Elektrotechnik &InformationstechnikThe first electrical engineers ...Der Fachbereich       im Überblick
ImpressumHerausgeberTechnische Universität DarmstadtDekanat FachbereichElektrotechnik und InformationstechnikGebäude S3|06...
Inhaltsverzeichnis• Einleitung ..............................................................................................
• Hochspannungstechnik (Prof. Dr.-Ing. Hinrichsen)  High-Voltage Technology .................................................
• Optische Nachrichtentechnik (Prof. Dr.-Ing. Meißner)  Optical Communications ..............................................
01  Einleitung   Der Fachbereich Elektrotechnik und Infor-   liert werden. Sie ziehen aus der ganzen Weltmationstechnik de...
02  Historie des Fachbereichs• 1882     Erster Lehrstuhl für Elektrotech-               studiengangs in Deutschland       ...
03  Forschungsschwerpunkte  und interdisziplinäre Aktivitäten   Die Arbeiten in den Fachgebieten lassen       von Qualität...
04  Studium und  Qualitätssicherung   In diesem Jahr wurde das Studienangebot   und gemeinsam mit den Rechts- und Wirt-des...
05Praktika, Seminare und Übungen sorgen da-       und der Universität Kaiserslautern gegen-für, dass die Praxis nicht zu k...
06Zahlen undFakten zum Fachbereich                  Derzeit arbeiten in den 24 Fachgebieten                des Fachbereich...
07  Es folgt eine Liste von Preisen und Ehrun-gen, die Mitarbeitern des Fachbereichs bis zumJahre 2007 verliehen wurden:• ...
08  Regelungstechnik und  Mechatronik   Der systematische Entwurf zunehmend            The increasing complexity of automa...
09Abbildung oben / Figure aboveDirekt-Methanol-Brennstoffzelle / Direct-methanol-fuel cellAbbildung unten / Figure belowFE...
10  Regelungstheorie  und Robotik  Die Forschungsaktivitäten des Fachgebie-        The research activities of the Control ...
11des Graduiertenkollegs Mixed Mode Environ-   Abbildung links / Figure leftment wird außerdem nach Möglichkeiten        R...
12  Echtzeitsysteme   Wir befassen uns in Forschung und Lehre       Our research and teaching activities aremit Sprachen, ...
13   Darüber hinaus befassen wir uns mit der      Java und C++ bis hin zu Vorlesungen überGenerierung völlig neuer und der...
14  Multimedia  Kommunikation   In Zukunft leben und arbeiten wir in einer      Seamless multimedia communications haszune...
15                                          Communication Services &                                                      ...
16  Rechnersysteme  Das Fachgebiet Rechnersysteme ist in der        The Computer Systems Group is responsibleLehre zuständ...
17                                                Kontakt  Formale Verifikationstechniken basierenauf mathematischen Verfa...
18  Integrierte  Elektronische Systeme  Das Fachgebiet Integrierte Elektronische       The Integrated Electronic Systems L...
19Streamorientierte (guaranteed through-put) Kommunikation. In unserer Forschungentwerfen wir effiziente skalierbare NoC-A...
20  Elektrische  Energieversorgung  Das Aufgabengebiet des Fachgebietes um-           The tasks of the group include the g...
21  Daraus resultieren vier Schwerpunkte derEntwicklung:  1.) Entwicklung dezentraler Erzeugungs-anlagen, wie Brennstoffze...
22  Hochspannungstechnik  Das Fachgebiet Hochspannungstechnik              The High-Voltage Laboratories are doingforscht ...
23neuen und immer höheren spezifischenelektrischen und mechanischen Beanspru-chungen der eingesetzten Betriebsmittel beide...
24  Regenerative Energien  1996 als erstes Fachgebiet für Rege-          Founded in 1996 as the first institute fornerativ...
25   Das Fachgebiet Regenerative Energien des         Projekte werden in enger KooperationInstituts für Elektrische Energi...
26  Systemführung  in Energieversorgungsnetzen  Elektrische Energieversorgungsnetze              Electrical power systems ...
27                                                 Abbildung links / Figure left                                          ...
28  Elektrische  Energiewandlung  Das Fachgebiet Elektrische Energiewand-         The Institute for Electrical Energy Conv...
29te entwickelt, gebaut und auf institutseige-   SmallHydro) oder Hybridautomobile sindnen Prüfständen erprobt. Die Entwic...
30  Mikrotechnik und  Elektromechanische Systeme  Mikrotechnische elektromechanische Sys-        Microelectromechanical sy...
31der entwickelten Technologien. Die anwen-        taktilen Displays und peristaltischendungsorientierten Forschungsthemen...
32  Mess- und  Sensortechnik  Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten          The focus of our research activities is thest...
33• Drahtlose, datenreduzierte Sensorsignal-  Übertragung durch Funkverfahren• Entwurf und Realisierung haptischer  Schnit...
34  Lichttechnik  Die Lichttechnik ist ein stark interdiszi-       The lighting technology is a very multi inter-plinär au...
35Photovoltaik, Kamera- & Displaytechnolo-       Abbildung links / Figure leftgien) als besonderen Schwerpunkt.           ...
36  Halbleitertechnik  der Mikro- und Nanoelektronik   Das Institut für Halbleitertechnik beschäf-      The Institute for ...
37stoffnanoröhrchen (Carbon Nanotube, CNT)untersucht, mit deren Hilfe man die sich ab-zeichnenden Grenzen der Miniaturisie...
38  Höchstfrequenzelektronik  Materialien mit großem und kleinem             Wide- and narrow-bandgap materials areBandabs...
39Kommunikationstechnik und Sensorik bishin zur Biomedizintechnik. Die Vorgängerdes Fachgebietsleiters waren Prof. H.L. Ha...
40  Funkkommunikation  Das Fachgebiet Mikrowellentechnik be-            The Microwave Engineering laboratory isfasst sich ...
41strukturen. Diese Funktionsmaterialien än-    Abbildung links / Figure leftdern ihre elektromagnetischen Eigenschaf-    ...
42  Optische  Nachrichtentechnik  Das Fachgebiet Optische Nachrichtentech-        The Chair Optical Communications dealsni...
43  Elektromagnetische Strahlung im THz-Bereich war lange nicht oder nur einge-schränkt nutzbar. Es existiert aber ein int...
44  Kommunikationstechnik  Das Fachgebiet Kommunikationstechnik            The Communications Engineering Lab in-erforscht...
45Entwicklung von Methoden zur Lokalisie-        projekten und kooperiert mit Industriepart-rung eines Benutzers mit Hilfe...
46  Nachrichtentechnische  Systeme  Das Forschungsgebiet des Fachgebiets            The research of Communication SystemsN...
47                          Source signal                      θ                                          Kontakt         ...
48  Signalverarbeitung  Ziel unserer Aktivitäten ist die Erfor-            The goal of our research activities is toschung...
49   Kamera         Beleuchtete,                    Menschliches Auge,               konzentrische Ringe                Ho...
50  Leistungselektronik  und Antriebsregelung   Leistungselektronik ist die Schlüsseltech-      Power Electronics is the e...
51Drehzahl auf optimal an den Prozess ange-      für industriellen Materialtransport und -Ver-passter variabler Drehzahl m...
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Br forschung auflage5_2
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Br forschung auflage5_2

969

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
969
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
9
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Br forschung auflage5_2"

  1. 1. Elektrotechnik &InformationstechnikThe first electrical engineers ...Der Fachbereich im Überblick
  2. 2. ImpressumHerausgeberTechnische Universität DarmstadtDekanat FachbereichElektrotechnik und InformationstechnikGebäude S3|06Merckstraße 25D-64283 Darmstadtdekanat@etit.tu-darmstadt.dewww.etit.tu-darmstadt.deLayout und Satz:KR3ATIV - Werbeatelier Schösser GbRwww.kr3ativ.de5. Auflage, Juni 2009, Darmstadt
  3. 3. Inhaltsverzeichnis• Einleitung ............................................................................................................ 01• Historie des Fachbereichs ..................................................................................... 02• Forschungsschwerpunkte und interdisziplinäre Akivitäten ................................... 03• Studium und Qualitätssicherung .......................................................................... 04• Zahlen und Fakten zum Fachbereich ..................................................................... 06 Die 24 Fachgebiete: Institut für Automatisierungstechnik• Regelungstechnik und Mechatronik (Prof. Dr.-Ing. Konigorski) Control Engineering and Mechatronics ................................................................... 08• Regelungstheorie und Robotik (Prof. Dr.-Ing. Adamy) Control Theory and Robotics .................................................................................. 10 Institut für Datentechnik• Echtzeitsysteme (Prof. Dr. rer. nat. Schürr) Real-Time Systems ................................................................................................ 12• Multimedia Kommunikation (Prof. Dr.-Ing. Steinmetz) Multimedia Communications ................................................................................ 14• Rechnersysteme (Prof. Dr.-Ing. Eveking) Computer Systems ................................................................................................ 16• Integrierte Elektronische Systeme (Prof. Dr.-Ing. Klaus Hofmann) Integrated Electronic Systems ................................................................................ 18 Institut für Elektrische Energiesysteme• Elektrische Energieversorung (Prof. Dr.-Ing. Balzer) Electrical Power Systems ........................................................................................ 20
  4. 4. • Hochspannungstechnik (Prof. Dr.-Ing. Hinrichsen) High-Voltage Technology ....................................................................................... 22• Regenerative Energien (Prof. Dr.-Ing. Hartkopf) Renewable Energies ............................................................................................... 24• Systemführung in elektrischen Energieversorgungsnetzen (Prof. Dr.-Ing. Stenzel) Power System Control ............................................................................................ 26 Institut für Elektrische Energiewandlung• Elektrische Energiewandlung (Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Binder) Electrical Energy Conversion .................................................................................. 28 Fachgebiet Elektrische Messtechnik• Elektrische Messtechnik (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult. Pfeiffer) Electrical Measuring Technology Institut für Elektromechanische Konstruktionen• Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme (Prof. Dr.-Ing. Schlaak) Microtechnology and Electromechanical Systems .................................................... 30• Mess- und Sensortechnik (Prof. Dr.-Ing. habil. Werthschützky) Measurement and Sensor Technology ..................................................................... 32• Lichttechnik (Prof. Dr.-Ing. habil. Khanh) Lighting Technology ............................................................................................ 34 Institut für Halbleitertechnik• Halbleitertechnik der Mikro- und Nanoelektronik (Prof. Dr. rer. nat. Schwalke) Semiconductor Technology and Nanoelectronics ...................................................... 36 Fachgebiete Hochfrequenztechnik• Höchstfrequenzelektronik (Prof. Dr.-Ing. Pavlidis) High-Frequency Electronics ................................................................................... 38• Mikrowellentechnik (Prof. Dr.-Ing. Jakoby) Microwave Engineering ......................................................................................... 40
