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Ingenieurprojekte

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Von der DFG geförderte Projekte

Text: Prof.-Dr. Ernst Habiger
Eine Auswahl aus von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zuletzt geförderten ingenieurwissenschaftlichen Projekten

HIKE – Hybride Intelligente Konstruktionselemente

DFG-Forschergruppe 981 (gefördert seit 2008)

Ziel: Zukünftig werden aufgrund immer schnellerer Entwicklungszyklen Konstruktionselemente mit neuen, verdichteten und höherwertigen Funktionalitäten und Eigenschaften benötigt, um den gesteigerten Anforderungen aus den Bereichen Energie, Leichtbau, Recycling und Funktionalität begegnen zu können. Um diese Ziele zu erreichen, werden als Grundbausteine Konstruktionselemente mit erweiterten Eigenschaften benötigt. Mit ihnen können neue Produkte mit höherer Funktionalität und besseren Produkteigenschaften entwickelt werden. Diese neuartigen Konstruktionselemente sollen sich von den klassischen Konstruktionselementen durch die erweiterten Eigenschaften deutlich abheben. Solche neuartigen Konstruktionselemente sind vorzugsweise mit neuen Konstruktionsmethoden zu entwickeln und erfordern außerdem die Einbeziehung der Mess-, Regelungs- und Informa­tionstechnik in der frühen Phase des Entwerfens.

OC-TRUST – Vertrauenswürdigkeit von Organic Computing Systemen

DFG-Forschergruppe 1085 (gefördert seit 2009)

Ziel der von der DFG geförderten Forschergruppe OC-Trust ist es, die Vertrauenswürdigkeit von Organic Computing Systemen zu verbessern, um so ihren Einsatz in offenen, heterogenen, sicherheitskritischen und nutzerzentrierten Szenarien zu ermöglichen. Weiterhin soll untersucht werden, inwieweit Trust als konstitutives Element von technischen Systemen zur Verbesserung ihrer Robustheit und Effizienz beitragen kann. Dazu werden Methoden, Modelle, Algorithmen und Benutzerschnittstellen entwickelt. Diese Techniken erlauben, Vertrauen beim Entwurf der Systeme zu berücksichtigen und diese auf ihre Vertrauenswürdigkeit hin zu untersuchen. Außerdem ermöglichen sie, Vertrauen zur Laufzeit zu messen und die Systeme in Bezug auf verschiedene Vertrauensaspekte anzupassen.

Dämpfungseffekte in Werkzeugmaschinen

DFG-Forschergruppe 1087 (Laufzeit: 2010 – 2016)

Ziel: Grundlagenuntersuchungen zur effizienten Dämpfungsbeschreibung und -parametrierung für elementare werkzeugmaschinentypische Körper und Kopplungselemente. Es werden parametrierbare Modelle für Werkzeugmaschinenkomponenten, wie Gestellbauteile, Linearführungen, Kugelgewindespindeln und die dazwischenliegenden Fugen entwickelt, welche mit messtechnisch abgesicherten Vertrauensbereichen hinterlegt werden sollen.

Steuerung des Energieverbrauchs in der Fertigung und Steigerung der Energieeffizienz durch Automatisierung (ECOMATION)

DFG-Forschergruppe 1088 (Laufzeit: 2009 – 2015)

Ziel: Methoden zur Energieeinsparung durch Automatisierung für die Fertigungstechnik zu entwickeln. Durch situationsoptimales Ansteuern von Komponenten in maschinennahen Energieregelkreisen wird der Verbrauch der einzelnen Maschine minimiert. In maschinenfernen Energieregelkreisen auf Leitebene werden die Planung verbessert, Verlustherde in Anlagen und Fabriken identifiziert und Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet. Als Grundlage für die Maßnahmen zur Effizienzsteigerung werden der von den Komponenten und dem Fertigungsverfahren verursachte Energieverbrauch, die Aufteilung in Nutz- und Verlustanteil und Möglichkeiten zur Beeinflussung des Energieverbrauchs analysiert und in Modelle überführt. Um Messdaten handhabbar und aussagefähig zu machen und Vorhersagen zu ermöglichen, wird eine im Bereich der Fertigungstechnik neuartige Modellierungstechnik geschaffen. Es werden Methoden entwickelt, um Verbrauch und Effizienzressourcen auf Basis der Maschinensignale per Software und unter minimalem Einsatz von Zusatzsensorik zu erfassen.

