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Technische Universität Dresden
Institut für Feinwerktechnik und
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Themen für Studienarbeiten

 

Beachten Sie bitte auch die aktuellen Angebote vor dem Raum BAR II/26 oder fragen Sie die Arbeitsgruppenleiter nach möglichen Themen!

 

 


Arbeitsgruppe Entwurfsautomatisierung
 

 

Elektronik- bzw. Sensor-Entwurf

In Zusammenarbeit mit der Dresdner Firma InfraTec GmbH werden folgende Themen angeboten:

(1) Charakterisierung und optimaler Betrieb von pulsbaren Infrarot-Strahlern: In modernen NDIR-Gassensoren werden pulsbare IR-Strahler eingesetzt, in der Regel thermische Emitter, aber zunehmend auch IR-LEDs. Die Herausforderung hier ist ein langzeitstabiler Betrieb unter wechselnden Umgebungstemperaturen. Gegenstand der Aufgabe ist die Charakterisierung von Strahlern sowie Untersuchungen zur optimalen Betriebsweise.

(2) Kontruktion und Aufbau von Demonstratoren für Fabry-Pérot-(FP)-Mikrospektrometer: Infrarot-Detektoren besitzen durchstimmbare FP-Filtern, mit denen sich spektrometrische Sensoren für verschiedene Anwendungsgebiete realisieren lassen. Es soll ein Messedemonstrator für einen ausgesuchten Anwendungsfall entworfen, aufgebaut und getestet werden.

(3) Entwurf einer Serienmesstechnik für geregelte Fabry-Pérot-(FP)-Detektoren: Die Aufgabe umfasst den Entwurf und ggf. den Aufbau eines Prototypen zur Serienmessung der geregelten Varianten der FP-Detektoren.

(4) Modernisierung eines Goniometer-Messplatzes: Die Empfindlichkeit der Detektoren ist  winkel- bzw. richtungsabhängig, ein wichtiger Vergleichsparameter ist hierbei der Field Of View (FOV). Die Richtcharakteristik von Strahlern ist ein weiterer messtechnischer Aspekt. Der bereits existierende Goniometer-Messplatz ist hierfür nur bedingt einsetzbar. Die motorgetriebene Ausrichtung und die rechnergestützte Datenaufnahme & -aufbereitung sollen modernisiert werden.

(5) Verfahren und Algorithmen für die Multimodenauswertung mit FP-Mikrospektrometern: FP-Mikrospektrometer arbeiten als durchstimmbare schmalbandige Filter, indem eine einzelne Interferenzordnung der zugrundeliegenden Fabry-Pérot-Interferometer-(FPI)-Struktur isoliert wird. Der nutzbare Durchstimmbereich ist hierbei durch den sogenannten Freien Spektralbereich (FSR) begrenzt. In der Arbeit sollen Ansätze erarbeitet werden, mit denen es möglich ist, mehrere Interferenzordnungen des FPI gleichzeitig für die Messung zu nutzen und damit den erfassbaren Spektralbereich zu erweitern (Multiplex-Betrieb).

 

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. habil. Jens Lienig
BAR II/20D, Tel. 463 34742
Jens.Lienigtu-dresden.de

 

 

Bestimmung von Reibparametern

Verschleißvorgänge in mechatronischen Systemen werden unter anderem durch Reibung hervorgerufen. Deshalb ist die genaue Charakterisierung von Parametern für Reibvorgänge erforderlich. Häufig sind die auftretenden Reibkräfte abhängig von Geschwindigkeit, Normalkraft und Oberflächenbeschaffenheit. Um den Reibprozess zu modellieren, sind deshalb zahlreiche Messungen erforderlich. Diese sind an einem zu erstellenden Versuchsaufbau durchzuführen.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Matthias Thiele
BAR II/32, Tel.
463 36263
Matthias.Thieletu-dresden.de

 

 

Verdrahtungsdichtevorhersage mittels globalen Verdrahtungswerkzeugs

Bei der Platzierung der Standardzellen in modernen integrierten Schaltungen ist die Verdrahtbarkeit ein zentrales Optimierungsziel. In der Regel ermöglicht erst diese Optimierung eine erfolgreiche Verdrahtung. Zur möglichst genauen Abschätzung der Verdrahtungsdichte können globale Verdrahtungsalgorithmen (Global Routing) eingesetzt werden. Dabei werden auf einem groben Raster für alle Netze Verdrahtungspfade ermittelt.