  5. 5. • Optische Nachrichtentechnik (Prof. Dr.-Ing. Meißner) Optical Communications ....................................................................................... 42 Institut für Nachrichtentechnik• Kommunikationstechnik (Prof. Dr.-Ing. Klein) Communications Engineering ................................................................................ 44• Nachrichtentechnische Systeme (Prof. Dr.-Ing. Gershman) Communication Systems ....................................................................................... 46• Signalverarbeitung (Prof. Dr.-Ing. Zoubir) Signal Processing .................................................................................................. 48 Institut für Stromrichtertechnik und Antriebsregelung• Leistungselektronik und Antriebsregelung (Prof. Dr.-Ing. Mutschler) Power Electronics and Control of Drives .................................................................. 50 Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder• Theorie Elektromagnetischer Felder (Prof. Dr.-Ing. habil. Weiland) Computational Electromagnetics ........................................................................... 52 Fachbereich 20, Zweitmitglied im Fachbereich 18:• Integrierte Schaltungen und Systeme (Prof. Dr.-Ing. Huss) Integrated Circuits and Systems .............................................................................. 54• Anschrift und Lage der Institute ............................................................................ 56• Lageplan TU Darmstadt - Stadtmitte ..................................................................... 57
  6. 6. 01 Einleitung Der Fachbereich Elektrotechnik und Infor- liert werden. Sie ziehen aus der ganzen Weltmationstechnik der Technischen Universität Studenten nach Darmstadt. DemgegenüberDarmstadt entwickelt sich seit seiner Grün- nutzen viele deutsche Studenten die hervor-dung vor 125 Jahren getreu seinem Motto ragenden weltweiten Beziehungen des Fach-Qualität und Innovation aus Tradition: bereichs für Auslandssemester an Partner-sieben Fachgebiete wurden in Darmstadt universitäten. Das gegenseitige Anerkennenseit damals deutschlandweit erstmals aus von Leistungen und Doppelabschlussab-der Taufe gehoben, die Zahl der Veröffentli- kommen mit derzeit zehn europäischen Uni-chungen und Ehrungen sind Zeichen der versitäten machen Auslandserfahrungen oh-Innovationsfreudigkeit und der hohen ne deutlich längere Studiendauer möglich.Qualifikation der Mitarbeiter. Das Studienangebot orientiert sich an den 125-Jahr-Feier am 16.11.2007Bedürfnissen des Marktes und wird ständigangepasst, um so auch dem Fachkräfteman- Abbildung links:gel zu begegnen. Seit 2007 werden alle Stu- Begrüßung durch Dekan Prof. Hinrichsendiengänge nur noch mit den AbschlüssenBachelor of Science bzw. Master of Science Abbildung rechts:angeboten. Zwei internationale Master-Stu- Studenten informieren sich auf derdiengänge konnten bereits im Vorfeld etab- angegliederten Industrie-Kontaktmesse
  7. 7. 02 Historie des Fachbereichs• 1882 Erster Lehrstuhl für Elektrotech- studiengangs in Deutschland nik weltweit, Berufung von • 1968 K. Hasse erfindet die feldorien- Erasmus Kittler tierte Regelung, die Grundlage• 1883 Erste Fakultät für Elektro- moderner Drehstrommotoren technik weltweit und Gründung • 1972 W. Hilberg entwickelt wesent- des weltweit ersten liche Elemente und Studiengangs für Elektrotechnik den Prototyp der Funkuhr • 1977 T. Weiland entwickelt die Finite- Erste Lehrstühle in Deutschland: Integrations-Theorie • 1983 G. Sessler und D. Hohm• 1894 Nachrichtentechnik, K. Wirtz erfinden das Silizium-Mikrofon• 1914 Hochspannungstechnik, • 1988 O. Kindl und W. Langheinrich W. Petersen entwickeln die CMOS-Niedrigst-• 1954 Regelungstechnik, W. Oppelt temperatur-Technologie für• 1963 Elektromechanische Kameras der ESA Konstruktionen, C. Brader • 1990-92 Das Elektrofahrzeug Pinky ge- Stromrichtertechnik, R. Jötten winnt die Weltmeisterschaft der• 1996 Regenerative Energien, Solarmobile T. Hartkopf • 1999 Aufnahme von G. Sessler, Miter- finder des Elektret-Mikrofons, Herausragende Persönlichkeiten: in die National Hall of Fame der USA; M. Anders, E. Andresen• 1921-26 T. Schultes, Entwickler des welt- und A. Binder entwickeln weit ersten RADAR-Frühwarn- den Linear-Antrieb des Strato- systems, studiert an der TUD spheric Observatory for Infrared• 1930 Berufung von H. Busch, Astronomy (SOFIA) der NASA Begründer der Elektronenoptik • 2003 Das MIT wählt R. Isermann zu• 1952 Berufung von K. Küpfmüller, den Top Ten, deren Arbeiten die Vater der Systemtheorie der Lebens- und Arbeitswelt elektrischen Nachrichtentechnik nachhaltig verändern werden• 1964 Berufung von R. Piloty, • 2007 Technologiepreis der Eduard- Initiator des ersten Informatik- Rhein-Stiftung geht an G. Sessler
  8. 8. 03 Forschungsschwerpunkte und interdisziplinäre Aktivitäten Die Arbeiten in den Fachgebieten lassen von Qualitätsmerkmalen undsich 6 Forschungsschwerpunkten zuordnen: deren wechselseitigen Abhängigkeiten (DFG 733): Prof. Steinmetz Mikro- & Nanotechnologie • Höherfreuquente Parasitäreffekte in umrichtergespeisten elektrischen Informationstechnologie Antrieben (DFG 575): Prof. Binder • Submillimeter-Schaltungstechnik Kommunikationstechnik (externe Forschergruppe, DFG 321): Prof. Hartnagel Beschleunigertechnik Außerdem ist der Fachbereich an 10 der Elektrische Energietechnik insgesamt 13 profilbildenden Forschungs- schwerpunkten der TU Darmstadt beteiligt: Mechatronik & Automatisierungstechnik Mechatronische Systeme, E-Learning, IT-Si- cherheit, Kern- und Strahlungsphysik, Stadt- Fachbereichs- und universitätsübergrei- forschung, Graphische Datenverarbeitung,fend sind die Professoren derzeit in folgen- Nanomaterialien, Biologisch-technischeden Graduiertenkollegs oder Forschergrup- Systeme, Integrierte Verkehrssysteme sowiepen aktiv: Computational Engineering.• Infrastruktur für den elektronischen Beim letzten Punkt handelt es sich um Markt (GK 492): Prof. Steinmetz eine Graduate School im Rahmen der Exzel-• Steuerbare integrierbare Komponenten lenz-Initiative des Bundes und der Länder. der Mikrowellentechnik und Optik (GK 1037): Prof. Jakoby• Qualitätsverbesserung in E-Learning www.tu-darmstadt.de/for/verbund.tud durch rückgekoppelte Prozesse (GK 1223)• Cooperative, Adaptive and Responsive www.tu-darmstadt.de/for/ Monitoring in Mixed Mode Environments forschungsschwerpunkte.tud (GK 1362): Prof. Adamy, Prof. Steinmetz• Verbesserung von Peer-to-Peer-Systemen www.tu-darmstadt.de/for/ durch die systematische Erforschung exzellenzinitiative.tud
  9. 9. 04 Studium und Qualitätssicherung In diesem Jahr wurde das Studienangebot und gemeinsam mit den Rechts- und Wirt-des Fachbereichs restrukturiert. Kernstück schaftswissenschaften der Bachelor/Master-ist der Bachelor/Master-Studiengang Elek- Studiengang WI-ETiT. Gleich fünf Fachbe-trotechnik und Informationstechnik. In die reiche sind am Bachlor/Master-Studienganginternationalen Master-Studiengänge Infor- Computational Engineering beteiligt: nebenmation and Communication Engineering der Eletrotechnik und Informationstechnikund Electrical Power Engineering können sind dies Informatik, Maschinenbau, Mathe-sich deutsche und ausländische Studierende matik und Bauingenieurwesen.gleichermaßen einschreiben, die einenBachelor in diesem Schwerpunkt erworben Neben der reinen Wissensvermittlunghaben, der dem Bachelorabschluss Elektro- liegt ein weiterer Schwerpunkt auf dem Er-technik und Informationstechnik an der TU lernen von Arbeitstechniken. Die Studieren-Darmstadt gleichwertig ist. den befassen sich mit den Grundlagen des Projektmanagements, üben sich im Recher- Gemeinsam mit dem Fachbereich Maschi- chieren und Präsentieren und bekommennenbau wird der Bachelor/Master-Studien- Strategien zur optimalen Prüfungsvorberei-gang Mechatronik angeboten, mit dem Fach- tung an die Hand. Großer Wert wird sowohlbereich Informatik der Bachelor/Master- auf Gruppenarbeit als auch auf selbstor-Studiengang Informationssystemtechnik ganisiertes Arbeiten gelegt. Laborarbeiten,
  10. 10. 05Praktika, Seminare und Übungen sorgen da- und der Universität Kaiserslautern gegen-für, dass die Praxis nicht zu kurz kommt. seitig, um so Potential für Verbesserungen aufzudecken und gemeinsam das Ausbil- Von Studienbeginn an stehen den Studie- dungsniveau weiter zu erhöhen. Abgerun-renden mehrere PC-Pools zur Verfügung und det werden diese Maßnahmen durch einesie haben Zugriff auf die umfangreiche NTB- interne Befragung der Studenten, die seitPräsenzbibliothek des Fachbereichs, wovon 2001 regelmäßig durchgeführt wird undsie auch regen Gebrauch machen. Das Lern- durch ein direktes Feed-Back die Qualitäts-zentrum und die vielen experimentellen Ein- sicherungsprozesse stärkt.richtungen mit dazugehörigen Werkstättenergänzen das Angebot für die Studierenden. Wie gut all die Maßnahmen zur Qualitäts- verbesserung greifen, sieht man am guten Die Prüfung der akkreditierten Studien- Ruf der Absolventen der TU Darmstadt.gänge durch ein externes Institut garantiert, Beim Ranking 2007 der Wirtschaftswochedass die Programme höchste Ansprüche unter dem Titel Die Favoriten der Personal-erfüllen. Darüber hinaus bewerten sich un- chefs rangiert in der Rubrik Elektrotechnikter der Koordination der ETH Zürich seit die TU Darmstadt hinter der RWTH Aachen2000 die elektrotechnischen Fachbereiche und der Uni Karlsruhe auf Platz 3.der TU Darmstadt, der Universität Karlsruhe
  11. 11. 06Zahlen undFakten zum Fachbereich Derzeit arbeiten in den 24 Fachgebieten des Fachbereichs etwa 250 wissenschaftli- che Mitarbeiter, wovon 100 von der TUD und 150 über Drittmittel finanziert werden. Ergänzt werden sie von rund 100 Angestell- ten, die sich auf die Verwaltung und die technischen Werkstätten verteilen. Sie alle betreuen aktuell etwa 1500 Studenten. Allein in den Jahren 2000-2005 verfassten Mitarbeiter des Fachbereichs 1450 Veröf- fentlichungen und 11 Bücher, schrieben 10 Beiträge für Bücher und 40 Artikel für Maga- zine. Sie meldeten in diesem Zeitraum ins- gesamt 48 Patente an, die meist in Zusam- menarbeit mit der Industrie entstanden wa- ren. Zeitgleich organisierte der Fachbereich darüber hinaus in Darmstadt 7 nationale und 13 internationale Konferenzen. Seit 1992 erfolgten aus dem Fachbereich heraus folgende Firmengründungen: basysKom GmbH, CBL GmbH (Communi- cation by Light), CSS GmbH (Computer Si- mulation Services), CST GmbH (Computer Simulation Technology), intelligent views GmbH, KIMK GmbH, Two Chip Photonics AG und ubiqKom.
