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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) 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


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


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.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


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
 


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 Ab-hängigkeit 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 Funktionsmusters auf Basis eines neuartigen Pumpme-chanismus
In der modernen Medizin ist es durch extrakorporale Blutkreisläufe möglich, die Atem- und Kreis-lauf¬funktion eines Patienten zu unterstützen bzw. vollständig zu übernehmen. Als Antriebsele-ment kommen dabei je nach Anwendungsfall verschiedene Blutpumpen zum Einsatz. Speziell bei Langzeitanwendungen kommt es auf Grund der Wirkungsweise der Pumpen zu einer mechani-schen Belastung des geförderten Blutes mit der Gefahr der Hämolyse. Deshalb ist die Anwen-dung neuartiger, schonender Fördermechanismen anstrebenswert. Im Rahmen der Studienarbeit soll ein Funktionsmuster einer Blutpumpe basierend auf einem bereits vorhandenen Pumpenme-chanismus konstruiert und aufgebaut werden. Anschließend ist in experimen¬tellen Untersu-chungen ein Funktionsnachweis hinsichtlich Förderrate, Druck¬verhalten und auf das Förderme-dium einwirkende Belastungen zu erbringen. Nach Aus¬wertung der Ergebnisse sind Vorschläge für weitere Optimierungen zu unterbreiten.
 

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

 

 

 

 

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Letzte Änderung: 02.11.2017