Schutz- und Leitsysteme zur zuverlässigen und sicheren elektrischen Energieübertragung

DFG-Forschergruppe 1511 (gefördert seit 2011)

Ziel: Infolge der Liberalisierung der Strommärkte und der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien kommt es zu einer steigenden Auslastung der Übertragungsnetze. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Betriebs elektrischer Energieübertragungssysteme weiterhin aufrechtzuerhalten, sind neue schutz- und leittechnische Konzepte zur Systemführung erforderlich. Die Forschergruppe erforscht hierzu neuartige schutz- und leittechnische Applikationen einer hochdynamischen echtzeitfähigen Betriebsführung, durch die insbesondere großräumige Systemzusammenbrüche vermieden werden. Schutz- und Regelfunktionen für Erzeuger-Netz-Konfigurationen, Übertragungskorridore sowie die koordinierte Leistungsflussregelung erwachsen dabei aus disziplinübergreifender Forschung in der Elektrotechnik, Informationstechnik, Informatik und Statistik.

Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugruppenorientierte Bussysteme

DFG-Forschergruppe 1660 (gefördert seit 2014)

Ziel ist die Erforschung von Verfahren und Technologien für die Auslegung, Konstruktion und Fertigung dreidimensionaler, optisch funktionalisierter, mechatronischer Bauteile (3D-opto-MID). Dies beinhaltet:

  1. Entwicklung eines drucktechnischen Verfahrens zur Oberflächenbeschichtung mit lateralen Strukturauflösungen kleiner als 1 μm;

  2. Technologie zur Fertigung optischer Wellenleiter auf 3D-geformten Oberflächen zur Führung optischer Signale auf Strukturformbauteilen;

  3. Passives Koppelkonzept für eine nachträgliche Aufteilung des optischen Signals entlang des optischen Pfades von Lichtwellenleitern während der Feldmontage;

  4. Fertigungsverfahren für die direkte Anbindung optoelektronischer Wandlerbausteine an Wellenleiter durch einen Abformprozess zur monolithischen Integration optischer Systemkomponenten zu fördern;

  5. Verfahren zur Fertigung 3D-wellenführender Strukturen zur Integration hochdichter Wandler-Arrays auf Mikroebene und deren Kopplung an optische Wellenleiter auf Makroebene;

  6. Rechnerbasierte Methoden für die Konstruktion und Simulation von 3D-opto-MIDs.

Sensorische Mikro- und Nanosysteme

DFG-Forschergruppe 1713 (Laufzeit der 2. Phase: bis 2017)

Ziel: Im Zentrum der Forschungsvorhaben der zweiten Runde stehen die Theorie, die Entwurfsmethoden, die Prozesse und die Charakterisierung für die Integration von neuen Materialien und Nanotechnologien für Sensoranwendungen. Die methodischen Arbeiten werden in drei technologischen Linien verfolgt: Modellierung und Integration von Nanoröhren, Neue Materialien und Technologien für Sensoranwendungen und Nanosensoren auf Siliziumbasis. Die an der Forschergruppe beteiligten Wissenschaftler an der TU Chemnitz arbeiten eng mit den Wissenschaftlern am Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS und dem Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung zusammen.