  12. 12. 07 Es folgt eine Liste von Preisen und Ehrun-gen, die Mitarbeitern des Fachbereichs bis zumJahre 2007 verliehen wurden:• DFG Leibniz-Award• 2 Max-Planck-Reseach Awards• Zahlreiche GMM-, ITG- und ETG-Auszeichnungen• Philipp-Morris-Resesarch Award• Diverse IEEE Awards• VDE-Ehrenring• US National Hall of Fame of Inventors• Top 10 MIT Technology Review• 6 IEEE Fellows und 1 ACM Fellow• American Physics Society Fellow• Ordentliches Mitglied der Akademie der Wissenschaften und Literatur zu Mainz• Auszeichnung for Excellence in Internet Research (IBM)• Erfinder des Jahres (Siemens AG)• Heinrich-Hertz Preis der TU Karlsruhe• Johann-Philipp-Reis Preis• Lise-Meitner Preis• Eugen-Hartman Preis• Technologiepreis der Eduard-Rhein-Stiftung• Distinguished Member der Cigre• Honorary Professorship der Tongji Universität, Shanghai• Honorary Professorship der China Three Gorges University, Yichang
  13. 13. 08 Regelungstechnik und Mechatronik Der systematische Entwurf zunehmend The increasing complexity of automatic con-komplexerer Automatisierungseinrichtun- trol systems in all application areas combinedgen erfordert in allen Anwendungsberei- with shorter development cycles and the in-chen auf Grund ständig kürzer werdender creasing demand regarding reliability, safetyEntwicklungszyklen sowie steigenden An- and cost efficiency require very detailed systemforderungen an die Zuverlässigkeit, Sicher- knowledge. Therefore, the Laboratory for Con-heit und Kosteneffizienz ein immer detail- trol Engineering and Mechatronics developslierteres Systemverständnis. Die Forschung new procedures for system analysis and effi-am Fachgebiet rtm zielt aus diesem Grund cient system control.auf die Entwicklung neuer, praxisgerechterVerfahren zur systematischen Systemanaly-se und gezielten Systembeeinflussung ab. Die Forschungsarbeiten des Fachgebiets abtastsystemen und Iterativ Lernenden Re-rtm orientieren sich möglichst eng an aktu- gelungen. Weitere Forschungsschwerpunkteellen und zukünftigen Anwendungsfeldern liegen im Bereich der Fahrdynamikregelungauf dem Gebiet der Mechatronik. Der zen- sowie der Entwicklung linearer und nichtli-trale Forschungsschwerpunkt liegt daher auf nearer Mehrgrößenregelungen.der Modellierung, Analyse und Regelungkomplexer mechatronischer Systeme. An- Der neue Forschungsschwerpunkt örtlichwendungsgebiete sind neben der Automo- verteilte Systeme schließt hier direkt an.bilindustrie auch klassische Gebiete des Ma- Örtlich verteilte Systeme werden durch im-schinenbaues wie die Regelung und Steue- mer komplexere Finite Elemente Modellerung von Werkzeugmaschinen, Produktions- beschrieben. Diese für die Regelungstechnikanlagen und Prüfständen. Hinzu kommen nutzbar zu machen, ist eine Herausforde-neue Forschungsgebiete wie die Medizin- rung für die Zukunft, der wir uns stellen. Intechnik sowie die Regelung und Optimie- Zusammenarbeit mit anderen Universitätenrung von verfahrenstechnischen Anlagen. beteiligen wir uns so z.B. aktiv an der Ent-Das Fachgebiet beschäftigt sich u.a. mit dem wicklung der Direkt-Methanol-Brennstoff-Entwurf robuster Regelungen, Multiraten- zelle.
  14. 14. 09Abbildung oben / Figure aboveDirekt-Methanol-Brennstoffzelle / Direct-methanol-fuel cellAbbildung unten / Figure belowFEM-Modell als Basis für die modellbasier-te Regelung von Werkzeugmaschinen /FEM-model as basis for model-basedcontrol of machine toolsKontaktFachgebietRegelungstechnik und MechatronikProf. Dr.-Ing. Ulrich KonigorskiTel.: 06151 16 - 3014rtm@iat.tu-darmstadt.dewww.rtm.tu-darmstadt.de/
  15. 15. 10 Regelungstheorie und Robotik Die Forschungsaktivitäten des Fachgebie- The research activities of the Control Theorytes Regelungstheorie und Robotik (rtr) kon- and Robotics Lab (rtr) are focused on the areaszentrieren sich auf die Bereiche Regelungs- of control and systems theory, mobile and hu-technik und Systemtheorie, mobile und hu- manoid robotics, and automotive engineering.manoide Robotik sowie Automobiltechnik. Im Bereich Regelungstheorie wird an Im Forschungsfeld Robotik werden kogni-schnellen, robusten Regelungen geforscht, tive Systeme für Roboter erforscht. Diese er-bei denen eine nahezu zeitoptimale Ausre- möglichen es Robotern durch Nachbau undgelung und Robustheit gegenüber Parame- Simulation von Gehirnstrukturen, z. B. beimteränderungen erzielbar ist. Gleichzeitig Hören und Sehen, mit ihrer Umwelt zu in-hält sich der Entwurfsaufwand in vertretba- teragieren. Insbesondere die Entwicklungren Grenzen, so dass diese Regelverfahren humanoider Roboter und ihrer mentalenauch für die Praxis geeignet sind. Anwen- Fähigkeiten sind eines der großen Abenteu-dungsbeispiele sind Kranregelungen, Hy- er der Ingenieurwissenschaften. Im Rahmendraulikregelungen, Magnetlagerregelungenund U-Bootregelungen. Außerdem ist dasFachgebiet an der Entwicklung der Regelungfür das neue Synchrotron der GSI beteiligt. Ein weiterer Schwerpunkt sind rekurrenteFuzzy-Systeme. Diese eignen sich zur Nach-bildung von menschlichen Denkprozessenmit Dynamik und ihrem industriellen Ein-satz in Automatisierungssystemen. Nebender Verwendung im technischen Bereich, z.B. beim Stranggießen in der Stahlindustriewerden rekurrente Fuzzy-Systeme zur Mo-dellierung betriebswirtschaftlicher Prozesseund ökologischer Systeme genutzt.
  16. 16. 11des Graduiertenkollegs Mixed Mode Environ- Abbildung links / Figure leftment wird außerdem nach Möglichkeiten Roboterkopf / Robot Headder alternativen Kommunikation und Koor-dination von Multi-Agenten Systemen (Ro- Abbildung oben / Figure aboveboterteams) geforscht. Leitwarte / Control Room Im Bereich Automobiltechnik wird an kog-nitiven Fahrerassistenzsystemen und Me- Kontaktthoden zur automatischen Prüfplanerstel-lung in der Endfertigung gearbeitet. DesWeiteren ist die Modellierung und Regelung Fachgebietvon Dieselmotoren ein Forschungsgegen- Regelungstheorie und Robotikstand. Diese Themen laufen in direkter Ko-operation mit Automobilherstellern. Prof. Dr.-Ing. Jürgen Adamy Tel.: 06151 16 - 3442 jadamy@rtr.tu-darmstdt.de www.rtr.tu-darmstadt.de
  17. 17. 12 Echtzeitsysteme Wir befassen uns in Forschung und Lehre Our research and teaching activities aremit Sprachen, Werkzeugen und Methoden, focused on languages, tools, and methods thatdie vornehmlich für die Entwicklung tech- are mainly used for the development of tech-nischer Systemsoftware eingesetzt werden. nical system software. For this purpose com-Im Mittelpunkt steht dabei die Gestaltung prehensive model-driven software develop-durchgängiger Entwicklungsprozesse sowie ment processes are studied that integrate dif-die Integration verschiedener Paradigmen ferent modeling paradigms (data-flow-, rule-,zur modellgetriebenen Entwicklung von object- and component-oriented).Software (datenflussorientiert, regelorien-tiert, objektorientiert, komponentenorien-tiert). Modellgetriebene Softwareentwick- proprietären Modellierungsansätzen einzel-lung gilt heute in vielen Domänen wie der ner Hersteller. Zur Analyse und Manipula-Automobilindustrie als die Schlüsseltechno- tion großer Modellfamilien werden formalelogie für die effektivere Entwicklung immer Ansätze basierend auf Graphtransformatio-komplexer werdender Steuerungen einge- nen eingesetzt.betteter sicherheitskritischer Systeme. Fürdie präzise Beschreibung der dabei einge-setzten visuellen Modellierungssprachen,ihre Anpassung an bestimmte Domänen undihre Integration zu hybriden Sprachfamilienwerden Ansätze herangezogen, die nebenden allgemein üblichen klassendiagramm-und logikbasierten Beschreibungsmittelnauch regelbasierte Anteile umfassen. Als Mitglied der OMG (Object Manage-ment Group) setzen wir dabei auf die Kombi-nation von Industrie-standards wie UML mit
  18. 18. 13 Darüber hinaus befassen wir uns mit der Java und C++ bis hin zu Vorlesungen überGenerierung völlig neuer und der Anpas- Qualitätssicherungsmaßnahmen und Kon-sung kommerzieller Softwareentwicklungs- zepten zur Entwicklung von Echtzeitsyste-werkzeuge an bestimmte Domänen mit Hil- men.fe sogenannter Meta-CASE-Tools. Dabei wer-den sowohl die Entwicklung neuer Soft-waresysteme als auch die Modernisierungsogenannter Legacy-Software unterstützt.Hierfür werden Werkzeugverbunde auf Ba- Abbildung links / Figure leftsis von Client-/Server- und P2P-Konzepten Studentisches Projekt: Automotive Hard-konzipiert und realisiert, die die systemati- ware- und Software-Entwicklung imsche Erzeugung, Analyse, Transformation Maßstab 1:10 / Student project: Automotiveund Vernetzung (Traceability) verschiedens- hardware and software developmentter Entwicklungsartefakte wie Anforde- on a scale of 1:10rungsdokumente, ausführbare Modelle,Testfälle etc. gestatten. Abbildung rechts / Figure right Diplomarbeit: Modellgetriebene Entwick- lung einer Verdecksteuerungs-Software / Master Thesis: Model-driven development of convertible top controller software Kontakt Fachgebiet Echtzeitsysteme In der Lehre ist unser Fachgebiet für diepraxisnahe Software-Engineering-Ausbil- Prof. Dr. rer.nat. Andy Schürrdung von Ingenieuren verschiedenster Stu- Tel.: 06151 16 - 6940diengänge verantwortlich. Unser Angebot andy.schuerr@es.tu-darmstadt.dereicht dabei von Programmierpraktika für www.es.tu-darmstadt.de
  19. 19. 14 Multimedia Kommunikation In Zukunft leben und arbeiten wir in einer Seamless multimedia communications haszunehmend vernetzten Welt, in der Men- the potential to create a future where peopleschen, aber auch verschiedenste, teilweise from all over the world, as well as minia-miniaturisierte Systeme, untereinander und turized systems, are able to collaborate andmit uns kommunizieren. Wir werden stän- communicate independently, regardless ofdig und überall, bewusst und unbewusst, geographical constraints. At any time we willkommunizieren, ohne uns Gedanken über be able to communicate anywhere withoutdie Kommunikationsmechanismen und -sys- caring about neither communication mecha-teme zu machen. Das Fachgebiet Multime- nisms nor systems. The Multimedia Commu-dia Kommunikation gestaltet diese vernetz- nications Lab contributes to this vision ofte Welt in Richtung der nahtlosen Kommuni- seamless multimedia communications.kation - seamless communications - mit. Um diesem Ziel näher zu kommen unter- medialen und kontextbewussten Anwen-suchen wir grundlegende Fragestellungen dungen, u.a. für Internet Telefonie, unter-im Bereich der Kommunikationsnetze. Mit stützt. Hierfür stellen wir sowohl grundle-theoretischen und praktischen Arbeiten auf gende Mechanismen als auch Plattformendem Gebiet der Netzmechanismen erfor- zur Verfügung.schen wir die Grenzen der Leistungsfähig-keit des heutigen Internets und erarbeiten Die Bereitstellung und Nutzung von (imVorschläge für zukünftige Netzarchitektu- Web 2.0 auch nutzererzeugten) Inhalten istren. Einen hohen Stellenwert nimmt hierbei zunehmend Bestandteil der Kommunikationdie Peer-to-Peer Technologie ein. Wir un- und Kooperation über Netze. Im Bereichtersuchen die Dienstgüte, Verlässlichkeit Knowledge Media liegt unser Fokus dabeiund Sicherheit in heterogenen Netzen und auf Inhalten, die im Bereich Lernen und Wis-legen einen weiteren Schwerpunkt unserer sensmanagement genutzt werden. FragenArbeiten auf drahtlose Mesh-Sensor- und der Qualitätssicherung, der Wiederverwen-Ad hoc- Netze. Die durch die genannten dung und des kontextabhängigen Auffin-Netze ermöglichte ubiquitäre Kommunika- dens von Informationen und Wissensdoku-tion wird durch die Betrachtung von multi- menten stehen im Zentrum unserer For-
  20. 20. 15 Communication Services & Dependability & Security Ubiquitous Communications E-Business & E-Finance Network Mechanisms Quality of Service, IP Telephony Mobile Networking E-Learning Workflows Peer-to-Peer Networking IT Architectures Knowledge Media Application Areas Fundamentals Research Areasschungsarbeiten. Abbildung / Figure Forschungsthemen am Lehrstuhl / IT Architekturen sind erforderlich, um KOMs research areasmit der Komplexität von IT umgehen zukönnen und agile Geschäftsprozesse zu un-terstützen. In diesem Kontext gewinnt dasParadigma der Serviceorientierten Architek-turen (SOA) immer mehr an Bedeutung. KontaktSOA identifiziert Web Services als grund-sätzliche Bausteine, mit denen flexible Lö-sungen und Prozesse erstellt werden kön- Fachgebietnen. Management, Evaluation und Dienst- Multimedia Kommunikationgüte von Web Services sind dafür essentiell. Prof. Dr.-Ing. Ralf Steinmetz Tel.: 06151 16 - 6150 Ralf.Steinmetz@KOM.tu-darmstadt.de www.kom.tu-darmstadt.de/
  21. 21. 16 Rechnersysteme Das Fachgebiet Rechnersysteme ist in der The Computer Systems Group is responsibleLehre zuständig für die Grundausbildung for the teaching of courses in digital designauf den Gebieten der Digitaltechnik und der and computer architecture. The main researchRechnerarchitektur. In der Forschung liegt area is the development of innovative verifi-der Schwerpunkt auf der Entwicklung inno- cation techniques for complex digital systems.vativer Verifikationsmethoden für komplexedigitale Systeme. Moderne Prozessoren sind aus Hundert- Die Ausbildung durch das Fachgebiettausenden von logischen Gattern und Spei- Rechnersysteme umfasst Grundlagen logi-cherelementen aufgebaut. Ihr innerer Auf- scher Schaltungen, Organisationsprinzipienbau (ihre Architektur) unterliegt einem komplexer Rechnersysteme sowie Entwurfs-ständigen Wandel und wird zunehmend verfahren für eingebettete Systeme.komplexer. Durch die Fortschritte der Rech-nerarchitektur, der Halbleitertechnologie In der Forschung liegt der Schwerpunktund der Compilertechnik steigt die Leis- auf der Entwicklung formaler Verifikations-tungsfähigkeit moderner Prozessoren jähr- methoden. Da durch die weite Verbreitunglich um etwa 60%. Die Kosten der Rech- von Rechnersystemen wir alle zunehmendenleistung sind entsprechend dramatisch abhängig werden von dem korrekten Fun-gesunken. Dies hat dazu geführt, dass Pro- ktionieren dieser Systeme, gibt es ein sehrzessoren nicht nur in PCs benutzt werden, starkes Interesse an Methoden, mit denensondern als Mikrocontroller, Digitale Signal- sich die Korrektheit einwandfrei nachweisenprozessoren, usw. allgegenwärtig geworden lässt. Ferner enthalten hochintegrierte Bau-sind (ubiquitäres Rechnen). Beispiele sind steine wie z.B. moderne Prozessoren vieleMobiltelefone, Herzschrittmacher, Anti- hunderttausend Bauelemente, müssen aberblockiersysteme und andere eingebettete vor der Fertigung frei von EntwurfsfehlernSysteme, die Computer enthalten, aber nicht sein, um teure Entwurfsiterationen zu ver-als solche erscheinen. meiden. Ein danach entdeckter Fehler führt zu kostspieligen Rückrufaktionen fehlerhaf- ter Chips (Pentium-Bug).
