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Technische Universität Dresden
Institut für Feinwerktechnik und
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Themen für Diplomarbeiten

 

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) Konstruktion und Aufbau von Demonstratoren für Fabry-Pérot-(FP)-Mikrospektrometer: InfraTec bietet ein breites Spektrum von Infrarot-Detektoren mit durchstimmbaren FP-Filtern an, mit denen sich spektrometrische Sensoren für sehr verschiedene Anwen-dungsgebiete realisieren lassen. Es soll ein Messedemonstrator für einen ausgesuchten Anwendungsfall konstruiert, aufgebaut und getestet werden, beispielsweise für:

  • Messungen sehr geringer Konzentrationen von VOCs bzw. Kohlenwasserstoffgasen im ppm-Bereich. Dazu sollen eine Langwegzelle (Multireflexionszelle) und ein hochempfindlicher Halbleiterdetektor genutzt werden.

  • Analyse von Flüssigkeiten mittels abgeschwächter Totalreflexion (ATR) im Wellenlängenbereich 5 - 11 µm. Dazu sind gegebenenfalls zwei FP-Detektoren parallel zu betreiben.

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

 

 

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. Sie müssen zuerst umgewandelt bzw. transformiert werden, um berücksichtigt werden zu können. Dazu werden innerhalb einer Zelle alle Randbedingungen und alle aktuellen Werte der Designparameter als mathematische Formeln betrachtet, um daraus neue Randbedingungen abzuleiten. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Computer-Algebra-System verwendet werden. Dafür soll ein Verfahren entwickelt und implementiert werden.

 

Ansprechpartner:

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

 

 

Untersuchung des Einflusses von Elektro-, Thermo- und Stressmigration

Durch die fortschreitende Strukturverkleinerung in der Mikroelektronik (14nm, 10nm, 7nm, ..., usw.) treten vermehrt Chipfehler auf. Ursache dafür sind oft ausgefallene Leiterbahnen aufgrund von Materialtransport. Der Materialtransport kann durch zu hohe Ströme, Temperaturen oder Stress verursacht sein. Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, welchen Einfluss Elektro-, Thermo- und Stressmigration in verschiedenen Einsatzgebieten haben. Dazu steht eine Simulationsumgebung am Institut zur Verfügung.

 

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

 

 

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
 

Ansprechpartner:

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

 

 

 


Arbeitsgruppe Feinwerktechnische Konstruktionen und Systeme
 

Ansprechpartner:

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

 
Analyse und Verbesserung einer bestehenden Temperatursensormatte zur Erkennung von Entzündungsherden

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 aus verschiedenen Kühlschlauchregionen eingesetzt. Um zu ermitteln, welche Kühlschläuche zur aktiven Kühlung verwendet werden müssen, soll mit Hilfe einer Temperatursensormatte die Position des Entzündungsherdes erkannt werden. Es besteht die Aufgabe, eine vorhandene textile Sensormatte auf ihre Funktion hin zu überprüfen und zu verbessern sowie eine sinnvolle Anzahl von notwendigen Sensoren zur Vermessung zu ermitteln.

 

 Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Annekathrin Päßler

BAR II/35, Tel. 463 36329

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


Arbeitsgruppe Simulation und Optimierung
 


Realisierbarkeitsstudie 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 Diplomarbeit ist die Realisierbarkeit von planaren magnetohydrodynamischen Flüssigmetall-Generatoren (LMG) als mögliche mechano-elektrische Wandler zu untersuchen. Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

- Recherche zu technischen Lösungen
- Erstellung eines technischen Konzepts
- Erstellung von Simulationsmodellen für die Berechnung
- Durchführung von Simulations- und Optimierungsberechnungen für eine spezifizierte TPM
- Auslegung und Realisierungs-Beschreibung eines LMG für eine spezifizierte TPM
- 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


Realisierbarkeitsstudie 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 Diplomarbeit ist die Realisierbarkeit eines thermischen Planarsystem (TPS) zur Beheizung und Kühlung von TPM zu untersuchen. Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

- Recherche zu technischen Gesamtsystem- und Subsystem-Lösungen

- Erstellung eines Gesamtsystem-Konzepts und Teilkonzepten für die Subsysteme

- Erstellung von Simulationsmodellen für die Subsystem- und Gesamtsystem-Berechnung

- Durchführung von Simulations- und Optimierungsberechnungen für eine spezifizierte TPM

- Auslegung und Realisierungs-Beschreibung eines TPS für eine spezifizierte TPM

- Beschreibung der wesentlichen Entwicklungsaufgaben für die 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

 

 

Vergleichstudie zu planaren mechano-elektrischen Wandlern für Kleinst-Wärmekraftmaschinen

Im Rahmen dieser Diplomarbeit sind zwei planare mechano-elektrische Wandler, einer nach dem piezoelektrischen und einer nach dem elektrostatischen Prinzip für ihre Eignung als Generator für Kleinst-Wärmekraftmaschinen (on-chip) zu untersuchen. Die elektrische Abtriebsleistung soll dabei in der Größenordnung von 5 bis 50 W liegen (wird in Konzeptphase festgelegt).
Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:
• Erstellung vergleichbarer Wandlerkonzepte (z.B. aktives Wandlervolumen oder Leistung)
• Erstellung der Ersatzschaltbilder und Simulationsmodelle (z.B. LTSpice)
• Durchführung von Simulations- und Optimierungsberechnungen
• Auswertung der Simulationsergebnisse hinsichtlich
o des Strom-/Spannungsbereichs
o der Abtriebsleistung und des Wirkungsgrads
o der Anforderungen bzgl. des thermodynamischen Kreisprozesses
o des Aufwands zur Auslegung und technischen Realisierung
 

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

 

 

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:

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

 

 

 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
 

 

Ansprechpartner:

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

 

 

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Themen für studentische Arbeiten

 

 

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Letzte Änderung:02.11.2017