Ein am Institut entwickelter und in C++ implementierter Platzierungsalgorithmus soll um ein globales Verdrahtungswerkzeug erweitert werden, das als fertig verwendbare Bibliothek vorliegt. Die Vorhersage der Verdrahtungsdichte ist bei der Platzierung zu berücksichtigen. Eine gegebene Benchmark-Sammlung ermöglicht die Verifikation der Ergebnisse.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Andreas Krinke
BAR II/27, Tel.
463 34705
Andreas.Krinketu-dresden.de

 

 

Entwicklung eines Verfahrens zur Transformation von Randbedingungen

Beim Entwurf analoger integrierter Schaltungen müssen eine Vielzahl von Randbedingungen berücksichtigt werden. Oftmals hängt der Zustand dieser Randbedingungen von Designparametern ab, die je nach Entwurfsschritt und verwendetem (Software-)Werkzeug nicht direkt manipuliert werden können. Um diese Randbedingungen dennoch berücksichtigen zu können, müssen sie zuerst transformiert werden. Dabei werden sie in eine Menge neuer Randbedingungen umgewandelt, die schließlich doch direkt beeinflusst werden können. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Untersuchung eines Verfahrens zur automatischen Transformation von Randbedingungen.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Andreas Krinke
BAR II/27, Tel.
463 34705
Andreas.Krinketu-dresden.de

 

 

Charakterisierung der Elektromigrationsauswirkungen von Wechselstrom in digitalen Netzen

Die stetige Miniaturisierung der integrierten Schaltungen (ICs) mit jedem neuen Technologieknoten (90nm, 45nm, 32nm, 22nm, …) verschärft die Auswirkungen von Elektromigration (EM). Elektromigration ist ein Materialtransport in integrierten IC-Leiterbahnen, der wesentlich durch zu hohe Stromdichten ausgelöst wird. Durch die fortschreitende Verkleinerung der Querschnittsfläche fallen mehr und mehr Leiterbahnen in den heutigen Prozessorkernen aus. Früher waren vor allem Gleichstromnetze von EM betroffen, heute jedoch tritt dieser Effekt auch in den digitalen Netzen auf. Wechselstrombelastungen führen zwar zu einem gewissen Grad an Selbstheilung, jedoch ist dieser Prozess unvollständig. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Modell zu entwickeln, welches den Zusammenhang von Wechselstrombelastungen und EM-Auswirkungen charakterisiert.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

Layouterzeugung mit freien Technologien und kommerziellen Entwurfswerkzeugen

Im Schaltungsentwurf unterliegen speziell die Technologien und Bibliotheken der einzelnen Chiphersteller einer strengen Geheimhaltung. Das erschwert die Forschung und Entwicklung in der Entwurfsautomatisierung, da die Verifikationsmöglichkeiten an aktuellen Technologien fehlen. Aus diesem Grund existieren sogenannte „FreePDKs“ und „Open Cell Libraries“. Diese sind für akademische Forschungszwecke frei zugänglich und sollen am Institut verfügbar gemacht werden. Dazu sind Synthese-, Platzierungs- und Verdrahtungsschritte mit kommerziellen Werkzeugen von „Cadence“ oder „Synopsys“ auszuführen. Als Schaltungsbeschreibungen können frei verfügbare Designs wie die des „OpenSPARC-T1“-Microcontrollers genutzt werden.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

Weiterentwicklung eines Verdrahtungswerkzeuges

Integrierte Schaltungen können aus mehreren tausenden bis hunderttausenden Standardzellen bestehen, die nach der Platzierung verdrahtet werden müssen. Um diesen Prozess anhand von Teststrukturen bzw. Schaltungen besser am Institut untersuchen zu können, wurde ein eigenes Verdrahtungswerkzeug entwickelt. Ziel dieser Aufgabe ist es, die aktuelle Implementierung in C/C++ weiterzuentwickeln. Dabei soll sowohl Laufzeit und Verdrahtbarkeit verbessert werden als auch die Berücksichtigung von Randbedingungen.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

Untersuchung von kommerziellen Verdrahtungswerkzeugen hinsichtlich ihrer Beeinflussbarkeit