  22. 22. 17 Kontakt Formale Verifikationstechniken basierenauf mathematischen Verfahren, mit denendie Korrektheit einer Schaltung positiv nach- Fachgebietgewiesen werden kann. Bei allen modernen RechnersystemeProzessoren werden diese Techniken auf derEbene logischer Gatterschaltungen inzwi- Prof. Dr.-Ing. Hans Evekingschen eingesetzt, und die Weitentwicklung Tel.: 06151 16 - 2076und Verbesserung dieser Techniken ist zen- eveking@rs.tu-darmstadt.detrales Forschungsziel. www.rs.e-technik.tu-darmstadt.de/
  23. 23. 18 Integrierte Elektronische Systeme Das Fachgebiet Integrierte Elektronische The Integrated Electronic Systems LabSysteme führt anwendungsorientierte For- focuses research on analog and digital circuitsschung auf dem Gebiet der analogen und and systems, and related electronic designdigitalen Schaltungen und Systeme, sowie automation. Currently the main researchderen Entwurfsverfahren durch. focus is on Analog reconfigurable circuits, Systems-on-Chip, Systems-in-a-Package and Circuit Design for New Evolving Technologies. Folgende Forschungsschwerpunkte beste-hen derzeit: Analoge rekonfigurierbare Schaltungen Konfigurierbare analoge Schaltungenstellen für bestimmte Anwendungen einesinnvolle Alternative zum Analogentwurfintegrierter Schaltungen dar. Wir entwi-ckeln analoge dynamisch-rekonfiguierbareSchaltungen mit dem Ziel der massivenBeschleunigung der Verifikation IntegrierterSchaltungen. Systems-on-Chip (SoC) Moderne SoCs benötigen effiziente on- Abbildung oben / Figure aboveChip-Kommunikationsarchitekturen. Net- Multiprozessor SoC mit Network-on-Chipworks-on-Chip (NoC) bieten eine Lösung (NoC) Kommunikation (Mesh-Topologie) /dieser Problemstellung und erlauben eine Multiprocessor SoC with Network-on-Chippaketorientierte (best-effort) und eine (NoC) Communication (Mesh-Topologie)
  24. 24. 19Streamorientierte (guaranteed through-put) Kommunikation. In unserer Forschungentwerfen wir effiziente skalierbare NoC-Architekturen, heterogene Multiprozessor-systeme und rekonfigurierbare SoC-Archi-tekturen, welche auf FPGA-basierten Proto- Abbildung oben / Figure abovetypen realisiert werden. 3D Chip Stack Systems-in-a-Package Die on-Chip Integration von Speicher beispeicherintensiven ICs wird bei Technolo-gieknoten unterhalb 65 nm zunehmendproblematischer, da SRAM-Zellen bei diesenStrukturgrößen schlecht skalieren. Wir un-tersuchen den Aspekt der effizienten Anbin-dung von skalierbarem DRAM-Speicher anLogikschaltungen in einem 3D-Gehäuse. Schaltungsentwurf für neue Abbildung oben / Figure above Technologien 300 mm & 200 mm Wafers Im Bereich preiswerter Massenprodukte Kontaktund großflächiger Applikationen könnenbasierend auf drucktechnisch hergestelltenSchaltungen (Printed Electronics) völlig Fachgebietneue Anwendungsfelder erschlossen wer- Integrierte Elektronische Systemeden. Wir forschen an geeigneten Bauele-mentmodellen sowie an der Auswahl geeig- Prof. Dr.-Ing. Klaus Hofmannneter Schaltungsstrukturen für diese neuen Tel: 06151 16 - 4938Technologien. Klaus.Hofmann@ies.tu-darmstadt.de www.ies.tu-darmstadt.de
  25. 25. 20 Elektrische Energieversorgung Das Aufgabengebiet des Fachgebietes um- The tasks of the group include the genera-fasst die Erzeugung, Übertragung und Ver- tion, transmission and distribution of electri-teilung elektrischer Energie. Das Ziel besteht cal energy. The main goal is to transfer anddarin, die elektrische Energie mit geringen distribute the electrical energy from gene-Verlusten und damit ressourcenschonend rators to the consumers under low loss, re-und wirtschaftlich von den Erzeugungs- source-saving and economical conditions.schwerpunkten bis zu den Verbrauchern zuübertragen bzw. zu verteilen. Die heutige Netzstruktur ist durch eineüberwiegende Erzeugung in zentralenGroßkraftwerken gekennzeichnet. Zukünf-tig werden erneuerbare Energien neueStrukturen mit neuen Übertragungsmög-lichkeiten erfordern. Bild rechts zeigt mögli-che Standorte von Offshore-Windparks unddie Verbrauchsschwerpunkte in Deutsch-land. Bei verteilter Erzeugung ist der Einsatzvon optimierenden Energiemanagementsys-temen notwendig. Durch dezentrale Ein-speisungen ist die Lastflussrichtung nichtmehr fest vorgegeben, was neue Sekundär-technik zur sicheren Fehlererkennung erfor-dert. Aufgrund der Altersstruktur der einge-setzten Betriebsmittel sind in den nächstenJahren einige große erhebliche Investitio-nen notwendig, die sowohl hohe Personal-als auch Finanzressourcen beanspruchen.
  26. 26. 21 Daraus resultieren vier Schwerpunkte derEntwicklung: 1.) Entwicklung dezentraler Erzeugungs-anlagen, wie Brennstoffzellen und Mikrotur-binen, zusammen mit der Möglichkeit dergleichzeitigen Erzeugung thermischer En-ergie. In Wind- und Photovoltaikanlagen er-zeugte Energie unterliegt Schwankungen,so dass Speicher an Bedeutung gewinnen. 2.) Auf den Neubau einzelner Leitungenkönnte verzichtet werden, wenn Klimabe-dingungen (Temperatur, Wind) bei der Fest-legung der Übertragungsleistung berück- 4.) Entwicklung von kurz- und langfristi-sichtigt würden. Monitoringsysteme könn- gen Investitions- und Instandhaltungsstrate-ten eine Überwachung der Netzsicherheit gien für die eingesetzten Betriebsmittel, z. B.mit Hilfe neuer Informationstechnik ermög- einer freiluftisolierten Schaltanlage (Bildlichen. oben) unter Beibehaltung der hohen Versor- gungszuverlässigkeit. 3.) Der Vorteil von leistungselektronisch-en Betriebsmitteln liegt in der dynamischenAnpassung von Lastflüssen in Netzen, um ei- Kontaktne Überlastung von einzelnen Leitungen zuvermeiden. Diese Betriebsmittel werden mitdem Begriff FACTS (Flexible AC-Transmis- Fachgebietsion Systems) umschrieben und es ist anzu- Elektrische Energieversorgungnehmen, dass diese Betriebsmittel zu wich-tigen Stellgliedern hinsichtlich der Regelung Prof. Dr.-Ing. Gerd Balzerund Steuerung von Netzen werden. Tel.: 06151 16 - 4852 gerd.balzer@eev.tu-darmstdt.de www.eev.e-technik.tu-darmstadt.de
  27. 27. 22 Hochspannungstechnik Das Fachgebiet Hochspannungstechnik The High-Voltage Laboratories are doingforscht auf den Gebieten Elektrische Isolier- research in the fields of electrical insulationsysteme, Blitz- und Überspannungsschutz, systems, lightning and overvoltage protection,Vakuumschalttechnik sowie Diagnostik und vacuum switchgear technology and conditionZustandsbewertung. Es verfügt dazu über monitoring. This is supported by a variety ofeine überdurchschnittlich gute Ausstattung state-of-the-art test facilities for high-voltage,an Hochspannungs-, Hochstrom- und Lang- high-current and long-time environmentalzeit-Klima-Versuchseinrichtungen. testing. Die Hochspannungstechnik beschäftigtsich mit den technischen Problemen, die imZusammenhang mit dem natürlichen Auf-treten, der Erzeugung, der Anwendung undder Messung hoher Spannungen auftreten.Ihre größte Bedeutung hat sie für die elek-trische Energieversorgung erlangt. Die heu-te selbstverständliche, kostengünstige undqualitativ hochwertige Bereitstellung elek-trischer Energie zu jeder Zeit und an prak-tisch jedem Ort wäre ohne den Einsatz unddie Beherrschung hoher Spannungen un-denkbar. Zukünftige Fernübertragungenwerden bei Wechselspannungen von bis zuüber 1200 kV und Gleichspannungen von biszu 800 kV erfolgen. Sowohl diese Tendenzhin zu höheren Spannungsebenen als auchdie für eine kommende dezentrale elektri-sche Energieversorgung erforderliche Um-strukturierung und Kompaktierung derEnergieversorgungssysteme führen zu
  28. 28. 23neuen und immer höheren spezifischenelektrischen und mechanischen Beanspru-chungen der eingesetzten Betriebsmittel beidem gleichzeitigen Ziel erhöhter Zuverläs-sigkeit und Lebensdauer. Das FachgebietHochspannungstechnik stellt sich diesenHerausforderungen durch schwerpunkt-mäßige Forschung auf den Gebieten Multi-funktionale Elektrische Isoliersysteme,Blitz- und Überspannungsschutz, Vakuum-schalttechnik, Diagnostik und Zustandsbe-wertung. Es verfügt dazu unter anderemüber ein akkreditiertes Höchstspannungs-prüffeld für dielektrische Prüfungen an Be-triebsmitteln bis in die 800-kV-Ebene (1 MV Abbildung links / Figure leftWechselspannung, 3 MV Blitzstoßspannung, 3,2-MV-Stoßspannungsgenerator / 3.2 MV1,8 MV Schaltstoßspannung, 600 kV Gleich- impulse voltage generatorspannung), ein umfangreiches Stoßstrom-labor (200 kA), einen synthetischen Schalt- Abbildung oben / Figure aboveleistungsprüfkreis für Mittelspannungs- Stoßstromlabor / impulse current labschaltgeräte (35 kA / 200 kV) sowie mehrerebegehbare Salznebelprüfkammern. DasLehrangebot umfasst Vorlesungen über KontaktGrundlagen der Elektrotechnik und Infor-mationstechnik, Hochspannungstechnik,Überspannungsschutz und Isolationskoor- Fachgebietdination, elektromagnetische Verträglich- Hochspannungstechnikkeit, Energiekabelanlagen, Schaltgeräte und-anlagen, Hochspannungs- Versuchs- und Prof. Dr.-Ing. Volker HinrichsenMesstechnik und gewerblichen Rechts- Tel.: 06151 16 - 2529schutz sowie diverse Praktika und Projekt- hinrichsen@hst.tu-darmstadt.deseminare. www.hst.tu-darmstadt.de
  29. 29. 24 Regenerative Energien 1996 als erstes Fachgebiet für Rege- Founded in 1996 as the first institute fornerative Energien in Deutschland gegrün- renewable energy in Germany, the group ofdet, arbeiten Professor Hartkopf und seine Prof. Hartkopf engages in research and de-Mitarbeiter an der Entwicklung von Wand- velopment of energy converters for renewablelertechnologien für Regenerative Energien, energies. A second focus is on the efficient useder effizienten Nutzung von thermischer of thermal and electrical energy and grid inte-und elektrischer Energie und der Netzinte- gration of renewable power sources.gration erneuerbarer Energiequellen.
