikumsplatz einzurichten. Erste Tests ergaben neben funktionsfähigen 5 Achsen eine fehlerhafte 6.Achse (Greiferhand), deren Ursache bisher nicht geklärt werden konnte. Es sind deshalb geeignete systematische Untersuchungen an Hard- und Software zur Fehlerbehebung durchzuführen. Anschließend ist ein Programm zum Teilehandling zu entwickeln und zu testen.
Elektrodynamischer Kurzhubantrieb für kleine Werkzeugmaschinen Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design elektrodynamische Direktantriebe z. B. für die Nutzung in kleinen Werkzeugmaschinen entwickelt. Ausgehend von einem gegebenen Magnetkreis-, Führungs- und Aufbaukonzept soll ein derartiger translatorischer Antrieb mit einem Hub von 10 mm entwickelt, aufgebaut und getestet werden. Dabei sind die folgenden Teilaufgaben zu lösen:
Abhängig vom Arbeitsumfang (Studien- bzw. Diplomarbeit) sowie den Vorkenntnissen und Neigungen des Bearbeiters ist ggf. eine Fokussierung auf ausgewählte Teilaufgaben möglich. Bei Interesse kann ein ähnlicher, bereits realisierter Antriebsmodul im Labor besichtigt werden. Nähere Auskünfte erteilt gern:
Magnetkreisentwurf für kleine elektrodynamische Planarantriebe Abhängig vom Arbeitsumfang (Studien- bzw. Diplomarbeit) ist ggf. eine Fokussierung auf ausgewählte Teilaufgaben möglich. Bei Interesse kann ein bereits realisierter, jedoch translatorischer Antriebsmodul im Labor besichtigt werden. Nähere Auskünfte erteilt gern:
Läuferführung für kleine elektrodynamische Planarantriebe Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design kleine elektrodynamische Planarantriebe für die Nutzung als XY-Vorschubantrieb in kleinen Werkzeugmaschinen entwickelt. In diesen ist der Läufer planar relativ zum Ständer zu führen, z. B. durch eine planare Gleit-, Wälz-, aerostatische oder Federführung. Nach einer anfänglichen Analyse in der Literatur beschriebener Planarführungen sollen Prinziplösungen derartiger Führungen für einen in der Entwicklung befindlichen Planarantrieb entwickelt, grob dimensioniert und vergleichend bewertet werden, u. a. hinsichtlich Führungsgenauigkeit, Bauraum, Dämpfungseigenschaften, Verschleißverhalten, Fertigungsaufwand und Kosten. Die für den Planarantrieb am geeignetsten erscheinende Führungslösung soll anschließend im Detail dimensioniert, konstruktiv in den Antrieb integriert, aufgebaut und getestet werden. Bei Interesse an der Aufgabenstellung kann die Läuferführung eines bereits beispielhaft realisierten translatorischen Antriebs im Labor besichtigt werden. Nähere Auskünfte erteilt gern:
Wegmesssystem für kleine elektrodynamische Planarantriebe Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design kleine elektrodynamische Planarantriebe für die Nutzung als xy-Vorschubantrieb in kleinen Werkzeugmaschinen entwickelt. In diesen sind die Läuferpositionen in x- und y-Richtung sowie in einem begrenzten Winkelbereich Δφ bei Verdrehung um die z-Achse zu messen, um sie regeln zu können. Dabei sind eine Reihe unterschiedlicher Messkonzepte (z. B. einzelne Sensoren je Richtung vs. integrierte xyφ-Sensoren, inkrementale vs. absolute Messung) und Sensorprinzipe nutzbar. Für einen geplanten Planarantrieb soll ein geeignetes Wegmesssystem gefunden, aufgebaut und im Antrieb getestet werden, wobei die folgenden Teilaufgaben zu lösen sind:
Abhängig vom Arbeitsumfang (Studien- bzw. Diplomarbeit) ist ggf. eine Fokussierung auf ausgewählte Teilaufgaben möglich. Bei Interesse an der Aufgabenstellung kann das Wegmesssystem eines bereits beispielhaft realisierten translatorischen Antriebs im Labor besichtigt werden.