Im digitalen Schaltungsentwurf existieren Entwurfswerkzeuge deren Funktionsumfang sehr universell gestaltet ist. Ein Beispiel dafür sind die bereitgestellten Schnittstellen eines Verdrahtungswerkzeuges. Bei diesem können Randbedingungen wie die Leiterbahnbreite extern vorgegeben werden und der Verdrahter berücksichtigt diese bereits während der Layoutgenerierung. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Schnittstellen genauer zu untersuchen und zu charakterisieren. Dabei ist zu analysieren, in wie weit kommerzielle Tools am Markt durch externe Randbedingungen beeinflussbar sind und wie sich diese Randbedingungen im späteren Layout auswirken.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

Grundsteinlegung und Implementierung eines „timing-driven Placers“

Die digitale Schaltungserstellung wird oft iterative ausgeführt, da das initiale Ergebnis meist nicht allen Taktvorgaben genügt. Diesem Problem kann durch ein „timing-driven Placment“, also eine taktgesteuerte Platzierung, entgegen gewirkt werden. Dabei platziert man zeitkritische Standardzellen möglichst nahe aneinander, sodass die Mehrheit der Taktrandbedingungen eingehalten werden können. Ziel dieser Arbeit ist es, den Stand der Technik aufzuarbeiten und grundlegende Einflussfaktoren herauszuarbeiten. Außerdem soll ein geeigneter Platzierungsalgorithmus ausgewählt und später in C/C++ implementiert werden. Durch diese Arbeit soll der Grundstein für einen „timing-driven Placer“ gelegt werden.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

Entwicklung eines Platzierungsalgorithmus zur Berücksichtigung von Elektromigration

Elektromigration (EM) führt mehr und mehr zum Ausfall von Leiterbahnen in integrierten Schaltungen (ICs). Die Lebensdauer einer Leiterbahn hängt stark von den auftretenden Stromdichten ab. Die kontinuierlichen Strukturverkleinerungen erhöhen die Stromdichte und somit auch die EM-Auswirkungen. Deshalb sollte EM bereits während der Layoutsynthese berücksichtigt werden. Der Platzierungsschritt bietet dazu Potenzial, da dort die Lage der einzelnen Standardzellen festgelegt wird. In dieser Arbeit soll ein Platzierungsalgorithmus entworfen werden, der auf dem Stand der Technik aufbaut und EM berücksichtigt.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Steve Bigalke
BAR II/27, Tel.
463 34705
steve.bigalketu-dresden.de

 

 

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.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Matthias Thiele
BAR II/32, Tel.
463 36263
Matthias.Thieletu-dresden.de

 

 

 

 


Arbeitsgruppe Entwurf elektronischer Systeme
 

 

Entwurf einer ultra-low-power Mikrocontrollerplattform für Sensorikanwendungen (ab Juni 2017)
Das räumlich verteilte Erfassen physikalischer Größen ist Grundlage für viele aktuelle Geräte. Beispiele hierfür sind das Messen der Temperatur oder Beleuchtungsstärke bei der Gebäudeautomation oder das Erfassen der Temperatur von Freileitungen. Diesen Anwendungen ist oft gemein, dass sie sehr stromsparend ausgelegt sein müssen, da sie dezentral mit Energie versorgt werden. In der der Studienarbeit soll für solche Anwendungsfälle eine Sensorplattform erarbeitet werden.

Hierzu sind folgende Teilaufgaben zu lösen:

  • Analyse typischer Sensoranwendungen,

  • Ableiten eines Verbrauchszyklenmodells,

  • Recherche aktueller stromsparender Mikrocontrollerfamilien, Auswahl geeigneter Bauelemente unter Berücksichtigung der Programmierumgebung,

  • Schaltungsentwicklung einer typischen Sensoranwendung, Leiterplattenentwurf, Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung,

  • Charakterisieren und Dokumentieren der erreichten Ergebnisse.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Frank Reifegerste
BAR II/32, Tel.
463 36296
frank.reifegerstetu-dresden.de

 

Aufbau eines Versuchsstands zur automatisierten Kalibrierung von LED-Stromquellen
Am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design wurden in den vergangenen Jahren mehre-re einstellbare Stromquellen für den Betrieb von LED-Leuchten entwickelt. Aufgrund der Bauteil-toleranzen kommt ist jedoch immer eine Kalibrierung der Ausgangsströme notwendig. Diesen Prozess gilt es mit der am Institut vorhandenen Messtechnik in ein automatisiertes Verfahren zu überführen und damit die Kalibrierung der Stromquellen zu beschleunigen. Als Programmierspra-che soll dabei Python 2.7 zum Einsatz kommen (Vorkenntnisse hilfreich, aber nicht erforderlich).