  30. 30. 25 Das Fachgebiet Regenerative Energien des Projekte werden in enger KooperationInstituts für Elektrische Energiesysteme be- sowohl mit Partnern in der Industrie und in-fasst sich seit 1996 als erster Lehrstuhl in ternationalen Forschungsinstituten als auchDeutschland mit der Forschung und Ent- mit anderen Fachbereichen der TUD durch-wicklung von Verfahren zur Nutzung rege- geführt. In Zusamenarbeit mit dem Fachbe-nerativer Energiequellen, insbesondere zur reich Architektur und der TU-München ent-Erzeugung elektrischer Energie. Neben der stand so beispielsweise ein energieautarkesmöglichst effektiven Umwandlung von Solarhaus, bei dem innovatives Design mitWind und Sonne in technisch nutzbare Ar- aktuellster Technik verknüpft wurde undbeit werden auch Möglichkeiten zur verbes- welches beim Wettbewerb Solar Decathlonserten Integration erneuerbarer Energien in in Washington den ersten Platz belegte.das Stromnetz - zum Beispiel durch Speicher- untersucht. Ein weiterer Fokus liegt auf dereffizienten Verwendung elektrischer undthermischer Energie, wozu auch Brennstoff-zellen und die Kraft-Wärme-Kopplung ge-hören. Diese Themen werden im Rahmender Vorlesungen Regenerative Energien und Abbildung / FigureRationelle Energieverwendung den Studen- Solar Decathlon Haus / Solar Decathlonten des Studiengangs Elektro- und Informa- Buildingtionstechnik (etit) vermittelt. Weitere Lehr-veranstaltung und Praktika beschäftigensich mit den Gebieten Windkraft, Brenn- Kontaktstoffzellen und Photovoltaik. Derzeit forschen sechs wissenschaftliche FachgebietMitarbeiter unter Leitung von Professor Regenerative EnergienHartkopf an einem breiten Spektrum un-terschiedlicher Themen, von Windkraft über Prof. Dr.-Ing. Thomas HartkopfBrennstoffzellen und Stirlingmotoren bis zu Tel.: 06151 16 - 2567druckluftbasierten Speichertechnologien. thomas.hartkopf@re.tu-darmstadt.de www.re.e-technik.tu-darmstadt.de
  31. 31. 26 Systemführung in Energieversorgungsnetzen Elektrische Energieversorgungsnetze Electrical power systems must be watched,müssen beobachtet, kontrolliert und geführt checked and controlled. New problem defini-werden. Bei einem steigenden Anteil an Er- tions give up at an increasing share in pro-zeugungseinheiten, die von dem jeweiligen duction units which depend on the supply ofAngebot an regenerativen Energieträgern regenerative sources of energy for the oper-abhängen, ergeben sich neue Problemstel- ation of these nets. Island systems, which arelungen für den Betrieb dieser Netze. Gleich- provided exclusively from small Photovoltaiczeitig werden auch Inselnetze entstehen, die power plants in combination with storageausschließlich aus kleinen Photovoltaikan- facilities will become important at the samelagen im Verbund mit Speichereinrichtun- time, too.gen versorgt werden. Im 21. Jahrhundert müssen aufgrund der stattfinden. Damit die Versorgung zu jedersich verknappenden Energieträger wie Erd- Zeit sichergestellt werden kann, muss Ener-gas, Erdöl, Kohle und Uran sowie durch die gie zwischengespeichert werden. Die Aus-CO2-Ausstoß bedingte Klimaveränderung wahl von optimalen Kombinationen von Er-neue Wege in der Energieversorgung einge- zeugungseinheiten und Energiespeichern istschlagen werden. Neben verbesserten kon- zu ermitteln. Zur Unterstützung einer zuver-ventionellen Kraftwerken werden in dennächsten Jahren große Windparks zum Ein-satz kommen. Der wachsende Anteil solcherOffshore Anlagen stellt neue Anforderun-gen an die Netzbetreiber. EntsprechendeKonzepte sind zu erarbeiten, wie Erzeu-gungseinheiten, die von schwer vorhersag-baren Energiequellen abhängen, in das be-stehende Netz eingefügt werden können.Andererseits wird eine Ergänzung durchkleine dezentrale Einheiten, die eine bessereAusnutzung der Brennstoffe ermöglichen,
  32. 32. 27 Abbildung links / Figure left Solaranlage / Photovoltaic power system Abbildung rechts / Figure right Offshore Windkraftwerke / Offshore wind farm (Quelle: Siemens)lässigen Netzführung sind angepasste, mo-derne Kommunikationssysteme notwendig.Zur Beurteilung der Güte der Netze sind Kri-terien zu erarbeiten, die eine Klassifizierungder Netzqualität erlauben. In der Lehre werden folgende Veranstal-tungen angeboten: Kontakt in Deutsch:• Elektrotechnik und Informationstechnik 1 Fachgebiet Systemführung in Englisch: in Energieversorgungsnetzen• Netz-und Stationsleittechnik• Netzberechnung Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stenzel• Seminare zur Netzplanung, Transiente Tel.: 06151 16 - 2852 Vorgänge in Energieversorgungsnetzen juergen.stenzel@eev.tu-darmstadt.de und zur Energieversorgung der Zukunft www.eev.e-technik.tu-darmstadt.de/cms/
  33. 33. 28 Elektrische Energiewandlung Das Fachgebiet Elektrische Energiewand- The Institute for Electrical Energy Conver-lung beschäftigt sich mit elektrischen Ma- sion deals with modern electrical machines,schinen, Antrieben und Bahnen. Das Spek- drives and railways. The entire range fromtrum reicht vom Low-Cost-Kleinantrieb bis low-cost small power motors to large scalehin zu den Größstgeneratoren in Kraftwer- power generators up to 1800 MW is covered.ken mit sehr hohen Leistungen bis zu 1800MW. Das Fachgebiet Elektrische Energiewand-lung am gleichnamigen Institut beschäftigtsich in Lehre und Forschung mit elektrischenMaschinen, Antrieben und Bahnen. Die Weltder elektrischen Maschinen und Antriebe istsehr vielseitig. Sie reicht vom Low-Cost-Kleinantrieb mit wenigen Watt, wie er imAutomobil- und Haushaltsbereich einge-setzt wird, bis hin zu den Größstgeneratorenin Kraftwerken mit sehr hohen Leistungen(etwa bis zu 1800 MW). Verbindet man die-se Maschinen mit moderner Leistungselek- machinen, magnetgelagerte Hochdrehzahl-tronik, so kann dies beispielsweise bei den antriebe und Linearmotorkonzepte oder ro-elektrischen Bahnen eine höhere Leistung buste geschaltete Reluktanzmotoren. Derbei geringerem Gewicht, erhöhtem Wir- Einsatzbereich dieser Maschinen reicht vonkungsgrad und hoher Reisegeschwindigkeit Werkzeugmaschinen über Bahn- und Auto-ermöglichen. Neue Werkstoffe wie Hochen- mo-bilantriebe bis hin zu Sonderanwendun-ergie-Permanentmagnete, hochfeste Kunst- gen wie z.B. einem Teleskopantrieb im Flug-stoffe (z.B. Kohlefaser), neue Leiterwerk- zeug.stoffe (z.B. Hochtemperatur-Supraleiter)ermöglichen neuartige Energiewandler- In der Forschung werden in KooperationKonzepte wie kompakte Transversalfluss- mit Industriepartnern neue Antriebskonzep-
  34. 34. 29te entwickelt, gebaut und auf institutseige- SmallHydro) oder Hybridautomobile sindnen Prüfständen erprobt. Die Entwicklung weitere Schwerpunkte.von Antrieben mit hoher Leistungsdichtedurch Zahnspulen- und Permanentmagnet- Aufgabe der Lehre ist es, die fundamenta-technik, magnetgelagerte Hochdrehzahlan- len Grundgesetze der Wirkungsprinzipientriebe und speziell lagerlose Motoren sowie elektrischer Energiewandler zu vermitteln.von neuartigen Komponenten für die elek- In zahlreichen Praktika können die Stu-trische Traktion wie getriebelose Direktan- dierenden die erworbenen theoretischentriebe und supraleitende Loktransforma- Kenntnisse anwenden und mit vielfältigentoren wird gemeinsam mit der Industrie Messungen veranschaulichen und vertiefen.durchgeführt. Die Simulation und der Ent-wurf von Generator- und Antriebssystemenz.B. für regenerative Energien (Wind und Abbildung links / Figure left Lagerloser Hochdrehzahlmotor 500 W, 60000/min / Bearingless high speed motor 500 W, 60000/min Abbildung rechts / Figure right Supraleiter-Loktranformator 1 MVA / Super-conducting loco transformer 1 MVA Kontakt Fachgebiet Elektrische Energiewandlung Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Andreas Binder Tel.: 06151 16 - 2867 abinder@ew.tu-darmstadt.de www.ew.e-technik.tu-darmstadt.de
  35. 35. 30 Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme Mikrotechnische elektromechanische Sys- Microelectromechanical systems are used toteme dienen der Wandlung von elektrischen transform electrical energy into mechanicalin mechanische Größen und umgekehrt. Die work and the other way round. The MicroMikrosystemtechnik erschließt durch die System Technology emerges the field of ap-Verknüpfung von mechanischen, optischen plications due to the integration of actuatorsund fluidischen Elementen immer mehr An- and electrical, mechanical, fluidic or opticalwendungsgebiete. Diese Entwicklung wird elements. This evolution is advanced by thedurch die fortschreitende Miniaturisierung ongoing miniaturisation process.weiter vorangetrieben. Im Vordergrund der Forschungsarbeitenstehen Design und technologische Realisie-rung von Mikrosystemen und die Erarbei-tung neuer Fertigungsverfahren der Mikro-strukturierung sowie der mechanischen Prä-zisionstechnik. Im eigenen Reinraumlaborfür Mikrotechnik werden neue Mikrofer-tigungsverfahren für miniaturisierte elek-tromechanische Systeme und Mikroaktorenentwickelt, die u.a. auf der elektrothermi-schen und elektrostatischen Wandlung be-ruhen:• Mehrlagen-Oberflächen-Mikromechanik und mehr als hundert Schichten auf der Basis von Dickschichtresisten und • Mikro-Nano-Integration mit nanoskaligen der anschließenden mikrogalvanischen Materialien zur Funktionserweiterung Abformung in Opferschichttechnik• Herstellungstechnologie für gestapelte Der enge Austausch zwischen Prozessent- dielektrische Elastomeraktoren (DEA) wicklung und Technologieanwendung ge- mit Einzelschichtdicken kleiner 20 µm währleistet ein hohes Anwendungspotenzial