Kraftregelung eines elektrodynamischen Lineardirektantriebs Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design elektrodynamische Lineardirektantriebe für kleine Werkzeugmaschinen entwickelt, die nicht nur positionsgeregelt als Vorschubantrieb, sondern kraftgeregelt auch zum Realisieren gewünschter Prozesskräfte genutzt werden können. Ausgehend von der für einen ersten entwickelten Vorschubmodul bereits realisierten Lageregelung soll eine Kraftregelung für einen ähnlichen, derzeit in der Entwicklung befindlichen Antrieb simulationsgestützt (z. B. mit Simulink) entworfen, in der bereits vorliegenden Mikrokontrollerhardware programmtechnisch umgesetzt und mit dem neuen Antrieb getestet und optimiert werden. Die Istkraft soll dabei nicht durch einen relativ teuren Kraftsensor, sondern aus anderen gemessenen elektrischen und mechanischen Größen ermittelt werden. Bei Bearbeitung der Aufgabe als Diplomarbeit soll weiterhin die vorliegende Hardware schaltungstechnisch und konstruktiv überarbeitet und dadurch den Erfordernissen des neuen Antriebs angepasst werden. Bei Interesse an der Aufgabenstellung kann der o. g. bereits vorliegende Linearantrieb im lagegeregelten Betrieb im Labor besichtigt werden. Nähere Auskünfte erteilt gern:
Untersuchung zum Prellverhalten eines Infrarot-Näherungsschalters Ein Infrarot-Näherungsschalter zeigt Prellverhalten im Ausgangssignal für die steigende Flanke. Im Rahmen der Arbeit sollen die Ursachen dafür gefunden werden. Es ist zu klären, ob es sich um exemplarische Streuung handelt, ein Fehler in der Auswertung vorliegt oder physikalische Effekte das Verhalten verursachen. Zum Vermessen des Schalters ist zunächst ein Wegsensor mit RS232 Schnittstelle in die Auswerteoberfläche von LabView einzubinden. Im weiteren Verlauf der Arbeit ist das Sensorverhalten bezüglich schwankender Umgebungseinflüsse zu charakterisieren. Dazu sind folgende Teilaufgaben zu lösen:
Versuchsstand für Aktoren mit MSM-Legierungen Eine neue Art von Festkörperaktoren sind MSM-Legierungen mit magnetischem Formgedächtnis, die im Magnetfeld ihre Form ändern. Ein vorhandener Versuchsstand zur experimentellen Charakterisierung solcher Legierungen ist weiter zu entwickeln. Beispielhafte Messungen an MSM-Elementen sind durchzuführen.
Kurzschlussauslöser mit MSM-Aktor In Vorarbeiten wurde ein innovativer Kurzschlussauslöser mit magnetischem Formgedächtnisaktor mit Hilfe von Simulationsmodellen entwickelt. Die Aufgabe besteht darin, den Entwurf zu optimieren, einen Demonstrator zu entwerfen, aufzubauen und messtechnisch zu charakterisieren.
Validierung des Tellinen-Modells für die magnetische Hysterese in SimX und Aufbau eines Messstandes zur Parameterbestimmung an Materialproben Zur Modellierung der ferromagnetischen Hysterese werden meist das Jiles-Atherton- oder das Tellinen-Modell verwendet. In SimulationX ist das Jiles-Atherton-Modell bereits Bestandteil der Magnetbibliothek, das Tellinen-Modell wurde gerade neu entwickelt. In dieser Arbeit ist erstens das neu erarbeitete Tellinen-Modell zu untersuchen und mit dem Jiles-Atherton-Modell zu vergleichen. Zweitens ist, aufbauend auf Vorarbeiten, ein Versuchstand zur Bestimmung der Hystereparameter an Materialproben zu entwickeln, aufzubauen und zu testen.
Versuchsstand zum Messen von Druck-Volumenstrom-Gerätekennlinien Charakteristisch für belüftete Gehäuse ist die Gerätekennlinie, die den Zusammenhang von Volumenstrom und Druckabfall zwischen Ein- und Auslassöffnungen beschreibt. Ein Versuchsstand zur Messung solcher Kennlinien ist zu entwerfen, aufzubauen und zu erproben.
Vorrichtung zur elektrischen Zellstimulation In Kooperation mit dem Max-Bergmann-Zentrum der TU Dresden wurde ein System zur magnetfeldfreien elektrischen Stimulation zellulärer Prozesse für Anwendungen im Tissue En-gineering entwickelt. Dieses System ist mit einer Perfusionskammer zu kombinieren, damit gleichzeitig mit den elektrischen auch lösliche Stimuli gegeben werden können.
Entwicklung eines Füllstandssensors für einen medizinischen Vorratsbehälter In automatischen Medikamentendosiersystemen ist die Kenntnis der noch im Injektionsgerät verbliebenen Restmenge sehr wichtig. Diese gibt sowohl Auskunft über die Genauigkeit der soeben injizierten Dosis als auch über die weitere Verwendung des Gerätes. Auf Basis bereits vorliegender und standardisierter Glasampullen soll ein verbesserter Vorratsbehälter mit integriertem Sensor zur Messung der Restmenge entwickelt werden.