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

  • Analyse der vorliegenden Stromquellen,

  • Ableiten von Kalibrierfunktionen für die einzelnen Quellen,

  • Aufstellen eines Ablaufplans für die notwendigen Messungen,

  • Aufbau eines Versuchsstands,

  • Implementierung des automatisierten Messablaufs,

  • Dokumentation der Ergebnisse.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Tobias Heimpold
BAR II/29, Tel.
463 32245
tobias.heimpold
tu-dresden.de

 

Dipl.-Ing. Stefan Drechsel
BAR II/29, Tel.
463 32245
stefan.drechsel
tu-dresden.de

 

 

Entwicklung eines Extraktionsalgorithmus für das Modellieren von LED-Spektren

Für die Auslegung von LED-Leuchten ist eine Modellierung der spektralen Eigenschaften notwen-dig. Am IFTE liegen dazu eine große Datenbank von vermessenen Bauelementen sowie eine Im-plementierung geeigneter Modellansätze vor. Die Modellparameter sollen durch einen zu entwi-ckelten Extraktionsalgorithmus aus den Datensätzen gewonnen werden. Für einige LED-Bauelemente kann eine Nutzerinteraktion zur Anpassung der Extraktionsergebnisse notwendig sein. Eine entsprechende Schnittstelle ist bereitzustellen.

 

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

  • Analyse der vorliegenden Datensätze, Modelle und Extraktionsansätze,

  • Entwurf eines Konzepts für den Extraktionsalgorithmus sowie die Nutzerinteraktion,

  • Implementieren der notwendigen Algorithmen,

  • Validieren der Funktionsweise mit den vorhandenen Datensätzen,

  • Charakterisieren und Dokumentieren der erreichten Ergebnisse.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Tobias Heimpold
BAR II/29, Tel.
463 32245
tobias.heimpold
tu-dresden.de

 

 

 

 


Arbeitsgruppe Feinwerktechnische Konstruktionen und Systeme
 

 

Handprothese mit neuartigen Funktionen

In Kooperation mit dem Stamos + Braun Prothesenwerk sind neuartige Fingerprothesen mit Rastfunktionen entwickelt worden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen ist eine komplette Handprothese mit integrierten Funktionen zu erstellen. Dabei sind moderne Technologien der Datenerfassung am Patienten (z.B. 3D-Scan der gesunden Hand und des Handstumpfes) und der Prothesenfertigung durch additive Technologien zu nutzen. Die bisherigen Ergebnisse der Rastfunktion sind auf andere Gelenke zu übertragen und die entsprechenden 3D-Modelle zu entwickeln und zu testen.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Markus Böhme
markus.boehmetu-dresden.de

 

 

Technologie zur Erstellung künstlicher Fingernägel für Prothesen
Momentan werden diese Nägel in künstlerischer Handarbeit beim Kooperationspartner gefertigt. Dabei ist die Farbgebung, die sich am Original orientieren muss und individuell anzupassen ist, die größte Herausforderung. Diese manuelle Fertigung wurde durch einen ersten Ansatz einer automatisierten Fertigung überarbeitet. Diese Technologie soll weiter entwickelt werden, um künftig Nägel exakt und schnell zu erstellen, die von der gesunden Hand nicht zu unterscheiden sind. Es ist zunächst eine Aufnahmeeinrichtung zu entwickeln, in der unter definierten Bedingungen zunächst der Farbcode der Nägel an der gesunden Hand und danach mittels 3D-Scan die Geometrie festgestellt wird. (Details nur im persönlichen Gespräch)

 

 Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Markus Böhme
markus.boehme
tu-dresden.de

 

 

Verbesserung und Miniaturisierung eines bestehenden Mehrkanal-Systemadapters

In Frakturbereichen kommt es parallel zum Entzündungsprozess zur Ausbildung einer Gewebsschwellung, welche eine zeitnahe Operation verhindert. Zur aktiven Verdrängung dieser Schwellung werden ein peristaltisch arbeitendes Kompressionssystem und ein lokales Kühlsystem eingesetzt. Die hydraulischen und pneumatischen Kanäle treten dabei aus der Gerätekonsole aus, die die Steuerelektronik, Pumpen und Ventile enthält, und sollen mit den Anschlusskanälen verbunden werden, die in der wegwerfbaren Bandage nahe der Frakturstelle angebracht sind. Es besteht die Aufgabe, einen vorhandenen Adapter für eine schnelle, möglichst parallel stattfindende Verbindung der Gerätekonsolen-Kanäle mit den jeweils zugehörigen Bandagen-Kanälen zu analysieren und zu verbessern.