  36. 36. 31der entwickelten Technologien. Die anwen- taktilen Displays und peristaltischendungsorientierten Forschungsthemen sind Pumpen sowie Fluidsystemenauf die Auslegung und Realisierung von • Miniaturisierte Positioniersystemeelektromechanischen Teilkomponenten und mit ParallelkinematikenSystemen konzentriert. Dabei wird die ge- • Miniaturisierte Antriebe und Kinematikensamte Wandlungskette vom Antrieb bzw. für die minimalinvasive ChirurgieAktor über die kinematische Struktur bis hin • Hochdynamisches Weißlicht-Interfero-zur Regelung der Antriebe sowie der Sys- meter für den Mikro- und Nanobereichtembeschreibung bearbeitet. Im Einzelnenhandelt es sich um folgende Themen:• Mikroaktoren für Anwendungen im Abbildung links / Figure left Bereich der Medizintechnik, Elektrothermische Aktoren aus SU-8 / Mikrorobotik, Telekommunikation etc. Electrothermal actuators (SU-8)• Flächige Aktormatrizen aus dielektrischen Elastomeraktoren zur Anwendung in Abbildung unten / Figure below Peristaltische Pumpe mit Elastomeraktoren (DEA) / Peristaltic pump made of elastomer actuators (DEA) Kontakt Fachgebiet Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme Prof. Dr.-Ing. Helmut F. Schlaak Tel.: 06151 16 - 4696 schlaak@emk.tu-darmstadt.de www.institut-emk.de
  37. 37. 32 Mess- und Sensortechnik Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten The focus of our research activities is thesteht die Entwicklung und Vervollkomm- development and the improvement of sensorsnung von Sensoren und Sensorsystemen zur and sensor systems for mechanical quantitiesErfassung mechanischer Größen wie Deh- e.g. strain, pressure, force, torque and flownung, Druck, Kraft, Drehmoment und and their implementation into innovativeDurchfluss und deren Einsatz für neuartige applications in process, automotive and medi-Anwendungsaufgaben in der Prozess-, Kfz- cal technology. Further research activities areund Medizintechnik. Der zweite Schwer- the conception and the design of haptic Hu-punkt besteht im Entwurf und in der Gestal- man-Machine-Interfaces by directly coupledtung haptischer Mensch-Maschine-Schnitt- sensor-actuator-systems, mainly for medicalstellen, vor allem in der Medizintechnik, applications. These activities are comple-durch direkt gekoppelte Sensor-Aktor-Sys- mented by research projects in the fields ofteme. Diese Arbeiten werden ergänzt durch signal conditioning, signal transmission andForschungsprojekte auf dem Gebiet der Sig- sensor self monitoring.nalverarbeitung, der Signalübertragung undder Sensor-Selbstüberwachung. Die Entwicklungsbasis für diese minia- • Stabilitätsvervollkommnung für piezore-turisierten elektromechanischen Systeme sistive, kapazitive und piezoelektrische(MEMS) bilden speziell entwickelte analyti- Messelementesche und numerische Entwurfsplattformen, • Selbstüberwachung durch Störungser-enge Kooperationen zu Produzenten von kennung und StörungsdiagnoseSilizium-Messelementen, Musteraufbauten autarker Sensorendurch Nutzung des eigenen Mikrotechnik- • Spannungsarme Aufbau- und Verbin-labors und der Feinwerktechnik-Werkstatt dungstechnik sowie umweltrobuste undam Institut sowie ausführliche Test an kli- rückwirkungsarme Gehäusung fürmatisierten Präzisionsmessplätzen. Ge- Silizium-Messelementeforscht wird am Fachgebiet Mess- und Sen- • Miniaturisierte Silizium-Dehnungs-,sortechnik auf folgenden Gebieten: Druck- und Kraftsensoren für industrielle und medizinische Anwendungsgebiete
  38. 38. 33• Drahtlose, datenreduzierte Sensorsignal- Übertragung durch Funkverfahren• Entwurf und Realisierung haptischer Schnittstellen für Katheterisierungen und die minimalinvasive Chirurgie• Einsatz direkt gekoppelter Sensor-Aktor- Systeme in der Kardiologie und zur GlaukomüberwachungAbbildung oben / Figure aboveDruck- und Differenzdrucksensoren /Pressure and differential pressure sensorAbbildung unten / Figure belowSensorsystem zur Zungendruckmessung /Sensor system for measuring the pressureof the tongueKontaktFachgebietMess- und SensortechnikProf. Dr.-Ing. habil. Roland WerthschützkyTel.: 06151 16 - 4013werthschuetzky@emk.tu-darmstadt.dewww.institut-emk.de
  39. 39. 34 Lichttechnik Die Lichttechnik ist ein stark interdiszi- The lighting technology is a very multi inter-plinär ausgerichtetes Aufgabengebiet und disciplinary aimed field of application andsetzt sich aus der Lichterzeugung, der Licht- consists of the light production, the photo-messung und -bewertung sowie der Berech- metry and light appreciation as well as thenung, dem Entwurf und Bau von Beleuch- calculation, the simulation, design and proto-tungsanlagen zusammen. Neue Lichtquellen typing of lighting systems. New sources of light(LED, OLED) und die Notwendigkeit zur (LED, OLED) and the necessity to the energyEnergieeinsparung verlangen völlig neue conservation require completely new attemptsAnsätze in allen Bereichen des Alltags. in all areas of the everyday life. Die Lichttechnik am Institut für Elektro- rung, Markierungslicht, intelligente Rück-mechanische Konstruktionen ist ein Fachge- leuchten), Farb- und Lichtwahrnehmungbiet, das derzeit als Stiftungslehrstuhl von (Wahrnehmung im Dämmerungsbereich,der Automobilindustrie getragen wird. Tra- Sehleistungen einer älter werdenden Gesell-ditionell besteht eine sehr enge Bindung zur schaft) sowie Optoelektronik (LED, OLED,Industrie und den Behörden, was eine starkeMitwirkung bei den aktuell und zukünftigeingesetzten Technologien in der Lichttech-nik ermöglicht. Seit mehr als 50 Jahren er-gänzen sich am Fachgebiet Lichttechnik dieintensive Grundlagenforschung und die an-wendungsorientierte Entwicklung zu einemanspruchsvollen Tätigkeitsfeld. Prof. Khanhleitet das Fachgebiet seit Oktober 2006. Die wichtigsten Forschungsschwerpunktesind: Energieeffiziente Beleuchtung (Städte-forschung, LED-Straßenleuchten), Techni-sche Optik, Verkehrs- und KFZ-Lichttechnik(LED-Scheinwerfer, dynamische Lichtsteue-
  40. 40. 35Photovoltaik, Kamera- & Displaytechnolo- Abbildung links / Figure leftgien) als besonderen Schwerpunkt. Charakterisierung von LED / Characterisation of LED Weiterbildung/Kongresse: Das Fachge-biet hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Abbildung oben / Figure abovewissenschaftlichen Austausch zwischen Uni- Perlschnureffekt bei Rückleuchten /versitäten, Behörden und der Industrie zu Beads-Effect of Rearlampsfördern. Aus diesem Grund werden regel-mäßig Weiterbildungsseminare zu aktuel-len Themenstellungen durchgeführt. Zu-dem veranstaltet das Fachgebiet alle 2 Jahredie ISAL, das weltweit größte Fachsympo-sium für automobile Licht- und Beleuch-tungstechnik. Im Jahr 2007 besuchten 550Teilnehmer die Veranstaltung in Darmstadt. Kontakt Lehre: Die Vorlesungen am FachgebietLichttechnik zeichnen sich durch eine enge FachgebietBindung zu den Studenten aus. Angeboten Lichttechnikwerden: Grundlagen der Lichttechnik (MFT,Physik, Soziologie), Ausgewählte Kapitel der Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc KhanhLichttechnik (MFT, Physik), Optoelektronik Tel.: 06151 16 - 6142(Master MFT und Bachelor Mechatronik) office@lichttechnik.tu-darmstadt.deTechnische Optik (MFT-Master). www.lichttechnik.tu-darmstadt.de
  41. 41. 36 Halbleitertechnik der Mikro- und Nanoelektronik Das Institut für Halbleitertechnik beschäf- The Institute for Semiconductor Technologytigt sich auf dem Gebiet der Mikro- und Na- and Nanoelectronics is dedicated to researchnoelektronik in Forschung und Lehre mit der and education in the field of micro- and nano-Halbleitertechnik, der angewandten Pro- electronics, semiconductor technology, processzess- und Bauelemente-Simulation, sowie and device modeling as well as reliabilityder Zuverlässigkeitsmethodik. physics.Das Institut für Halbleitertechnik (IHT) mitdem Fachgebiet Halbleitertechnik der Mi-kro- und Nanoelektronik befindet sich indirekter Nähe zum Prinz-Georgs-Garten inder grünen Mitte Darmstadts. Leiter des In-stituts ist seit 2001 Prof. Dr. Udo Schwalke.Als einzige hessische Hochschuleinrichtungverfügt das IHT über eine durchgängigeSilizium-CMOS Prozesslinie, der entspre-chenden Infrastruktur und erfahrene Pro-zessingenieure. In dem mit modernstenTechnologien der Nanoelektronik ausgestat-teten Reinräumen können so die innova-tiven Ideen der wissenschaftlichen Mitar-beiterinnen und Mitarbeiter erfolgreich amIHT umgesetzt werden. So wurden z.B. amIHT Ende 2005 weltweit die ersten MOS-FETs mit kristallinem High-k-Dielektrikumund Metall-Gateelektrode in materialscho-nender Gate-Last-Technologie hergestellt, Breite konnten erstmals 2005 mittels Elek-die derzeit z.B. für modernste Prozessoren tronenstrahllithographie reproduzierbar ge-des weltgrößten Chipherstellers zum Ein- fertigt werden. Weiterhin wird am IHT auchsatz kommt. Nanostrukturen mit 60 nm die Herstellung und Integration von Kohlen-
  42. 42. 37stoffnanoröhrchen (Carbon Nanotube, CNT)untersucht, mit deren Hilfe man die sich ab-zeichnenden Grenzen der Miniaturisierungder Mikroelektronik zu überwinden hofft.Diesem Ziel ist man durch die Herstellungvon funktionierenden CNT-Feldeffekt-Tran-sistoren einen entscheidenden Schritt nähergekommen. Untersuchungen der Ausfall-und Degradationsmechanismen integrierterBauelemente und Materialien bilden dieGrundlage für die Modellentwicklung zurLebensdauervorhersage und ergänzen dieArbeiten des Instituts hinsichtlich der ge-nannten Forschungsgebiete. Vervollständigt Abbildung oben / Figure abovewird das Forschungsspektrum durch die Si- Roboterarm mit 4 Zoll-Silizium-Wafer bereitmulation von Bauelementen und Prozessen zur Weiterprozessierung / Transfer robotmit state-of-the-art Simulationswerk- takes 4-inch silicon wafer to processzeugen. chamber Ein weiterer Schwerpunkt der Instituts-arbeit ist die Ausbildung der Studentinnenund Studenten des Studiengangs Integrier- Kontaktte Nano- und Mikroelektronik. Das Spek-trum der angebotenen Lehrveranstaltungenreicht von den Grundlagen der Halbleiter- Fachgebietbauelemente bis hin zu Sensoren, Techno- Halbleitertechniklogie und Zuverlässigkeit nanoelektroni- der Mikro- und Nanoelektronikscher Bauelemente und Materialien. Er-gänzt werden die Vorlesungen durch ein Prof. Dr. Udo Schwalkeanspruchsvolles Halbleitertechnologieprak- Tel.: 06151 16 - 3046tikum und ein fachbezogenes Projektsemi- schwalke@iht.tu-darmstadt.denar. www.iht.tu-darmstadt.de