Miniaturhydraulische Aktuatoren nach biologischen Vorbild Hydraulisch Aktoren sind in biologischen Systemen weit verbreitet. Sie zeichnen sich gegenüber den heutigen gebräuchlichen Aktoren durch eine weitgehend reibungs- und leckagefreie Wirkungsweise aus. Aus diesem Grund ist im Rahmen der Arbeit aus der Natur ein bereits bekanntes Aktuatorprinzip, z.B. das der Speichelpumpen bei Insekten, auszuwählen und als Vorlage zur Entwicklung des miniaturhydraulischen Aktoren zu verwenden. Erste Funktionsmuster sind näher zu untersuchen und Schlussfolgerungen für weiterführende Arbeiten zu ziehen.
Konstruktion einer miniaturisierten Dosiermechanik für ein medizinisches Injektionssystem Um Patienten die regelmäßige Anwendung benötigter Medikamente so zuverlässig und bequem wie möglich zu gestalten, wird ständig nach neuen konstruktiven Ansätzen für Injektionssysteme gesucht. Im Rahmen eines solchen Forschungsprojektes ist ein mobiles Gerät zur Dosierung von medikamentösen Flüssigkeiten zu entwickeln. Dabei soll ein Funktionsmuster einer Dosiermechanik konstruiert werden, die ein genaues Dosieren ermöglicht. Weiterhin soll die Bauweise kompakt sowie die Dosis in einem vorgegebenen Umfang einstellbar sein.
Natürliche Bewegungsapparate und deren Umsetzung in feinwerktechnische Konstruktionen Die Natur hat eine Vielzahl an die jeweilige Umgebung hervorragend angepasste Bewegungsmechanismen entwickelt, die sich sehr gut als Anregungen zum Lösen analoger technischer Problemstellungen anbieten. In Zusammenarbeit mit der Fakultät Biologie der TU Dresden ist in diesem Rahmen beispielhaft ein geeigneter natürlicher Bewegungsapparat auszuwählen und dazu ein entsprechender feinwerktechnischer Mechanismus abzuleiten, welcher den zugrundeliegenden bionischen Gedanken didaktisch veranschaulichen kann.
Elektronikentwicklung für einen Zuverlässigkeitsversuchsstand für Hydrogelsensoren In einem automatischen Zuverlässigkeitsversuchsstand werden parallel mehrere neuartige Hydrogelsensoren unter verschiedenen Belastungsbedingungen erprobt. Für die Analyse ihres Verhaltens müssen die Sensoren während der Versuche abwechselnd mit einem Netzwerkanalysator verbunden werden. Dazu ist ein Multiplexer zum Umschalten zu entwickeln, der das Messsignal (Impedanz- und Phasenspektrum) nicht negativ beeinflusst. Das praxisbezogene Aufgabenfeld der Arbeit umfasst · den Entwurf und den Aufbau der Multiplexerschaltung, · die Implementierung einer Schnittstelle zur Ansteuerung mit der bestehenden Versuchsstandssoftware und · das Erproben des Multiplexers im Dauerversuch.
Erprobung und Optimierung neuartiger Hydrogelsensoren unter Prozessbedingungen Mit Hydrogelsensoren lassen sich die Konzentrationen verschiedener Salze, Säuren, Basen oder organischer Stoffe in wässrigen Lösungen direkt messen. Das ist die Grundlage für die Entwicklung einer neuen Generation von Prozessmesstechnik. Am Beispiel einer ausgewählten Anwendung sind vorliegende Prinziplösungen für Sensoren und Messgeräte zu erproben und weiterzuentwickeln. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Prozessmesstechnik. Das interdisziplinäre, forschungsbezogene Aufgabenfeld der Arbeit umfasst · die Einarbeitung in das Sensorprinzip „Hydrogelbeschichteter Dickenscherschwinger“, · experimentelle Untersuchungen zum Sensorverhalten und · das Optimieren der konstruktiv-technologischen Lösung des Sensors und der Messverfahren.
Verhaltensbasierte Qualitätskontrolle hydrogelbeschichteter Dickenscherschwinger Hydrogelbeschichtete piezoelektrische Dickenscherschwinger (Schwingquarze) sind das funktionsbestimmende Element eines neuartigen Hydrogelsensors zur Konzentrationsmessung in Flüssigkeiten. Die Toleranzen des Beschichtungsprozesses machen nach der Fertigung eine Qualitätskontrolle anhand spezifischer Merkmale des Sensorverhaltens erforderlich. Das Ziel der Arbeit ist das Entwickeln einer praktikablen Lösung für die Qualitätskontrolle im Labor und in der Fertigung. Dazu sind folgende Schwerpunkte zu bearbeiten: · Einarbeitung in das Sensorprinzip „Hydrogelbeschichteter Dickenscherschwinger“, · Identifizieren geeigneter Verhaltensmerkmale zum Kontrollieren der Qualität · Entwickeln der Prüfverfahren und Festlegen der zulässigen Wertebereiche der Merkmale · Erprobung der Lösung im Labor
← zurück zu Hinweise für Studenten / Diplomanden und Themen für studentische Arbeiten
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Letzte Änderung: 27.01.2012 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