 

 Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Annekathrin Päßler

BAR II/35, Tel. 463 36329

annekathrin.paesslerBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

Technische Nachbildung der Temperaturverteilung auf der Haut bei einer Fraktur

In Frakturbereichen kommt es parallel zum Entzündungsprozess zur Ausbildung einer Gewebsschwellung, welche eine zeitnahe Operation verhindert. Zur aktiven Verdrängung dieser Schwellung wird ein lokales Kühlsystem eingesetzt. Um dieses Kühlsystem sinnvoll zu validieren, soll eine Messumgebung ähnlich der menschlichen Haut nachgebildet werden. Durch z. B. Heizspiralen in wärmeleitender Umgebung können fließende Temperaturübergänge nachgebildet werden. Anhand der Temperaturverläufe auf der Oberfläche der „künstlichen Haut“ kann eingeschätzt werden, wie viel Temperatursensoren pro Fläche auf einer Temperatursensormatte sinnvoll erscheinen.

 

 Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Annekathrin Päßler

BAR II/35, Tel. 463 36329

annekathrin.paesslerBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

 

Modellorgane aus Silikon

Additive Technologien wurden einst insbesondere für das Erstellen kompliziert geformter Modelle entwickelt. Obwohl heute die Anwendungen dieser Technologien viel weiter gehen, sind Modelle für die verschiedensten Einsatzgebiete nach wie vor wichtige Ergebnisse. Aufgrund der Erfahrungen beim Umgang mit medical-grade-Silikon ist nun auch ein Einsatz für medizinische Funktionsmodelle möglich, die aufgrund der Werkstoffeigenschaften des Silikons gegenüber bisherigen Modellen wesentlich bessere Bedingungen für eine realitätsnahe Ausbildung von Fachärzten ermöglichen würden. Am Beispiel eines Herzmodells ist dies zu beweisen. Als Basis dient ein vorhandenes 3D-Modell eines Herzens in Kunststoffausführung. In Zusammenarbeit mit Spezialisten ist ein Modell-Herz aus mehrfarbigem Silikon zu entwickeln.

 

 Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Markus Böhme
markus.boehme
tu-dresden.de

 

 

 

 


Arbeitsgruppe Simulation und Optimierung
 

 

Literatur- und Patent-Recherche zu planaren magnetohydrodynamischen Flüssigmetall-Generatoren für thermodynamische Planarmaschinen
Thermodynamische Planarmaschinen (TPM) sind Wärmekraftmaschinen zur Elektroenergie-Erzeugung im Leistungsbereich zwischen 20 und 50 W, deren thermodynamisches System in ein planares Substrat integriert ist. Im Rahmen dieser Studienarbeit ist eine Literatur- und Patentrecherche zu planaren magnetohydrodynamischen Flüssigmetall-Generatoren (LMG) als mögliche mechano-elektrische Wandler durchzuführen. Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

- Literatur- und Patent-Vorrecherche zu technischen Lösungen

- Erstellung eines technischen Konzepts

- Detaillierte Literatur- und Patentrecherche zum aktuellen Stand der Technik

- Auswertung hinsichtlicher der Anforderungen hinsichtlich einer konkreten TPM

- Detaillierte Beschreibung des Gesamtsystems anhand des Stands der Technik

- Beschreibung der wesentlichen Entwicklungsaufgaben für eine technische Umsetzung

 

Ansprechpartner:

Dr. rer. nat. Gunter Kaiser
BAR II/28, Tel. 463 35293
gunter.kaiserBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