  43. 43. 38 Höchstfrequenzelektronik Materialien mit großem und kleinem Wide- and narrow-bandgap materials areBandabstand wurden im Fachgebiet Höchst- investigated at the High-Frequency Electronicsfrequenzelektronik untersucht, um Kompo- department for devices that allow one tonenten für einen sehr breitbandigen Fre- attain frequencies that span over a wide rangequenzbereich bis THz zu erhalten. Die erfor- and attain THz. Nanoscale dimensions arederlichen nanodimensionalen Abmes- employed as obtained by growth or post-sungen werden mit Hilfe des epitaktischen processing. Applications span from commu-Wachstums oder Nachbearbeitung erzielt. nications and sensors to biomedical engi-Die Anwendungen reichen von der Kommu- neering.nikation und Sensorik bis hin zur Biomedi-zintechnik. Die Forschungsaktivitäten des Fachgebie-tes konzentrieren sich insbesondere auf dasepitaktische Wachsen (Molekular-Strahl-Epitaxie [MBE], Metallorganische Gaspha-senepitaxie [MOCVD]), die Bearbeitung undCharakterisierung von Halbleiterkompo-nenten. Es werden hierbei spezielle Mate-rialien mit kleinem (wie z.B. Antimonbasier-te) und großem Bandabstand (wie z.B. Nitri-de [GaN] und Oxide [ZnO]) untersucht. Sieermöglichen die Herstellung von Hochfre-quenz- und Leistungsbauelementen wieHigh Electron Mobility Transistors (HEMT),Schottky-Dioden, Gunn-Dioden, Superlatti- Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) eröffnence-Komponenten als auch monolithisch inte- ganz neue Möglichkeiten zur Entwicklunggrierten Mikrowellenschaltkreisen (MMICs). höchstempfindlicher Sensorkonzepte. DieMikroelektromechanische Systeme (MEMS) Anwendungen dieser verschiedenen Kom-und hochgeordnete mikro-nano-integrierte ponenten und Schaltkreise reichen von der
  44. 44. 39Kommunikationstechnik und Sensorik bishin zur Biomedizintechnik. Die Vorgängerdes Fachgebietsleiters waren Prof. H.L. Hart-nagel, Prof. O. Zinke und Prof. H. Gundlach,der im Jahre 1949 das Institut für Fernmel-detechnische Geräte und Anlagen gründete.Dieses wurde 1958 in Institut für Hochfre-quenztechnik umbenannt. Der Aufbau derersten Einrichtungen für III-V Technologieund Hochfrequenzcharakterisierung fingan, als Prof. Pavlidis im Januar 1978 und Abbildung links / Figure leftProf. Hartnagel im Oktober 1978 an das Nanostrukturierung; MM-Wellen Transisto-Institut kamen. Nach einer Tätigkeit als In- ren und ICs / Nanostructuring; MM-Wavegenieur und Leiter der Abteilung für MMICs Transistors and ICsbei Thomson-CSF, Frankreich und einer Pro-fessur an der University of Michigan, USA ist Abbildung oben / Figure aboveProfessor Pavlidis seit 2003 zurück in Darm- THz Schottky-Dioden integriert mit Anten-stadt. Seitdem hat das Fachgebiet die Ein- nen / THz Schottky diodes integrated withrichtungen für Technologie und Material- antennaswachsen des Institutes modernisiert und er-weitert. Kontakt So konnten Ergebnisse auf dem neustenStand der Technik erzielt werden, die vomMaterialwachsen (III-Nitriden für Hochfre- Fachgebietquenz-Bauelemente und blaue LEDs) bis zu Höchstfrequenzelektronikzwei- und dreidimensionalen Hochfre-quenzkomponenten (HF-Leistungsdioden Prof. Dr.-Ing. Dimitris Pavlidisund MISFETs auf III-Nitriden), Höchsttempe- Tel.: 06151 16 - 4162ratur H2- und CO-Sensoren, sowie Hochfre- pavlidis@hf.tu-darmstadt.dequenz- und optische Charakterisierung von www.hf.e-technik.tu-darmstadt.de/Biolösungen und -zellen reichen. en/labs/mwe
  45. 45. 40 Funkkommunikation Das Fachgebiet Mikrowellentechnik be- The Microwave Engineering laboratory isfasst sich in Forschung und Lehre mit Kom- concerned with with components, technolo-ponenten, Technologien und Verfahren in gies and methods in wireless communicationdrahtlosen Kommunikations- und Sensor- and sensor systems. It focuses on reconfigur-systemen. able systems and RF-components such as ferro- electrics, anisotropic liquid crystals and tune- able metamaterials. Agile, rekonfigurierbare und kognitiveSysteme bedeuten einen Paradigmenwech-sel in der Funkkommunikation von Morgen.Schlüsselkomponenten dieser Evolutionsind kompakte, kosteneffiziente, steuerbareHochFrequenz-Komponenten im Frequenz-bereich bis 300 GHz, primär für rekonfigu-rierbare Multiband-/Multistandard-Front-ends und elektronischsteuerbare Antennen-systeme zur räumlichen Strahlformung. Beispiele sind: steuerbare Leitungen, Pha- Dies stellt eine schaltungstechnische He-senschieber, Varaktoren, abstimmbare Reso- rausforderung dar, die mit heute verfügba-natoren, adaptive Anpassnetzwerke, steuer- ren Halbleiterbauelementen und HF-MEMSbare Multibandantennen und Reflectarrays, nur mit sehr hohem Aufwand und nur un-abstimmbare Multibandfilter und darauf ba- zureichend erfüllt werden kann. Daher zie-sierende frequenzselektive HF-Schalter (Du- len unsere Forschungsarbeiten auf die Ent-plexer). Angestrebt werden Systeme mit ho- wicklung neuer Systemkonzepte und alter-her Leistungseffizienz, hoher Linearität und nativer passiver Hardwarelösungen aufoptimaler Nutzung der begrenzten Fre- Basis nichtlinearer ferroelektrischer Dünn-quenzressourcen unterschiedlicher Netze filme und Dickschichten, anisotroper Flüs-und Dienste (Cognitive Radio). sigkristalle und steuerbarer Metamaterial-
  46. 46. 41strukturen. Diese Funktionsmaterialien än- Abbildung links / Figure leftdern ihre elektromagnetischen Eigenschaf- Ein im Rahmen des BMBF-Projektesten durch eine externe Steuerspannung. Die MARIO entwickeltes steuerbares Anpass-Forschungsarbeiten von den Grundlagen bis netzwerk mit Doppelvarakatoren mitzur industriellen Anwendung umfassen ne- separierter hochresisitiver Steuerelektrodeben der Materialsynthese und Prozesstech- für hohe Linearität (IP3>46 dBm @ 23 dBm)nologie in enger interdisziplinärer Zusam- (IEEE Trans. MTT, Feb. 2007). Diemenarbeit mit Materialwissenschaftlern Varakatoren erreichen hohe Güten (Q>120).und Chemikern, die Entwicklung neuer / Tunable matching network with a novelSchaltungskonzepte und innovativer Hard- concept of twin varactorswarelösungen. Die gezielte Optimierung er-folgt unter anderem mit spezifisch entwi- Abbildung rechts / Figure rightckelten 3D-FDTD-Simulationstools für Weltweit erste steuerbare Flüssigkristall-nichtlineare komplexe mikroskalige Struk- Reflectarrays (hier bei 77 GHz) alsturen. Die Prototyp-Realisierung unter Be- kompakte, gewichtsreduzierte Antennen-rücksichtigung von Miniaturisierungs- und konfiguration für Satellitensysteme undIntegrationsaspekten beinhaltet die modell- Radarsensoren (IEE ELECTRONICSbasierte HF-Charakterisierung / Evaluierung LETTERS, Aug. 2006). / Worldwide firstder Materialien, Teststrukturen und Kompo- realized electronically steerable liquidnenten über Temperatur, Steuerspannung, crystal reflectarray @ 77GHzFeldstärke, HF-Leistung sowie der Frequenz. Kontakt Fachgebiet Mikrowellentechnik Prof. Dr.-Ing. Rolf Jakoby Tel.: 06151 16 - 4893 jakoby@hf.tu-darmstadt.de www.hf.tu-darmstadt.de
  47. 47. 42 Optische Nachrichtentechnik Das Fachgebiet Optische Nachrichtentech- The Chair Optical Communications dealsnik befasst sich in Forschung und Lehre mit with optical communication systems, opticaloptischen Kommunikationssystemen, opti- active and passive components and theirschen aktiven und passiven Komponenten application in sensor technology.und Anwendungen dieser Komponenten inder Sensorik. Die Forschungsaktivitäten des Fachgebie- Die im zweiten Forschungsfeld in engertes konzentrieren sich auf drei Hauptgebie- Zusammenarbeit mit dem Walter-Schottky-te: Institut für den Kommunikationsbereich bei einer Wellenlänge um 1.5 µm entwickelten• Schnelle optische Übertragungssysteme mikromechanisch abstimmbaren Oberflä-• Mikromechanisch abstimmbare aktive chen emittierende Laser (VCSEL) weisen ein und passive optische Komponenten hervorragendes spektrales Verhalten auf• Erzeugung von THz-Signalen mit Hilfe und sind in vielen Bereichen der Kommuni- optischer Systeme. kation, der optischen Spektroskopie und der Sensorik einsetzbar. Die Aktivitäten des ersten Arbeitsgebietserstrecken sich auf die Untersuchung sehr In diese Richtung entwickeln sich die Ar-schneller optischer Übertragungssysteme. beiten der zweiten Arbeitsgruppe. Insbe-Hier stehen simulatorische Untersuchungen sondere wird der Wellenlängenbereichdes Einflusses der Polarisationseigenschaf- durch Verwendung von GaAs basierten akt-ten optischer Übertragungstrecken und die iven Materialien erweitert, die Modulations-Bekämpfung der durch sie hervorgerufenen geschwindigkeit und das Polarisationsver-Störungen im Vordergrund. Ein wesentlich- halten optimiert. Zusätzlich stehen Entwick-es Ziel ist es, die durch Polarisationsmoden- lungen einer Technologie im Vordergrund,dispersion hervorgerufenen Störungen die eine industrielle Fertigung des Bauteilsadaptiv mit Hilfe von phasensensitiven opti- erlaubt. Es werden hier u.a. Komponentenschen Empfängern zu kompensieren. für die Anwendungen in der Sensorik und Kommunikationstechnik entwickelt.
  48. 48. 43 Elektromagnetische Strahlung im THz-Bereich war lange nicht oder nur einge-schränkt nutzbar. Es existiert aber ein inte-ressantes breitbandiges Anwendungsspek-trum der THz-Strahlung im Bereich derSpektroskopie, Astronomie, Medizintechnikund Sicherheitstechnik. Die dritte Arbeits-gruppe des Fachgebiets beschäftigt sich mitdem Entwurf, der Herstellung und Charak-terisierung von Sendern, Empfängern undKomponenten für diesen Frequenzbereich.Das vorhandene THz-System beruht auf derkohärenten Überlagerung zweier hochstabi-ler DFB-Laser, deren Schwebungsfrequenz Abbildung links / Figure leftim Bereich zwischen 0 Hz und 1.2 THz ein- Oberflächen emittierender Laser /gestellt werden kann. Mittelfristig geht die Surface emitting laserEntwicklung der Forschung in die Erschlie-ßung neuer Anwendungsfelder für diese Abbildung oben / Figure aboveTechnologien. THz-Filter / THz-Filter Kontakt Fachgebiet Optische Nachrichtentechnik Prof. Dr.-Ing. Peter Meißner Tel.: 06151 16 - 2462 p.meissner@ieee.org www.hf.e-technik.tu-darmstadt.de/ opthomepage/
  49. 49. 44 Kommunikationstechnik Das Fachgebiet Kommunikationstechnik The Communications Engineering Lab in-erforscht und entwickelt technische Lösun- vestigates and develops technical solutions forgen für zukünftige, drahtlose Kommuni- future wireless communication systems. Inkationssysteme. In diesem Zusammenhang this context, a variety of topics is addressed inwird eine breite Palette an Fragestellungen order to provide various services even for usersbehandelt, um den Nutzern in Zukunft eine with high mobility.Vielfalt von Diensten anzubieten und gleich-zeitig eine hohe Mobilität bei der Benutzungdieser Dienste zu ermöglichen. Die Anforderungen an moderne Kommu- sche Lösungen für Kommunikationssyste-nikationssysteme sind hoch: Zugang zum me, die den genannten Anforderungen ge-Internet, die Möglichkeit zum Versenden recht werden. Hierzu werden einerseitsvon Emails und gleichzeitige Verfügbarkeit Lösungen untersucht, die einen einzelnenvon Telefondiensten sowie die Möglichkeit Nutzer im System betreffen, wie z.B. diezum Austausch von Multimedia-Daten mithohen Datenraten sind nur einige Beispieleeiner Vielfalt von Diensten, die der Benutzerin Zukunft nicht mehr nur zu Hause oder imBüro, sondern überall und auch mobil nut-zen möchte. Die geforderte hohe Mobilitätbei der Benutzung dieser Dienste kann nurdurch eine drahtlose Übertragung gewähr-leistet werden. Aktuelle Mobilfunksysteme, wie z.B. dasUniversal Mobile Telecommunications Sys-tem (UMTS), sind dafür nur begrenzt geeig-net. Das Fachgebiet Kommunikationstech-nik erforscht und entwickelt daher techni-
  50. 50. 45Entwicklung von Methoden zur Lokalisie- projekten und kooperiert mit Industriepart-rung eines Benutzers mit Hilfe des verwen- nern. Die Ergebnisse der Forschungsarbeitdeten Funknetzes, die Entwicklung von Al- fließen in die vielfältigen Lehrveranstaltun-gorithmen zur Schätzung der Eigenschaf- gen des Fachgebietes ein.ten des Übertragungskanals oder die Wahlgeeigneter Übertragungsverfahren. Ande-rerseits werden Fragestellungen behandelt,die gesamte Netzwerke betreffen, wie z.B. Abbildung links / Figure leftder Einsatz von Mehrantennensystemen Mobilfunkszenario mit Relaisstationenoder Relaisstationen, sowie Fragestellungen und mehreren Benutzerterminals /auf dem Gebiet der Netzplanung und -di- Relay enhanced mobile radio scenario withmensionierung. Bei allen Lösungen spielen several user terminalsnicht nur technische, sondern auch wirt-schaftliche Aspekte eine wichtige Rolle. Das Abbildung rechts / Figure rightFachgebiet Kommunikationstechnik liefert Darstellung der physikalischen Effekte beiauf den genannten Gebieten Beiträge zu der drahtlosen Übertragung, die sichnationalen und internationalen Forschungs- sowohl zeitlich als auch mit der Frequenz ändern / Illustration of physical effects during wireless transmission changing with time and frequency Kontakt Fachgebiet Kommunikationstechnik Prof. Dr.-Ing. Anja Klein Tel.: 06151 16 - 5156 a.klein@nt.tu-darmstadt.de www.kt.tu-darmstadt.de
  51. 51. 46 Nachrichtentechnische Systeme Das Forschungsgebiet des Fachgebiets The research of Communication SystemsNachrichtentechnische Systeme umfasst Group spans the areas of wireless communica-drahtlose Kommunikationssysteme, Sensor- tions, sensor array processing, and radar.gruppensignalverarbeitung und Radarsys-teme. Das Fachgebiet Nachrichtentechnische Unsere Forschungsschwerpunkte umfas-Systeme wurde 2005 gegründet. Die For- sen die folgenden Themen:schungsarbeiten des Fachgebiets beschäfti-gen sich mit der Entwicklung von Algorith- • Adaptives Beamformen undmen für zukünftige Kommunikations- und intelligente AntennenRadarsysteme. • Hochauflösende Richtungsschätzung • Mehrantennen-Kommunikationssysteme Der Schwerpunkt der Forschung am Fach- und Raum-Zeit Codierunggebiet sind fortgeschrittene Algorithmen für • Mehrbenutzer- undMehrantennensysteme. In der drahtlosen Mehrträger-KommunikationKommunikation erlauben Mehrantennen- • Konvexe Optimierung für Sensorgrup-systeme das räumlich selektive Senden und pensignalverarbeitung und drahtloseEmpfangen von Signalen, wodurch die Er- Kommunikationhöhung der Signalleistung, die verbesserte • Statistische Signalverarbeitung fürUnterdrückung von Interferenzen und da- Mehrantennen-Kommunikationssystemeher insgesamt die Verbesserung der • Schätz- und DetektionstheorieSystemkapazität erreicht werden kann. In • Adaptive Raum-Zeit-SignalverarbeitungRadarsystemen werden Sensorgruppen ver- für Radarwendet, um Interferenzen durch adaptivesBeamformen zu unterdrücken, Signalquel- Das strategische Ziel unserer Forschung istlen zu detektieren und zu lokalisieren sowie die Entwicklung neuer Methoden zur Ver-Parameter der Signalquellen zu schätzen. besserung drahtloser Kommunikations- und Radarsysteme.
  52. 52. 47 Source signal θ Kontakt Sensor array W2 W3 W4 Fachgebiet Nachrichtentechnische Systeme W1 W5 Prof. Dr.-Ing. Alex Gershman y(t) Tel.: 06151 16 - 2813 gershman@nt.tu-darmstadt.deBeamformer output www.nt.tu-darmstadt.de/nt/
  53. 53. 48 Signalverarbeitung Ziel unserer Aktivitäten ist die Erfor- The goal of our research activities is toschung und Entwicklung von Lösungen in develop solutions in the areas of array signalden Bereichen der Sensorgruppen-Signal- processing, robust estimation and detectionverarbeitung, der robusten Schätzung und and computer-based statistical signal pro-Detektion sowie der Computergestützten cessing.statistischen Signalverarbeitung. Diese Bereiche enthalten eine Vielzahl un- Das erste Beispiel befasst sich mit derterschiedlicher Problemstellungen, die Ge- Abstands- und Winkelmessung in der Kfz-genstand unserer Forschungsprojekte sind. Radar Signalverarbeitung: Eine akkurateDie Anwendungsgebiete, in denen die Grup- Beschreibung des Umfelds eines Autos kannpe tätig ist, umfassen u.a. die Automobil- u.a. dem Fahrer helfen einzuparken oderbranche (Sicherheits- und Komfortanwen- den Sicherheitsabstand zum vorfahrendendungen), (Bio-)Medizitechnik und drahtlose Fahrzeug einzuhalten. GefahrensituationenKommunikation. Zur Veranschaulichung z.B. beim Spurwechsel oder Auffahren aufwerden zwei Anwendungsbeispiele allge- ein Stauende können angezeigt werden ummein beschrieben: so Unfälle zu vermeiden. Radarprinzip: Ein Auto Objekt Schätzung Dinstanz d α, d (x1, y1) Winkel α (x0, y0) Signalprozessor Zurückreflektierte Wellen
  54. 54. 49 Kamera Beleuchtete, Menschliches Auge, konzentrische Ringe Hornhaut (Cornea)Signal in Form einer elektromagnetischen kleinen Bewegungen/Augenzuckungen, umWelle wird ausgesendet und an Objekten in eine ständige Nachverfolgung des Bereichesder Umgebung reflektiert. Die rückreflek- von Interesse zu gewährleisten.tierten Echos werden analysiert um denAbstand (Zeitdifferenz), relativen Winkel Abbildung links / Figure left(Phasenunterschiede an Sensorgruppe) oder Kfz-Radar Signalverarbeitung /zusätzlich die Objektgeschwindigkeit Automotive Radar Signal Processing(Dopplerverschiebung) zu bestimmen. Abbildung oben / Figure above Das zweite Beispiel handelt von der Mes- Videokeratoskopie / Videokeratoscopysung der Hornhautoberfläche des mensch-lichen Auges: Mit einer genauen Beschrei-bung/Modellierung der Hornhaut können Kontaktu.a. patientenspezifische Kontaktlinsen an-gepasst werden, Augenkrankheiten dia-gnostiziert oder hornhautverändernde Au- Fachgebietgenoperationen geplant werden. Die gän- Signalverarbeitunggige Messmethode hierfür ist die Videokera-toskopie, bei der konzentrische Kreise auf Prof. Dr.-Ing. Abdelhak Zoubirdie Hornhaut projeziert werden um Un- Tel.: 06151 16 - 4595regelmäßigkeiten zu entdecken. Ein Prob- zoubir@spg.tu-darmstdt.delem dabei ist z.B. die Modellierung von www.spg.tu-darmstadt.de
  55. 55. 50 Leistungselektronik und Antriebsregelung Leistungselektronik ist die Schlüsseltech- Power Electronics is the enabling technologynologie zu rationeller Anwendung, Vertei- to efficiently use, distribute and generate elec-lung und Erzeugung elektrischer Energie. trical energy. Presently, focus of research is onForschungsschwerpunkte sind derzeit Um- converter technology with high efficiency, highrichter für hohe Effizienz, hohe Frequenz frequency and small energy storage as well asund mit kleinem Energiespeicher sowie li- on linear drives for industrial material hand-neare Direktantriebe für industrielles Ma- ling and their sensorless control.terialhandling und deren sensorlose Rege-lung. Leistungselektronik ist die Schlüsseltech- Energie durch Leistungselektronik umge-nologie mit der Leistungsflüsse von weni- formt, ehe sie die vom Anwender gewünsch-gen Watt (Energiesparlampe) bis in den Gi- te Wirkung (mechanische Arbeit, Beleuch-gawatt-Bereich (Hochspannungs-Gleich tung usw.) entfaltet, (Bild 1). Ein Großteilstrom Übertragung) elektronisch, d.h. sehr der elektrischen Energie wird in Antriebenschnell und vor allem hocheffizient gesteu- in mechanische Arbeit ungeformt. Eineert und geregelt werden können. In naher deutliche Effizienzsteigerung ist vielfachZukunft wird fast die gesamte elektrische durch Übergang von Betrieb mit starrer
  56. 56. 51Drehzahl auf optimal an den Prozess ange- für industriellen Materialtransport und -Ver-passter variabler Drehzahl möglich. Dies arbeitung. Letzterem liegt zugrunde, dass inwird durch Leistungselektronik erreicht. industriellen Be- und VerarbeitungsanlagenAber auch in anderen Bereichen, z.B. bei Be- Gegenstände (Material) in verschiedenenleuchtungen, sind Effizienzsteigerungen Stationen bearbeitet und zwischen diesendurch Leistungselektronik in vollem Gange. Bearbeitungsstationen transportiert werdenSie haben noch ein großes Zukunftspo- muss. In dem Vorhaben wird ein einheit-tenzial. liches Linear-Antriebssystem erforscht, das räumlich gekrümmte und geschlossene Fahrwege enthält und sowohl die Bearbei- tung der Gegenstände mit höchster Präzi- sion als auch deren Transport mit hoher Dynamik ermöglicht. Damit entfallen wie- derholtes Aufspannen und justieren der Ge- genstände in den einzelnen Bearbeitungs- stationen. Auf dem Fahrweg können mehr- ere Fahrzeuge weitgehend unabhängig agie- ren. Ein erster Versuchsaufbau mit nur einem Fahrzeug auf einem kreisförmigen Fahrweg zeigt Bild 2. Kontakt Derzeitige Schwerpunkte der Forschungan unserem FG sind u. a.: Energieeffiziente FachgebietAntriebe, Zwischenkreis-Umrichter mit mi- Leistungselektronik und Antriebsregelungnimalem Energiespeicher, Resonante Um-richter für hohe Frequenz und hohe Leis- Prof. Dr.-Ing. Peter Mutschlertung, Fehlertolerante Antriebsumrichter, Tel.: 06151 16 - 2166Sensorlose Positionsregelung insbesondere pmu@srt.tu-darmstadt.defür Linearantriebe, Lineare Direktantriebe www.srt.tu-darmstadt.de

×