Literatur- und Patent-Recherche sowie dessen detaillierte Auswertung zu thermischen Planarsystemen für thermodynamische Planarmaschinen
Thermodynamische Planarmaschinen (TPM) sind Wärmekraftmaschinen zur Elektroenergie-Erzeugung im Leistungsbereich zwischen 20 und 50 W, deren thermodynamisches System in ein planares Substrat integriert ist. Im Rahmen dieser Studienarbeit ist eine Literatur- und Patentrecherche zum Stand der Technik hinsichtlich thermischer Planarsysteme (TPS) zur Beheizung und Kühlung von TPM durchzuführen. Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

- Literatur- und Patent-Vorrecherche zu Gesamtsystem- und Subsystem-Lösungen

- Erstellung eines Gesamtsystem-Konzepts und Teilkonzepten für die Subsysteme

- Detaillierte Literatur- und Patentrecherche zum aktuellen Stand der Technik

- Auswertung hinsichtlicher der Anforderungen hinsichtlich einer konkreten TPM

- Beschreibung des Gesamtsystems und der Subsysteme anhand des Stands der Technik

- Beschreibung der wesentlichen Entwicklungsaufgaben für eine technische Umsetzung

 

Ansprechpartner:

Dr. rer. nat. Gunter Kaiser
BAR II/28, Tel. 463 35293
gunter.kaiserBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de


Dipl.-Ing. Roman Goldberg
BAR II/28, Tel. 463 35293
goldberg
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de


Gaskältemaschinen für den Einsatz in Haushalts-Kühlgeräten
Die Kryotechnik beschreibt Kältemaschinen zur Erzeugung tiefster Temperaturen. Damit sind allgemein Temperaturen unterhalb von ‑200 °C gemeint. Die Wirkungsweise der Kryokühler basiert fast ausschließlich auf Kaltgasprozessen. Das sind im Gegensatz zu den Kompressionskälteprozessen heutiger Hausgeräte, thermodynamische Kreisprozesse ohne Phasenübergang des Arbeitsgases. Kaltgasprozesse haben prinzipiell eine deutlich größere Energieeffizienz als die Kaltdampfprozesse der Kühl-, Gefrier-, oder Klimatisierungsgeräte. Zudem ist der technische Aufbau der Gaskältemaschinen im Vergleich zu Kaltdampfmaschinen sehr einfach.

Im Rahmen der Diplomarbeit ist durch eine Prozesssimulation zu klären, ob die Kaltgastechnik durch gezielte Auslegung in den genannten Hausgeräten sinnvoll einsetzbar ist. Dazu müssen Zieltemperatur und Kälteleistung aus dem kryogenen Temperaturbereich in den Bereich der Haushaltskälte (-25 °C, 50 bis 250 W) gehoben werden.

 

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Roman Goldberg
BAR II/28, Tel. 463 35293
goldberg
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

Dr. rer. nat. Gunter Kaiser
BAR II/28, Tel. 463 35293
gunter.kaiserBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

Erstellen eines erweiterten Reibmodells

Für die Simulation und Optimierung von mechanischen Systemen ist ein hinreichend genaues Modell zur Berechnung von Reibung in Kontaktstellen unerlässlich. Die Erfahrung zeigt, dass in miniaturisierten mechanischen Systemen die allgemein verwendeten Ansätze zur Berechnung von Reibung unzureichende Ergebnisse liefern. Der Grund dafür wird zum Beispiel in zunehmenden Adhäsionseinflüssen vermutet (Geckoeffekt). Um diese Einflüsse in den Simulationen berücksichtigen zu können, soll ein vorhandenes Reibmodell mit aus der Literatur bekannten Effekten erweitert werden.

 

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

  • Modellieren einzelner Effekte mit SimulationX

  • Zusammenführen der einzelnen Effekte zu einem Reibmodell

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Roman Goldberg
BAR II/28, Tel. 463 35293
goldberg
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

Kennfeld-Identifikation mittels adaptiver Gaussprozesse

Für die Systemsimulation elektro-mechanischer Systeme sind hinreichend genaue Modelle nichtlinearer Wandler häufig nur mittels der Finiten Element Methode (FEM) zu realisieren. Eine direkte Einbindung der Finite Element Modelle in ein dynamisches Systemmodell ist aufgrund der extremen Berechnungszeiten nicht praktikabel. Deshalb nutzt man zu diesem Zweck Kennfelder der Wandlerübertragungsfunktionen als schnelle Ersatzmodelle. Der adaptive Gaussprozess bietet die Möglichkeit, mit einem Minimum an FEM-Berechnungen hinreichend genaue Ersatzmodelle zu gewinnen. Problematisch ist dabei zur Zeit noch die undefinierte Welligkeit der identifizierten Kennfelder. Es ist eine verallgemeinerte Vorgehensweise zu entwickeln, wie man hinreichend genaue Ersatzmodelle gewinnt und als Modell-Elemente für die Systemsimulation in das Programm SimulationX einbindet.

 

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

  • Beseitigung der undefinierten Welligkeit in den Gaussprozess-Ersatzmodellen.

  • universelle Einbindung der Wandlerkennfelder in SimulationX-Modelle

 

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Alfred Kamusella
BAR II/21, Tel. 463 32695
kamusella
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

 

 


Arbeitsgruppe Elektromechanischer Entwurf
 

 

Elektrodynamischer Kurzhubantrieb

Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design elektro-dynamische Direktantriebe für automatisierungstechnische Anwendungen entwickelt. Ausgehend von einem gegebenen Magnetkreis , Führungs und Aufbaukonzept soll ein derartiger translatorischer Antrieb mit einem Hub von 15 mm entwickelt, aufgebaut und getestet werden. Dazu ist nach einer Einarbeitung der Magnetkreis mittels magnetischen Netzwerkmodells und FEM zu dimensionieren, die Läuferführung auszulegen, der Antrieb im Detail zu konstruieren sowie nach Fertigung und Inbetriebnahme zu testen.
Abhängig vom Arbeitsumfang (Studien bzw. Diplomarbeit) sowie den Vorkenntnissen und Neigungen des Bearbeiters ist ggf. eine Fokussierung auf ausgewählte Teilaufgaben möglich. Bei Interesse können ähnliche, bereits realisierte Antriebsmodule im Labor besichtigt werden.
 

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Thomas Bödrich
BAR II/33, Tel. 463 35250
Thomas.Boedrich
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

Dipl.-Ing. Johannes Ziske
BAR II/33, Tel. 463 35250
johannes.ziske
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

 

 


Arbeitsgruppe Medizinische Gerätetechnik
 

 

Entwicklung eines Aktors zum Anregen einer Impedanzpumpe
In der Medizinischen Gerätetechnik ist es oft erforderlich, sensible Medien zu fördern. Dabei kommt es speziell bei Blutpumpen auf eine geringe mechanische Belastung des Mediums an, um eine Schädigung zu verhindern. Das Prinzip der Impedanzpumpe bietet eine vielversprechende Möglichkeit, flüssige Medien belastungsarm zu pumpen.
Innerhalb eines Schlauches mit Stücken unterschiedlicher Elastizität kann durch äußere Anregung eine Pumpwirkung erzeugt werden (Impedanzpumpe). Dafür ist eine periodische Quetschung des Schlauches notwendig. Einflussparameter wie Frequenz, Tastverhältnis und Amplitude sowie der Ort und die Breite der Anregung sind neben den Schlaucheigenschaften entscheidende Parameter der erreichbaren Förderrate.
Im Rahmen der Studienarbeit ist ein Funktionsmuster eines Aktors zur periodischen Anregung des Schlauches zu konstruieren und aufzubauen. Abschließend sind der erreichbare Förderdruck und die Förderrate einer exemplarisch aufgebauten Impedanzpumpe (Aktor inklusive Schlauch) in Abhängigkeit der Einflussparameter zu untersuchen.
 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Sebastian Pech
BAR II/35, Tel. 463 36329
sebastian_pech
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

Entwicklung einer peristaltischen Pumpe durch Einkoppeln von Wanderwellen
In vielen Bereichen der Medizintechnik kommen Rollenpumpen zum Einsatz. Bei diesen auf dem Verdrängerprinzip beruhenden Pumpen wird der Förderschlauch stark gequetscht. Dadurch kommt es zu einer starken mechanischen Belastung des Fördermediums, welches im Falle von Blut zu Hämolyse führt. Deshalb ist es wünschenswert, eine Pumpe zu entwickeln, welche die mechanische Belastung des Fördermediums reduziert.
Ausgehend von einer periodischen Querschnittsveränderung an einem Schlauch wird eine Wanderwelle erzeugt. Durch Ausbreitung der Wanderwelle im Schlauchmantel kann ein Stofftransport im Inneren des Schlauches erzeugt werden. Dabei ist die Anregung des Schlauches im Resonanzbereich zielführend, um maximale Schwingungsamplituden zu erreichen. Aus diesem Grund sind Parameter wie Frequenz, Amplitude und Form der Anregung als auch die Beschaffenheit des Schlauches entscheidend für die erreichbare Förderrate und den Förderdruck.
Die Konstruktion und der Aufbau einer derartigen peristaltischen Pumpe ist Ziel der Studienarbeit. Abschließend ist ein Funktionsnachweis durchzuführen. Dabei sind Förderdruck und Förderrate in Abhängigkeit der Einflussparameter zu untersuchen.
 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Sebastian Pech
BAR II/35, Tel. 463 36329
sebastian_pech
Beschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

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.

 

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. René Richter
BAR II/35, Tel. 463 36329
Rene.RichterBeschreibung: Beschreibung: \\samba.zih.tu-dresden.de\ifwt\wwwroot\images\ed.giftu-dresden.de

 

 

Entwicklung eines elektrischen Aktor-Sensor-Systems für ein Medikamentendosiersystem

Automatische Medikamenteninjektionssysteme erlauben dem Anwender eine sichere und verbesserte Applikation des Medikamentes. Als Antriebssystems werden in diesen Geräten Elektromotoren mit nachgeschaltetem Getriebe zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung  verwendet. 

Zur Vereinfachung des Gesamtsystems soll ein miniaturisierter Lineardirektantrieb entwickelt werden, der durch die multifunktionale Verwendung einzelner Komponenten eine integrierte Sensorik mit ausreichender Genauigkeit realisiert.

Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

  • Recherche zum Stand der Technik zu Lineardirektantrieben und Sensoren,

  • Auswahl eines Aktor-Sensor-System unter Berücksichtigung der Randbedingungen,

  • Entwicklung und Konstruktion eines Funktionsmusters,

  • Experimentelle Untersuchungen des Musters,

  • Auswertung der Ergebnisse und Vorschläge für weitere Optimierungen.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. René Richter
BAR II/35, Tel. 463 36329
Rene.Richtertu-dresden.de

 

 

Entwicklung und Auswertung eines Sensorsystems zur Überprüfung der Venentätigkeit

In Frakturbereichen kommt es parallel zum Entzündungsprozess zur Ausbildung einer Gewebsschwellung, welche eine zeitnahe Operation verhindert. Zur aktiven Verdrängung dieser Schwellung wird ein peristaltisch arbeitendes Kompressionssystem eingesetzt, welches die Venentätigkeit unterstützen und die zusätzliche Flüssigkeit aus dem Frakturbereich herausbefördern soll. Zur Überprüfung der Venentätigkeit können sogenannte Photoplethysmographen angewendet werden, die über einen in der Vene reflektieren IR-Strahl auf die Flüssigkeitsmenge in der Vene schlussfolgern lassen. Ein aus mehreren Sensoren bestehendes Funktionsmuster zur Messung der frakturnahen Venentätigkeit soll entwickelt werden.

 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Annekathrin Päßler
BAR II/35, Tel. 463 36329
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Entwicklung eines Funktionsmusters auf Basis eines neuartigen Pumpmechanismus

In der modernen Medizin ist es durch extrakorporale Blutkreisläufe möglich, die Atem- und Kreislauffunktion eines Patienten zu unterstützen bzw. vollständig zu übernehmen. Als Antriebselement kommen dabei je nach Anwendungsfall verschiedene Blutpumpen zum Einsatz. Speziell bei Langzeitanwendungen kommt es auf Grund der Wirkungsweise der Pumpen zu einer mechanischen Belastung des geförderten Blutes mit der Gefahr der Hämolyse. Deshalb ist die Anwendung neuartiger, schonender Fördermechanismen anstrebenswert. Im Rahmen der Studienarbeit soll ein Funktionsmuster einer Blutpumpe basierend auf einem bereits vorhandenen Pumpenmechanismus konstruiert und aufgebaut werden. Anschließend ist in experimentellen Untersuchungen ein Funktionsnachweis hinsichtlich Förderrate, Druckverhalten und auf das Fördermedium einwirkende Belastungen zu erbringen. Nach Auswertung der Ergebnisse sind Vorschläge für weitere Optimierungen zu unterbreiten.
 

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Sebastian Pech
BAR II/35, Tel. 463 36329
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Letzte Änderung: 18.10.2016