AVACS – Automatische Verifikation und Analyse komplexer Systeme

DFG-Sonderforschungsbereich/Transregios 14 (Laufzeit: 2004-2015)

Ziel: In diesem Projekt werden Methoden und Verfahren zur mathematischen Analyse von Modellen von komplexen sicherheitskritischen eingebetteten Systemen entwickelt. Solche Systeme sind beispielsweise Flugzeuge, Züge, Autos oder andere Artefakte, deren Versagen Leben gefährden kann. Ziel ist, den heutigen Stand der Technik dieser Methoden, mit dem nur jeweils einzelne Aspekte solcher Systeme behandelbar sind (wie z.B. Nebenläufigkeit, Zeitverhalten, kontinuierliche Kontrolle, Stabilität, Mobilität, Datenstrukturen, Hardware-Beschränkungen, Modularität, Verfeinerungsebenen), derart zu verbessern, dass eine umfassende, ganzheitliche Verifikation dieser Systeme möglich wird. Betrachtet werden Realzeit-Systeme, Hybride Systeme und grobgranulare Systemstrukturen.

Eine Companion-Technologie für kognitive technische Systeme

DFG-Sonderforschungsbereich/Transregio 62 (Laufzeit: 2009 bis 2020)

Ziel: Das interdisziplinäre Konsortium aus Informatikern, Ingenieuren, Medizinern, Neurobiologen und Psychologen befasst sich mit der systematischen Erforschung kognitiver Fähigkeiten und deren Realisierung in technischen Systemen. Dabei stehen die Eigenschaften der Individualität, Anpassungsfähigkeit, Verfügbarkeit, Kooperativität und Vertrauenswürdigkeit im Mittelpunkt der Untersuchung. Ziel ist es, diese so genannten Companion-Eigenschaften durch kognitive Prozesse in technischen Systemen zu realisieren und sie an psychologischen Verhaltensmodellen sowie anhand von Hirnmechanismen zu untersuchen. Damit sollen die Grundlagen für eine Technologie geschaffen werden, die menschlichen Nutzern eine völlig neue Dimension des Umgangs mit technischen Systemen erschließt.

Zyklenmanagement von Innovationsprozessen – Verzahnte Entwicklung von Leistungsbündeln auf Basis technischer Produkte

DFG-Sonderforschungsbereich 768 (gefördert seit 2008)

Ziel: Der SFB 768 widmet sich der Verbesserung von Innovationsprozessen intergrierter Sach- und Dienstleistungen (Produkt-Service-Systeme, PSS) oder Leistungsbündel auf Basis technischer Produkte. Die Effektivität und Effizienz dieser Innovationsprozesse sind die zentralen Zielgrößen des Sonderforschungsbereichs und stellen gleichzeitig wesentliche Herausforderungen innovierender Unternehmen der produzierenden Industrie dar. In den drei Projektbereichen Prozessgrundlagen, Lösungsentstehung und Marktorientierung entwickelt der Sonderforschungsbereich Modelle, Methoden und Werkzeuge mit dem Ziel, Unternehmen zu einer erfolgreichen Durchführung von Innovationsprozessen zu befähigen.

Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinen-baus

DFG-Sonderforschungsbereich 805 (gefördert seit 2009)

Ziel: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs SFB 805 erforschen Methoden und Technologien im Rahmen eines neuen SFB-Unsicherheitsmodells, in dem Prozesse, Prozessketten und Zustände in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus beschrieben, bewertet und beherrscht werden. Gelingt es, Unsicherheit zu beherrschen, so können die Produktqualität aufrechterhalten, Ausfälle begrenzt, Sicherheitsbeiwerte minimiert, gegenwärtige Überdimensionierung vermieden, Ressourcen geschont, Einsatzbereiche erweitert und damit wirtschaftliche Vorteile ermöglicht werden. Unsicherheit ist dabei als ein generelles, in jedem Planungs- und Lebenslaufprozess auftretendes Phänomen aufzufassen und unabhängig von der Art und Verortung des jeweils betrachteten Prozesses in einheitlicher und nutzbarer Form zu beschreiben.

HARC – Highly Adaptive Energy-Efficient Computing

DFG-Sonderforschungsbereich 912 (Laufzeit: 2011 bis 2015)

Ziel des Sonderforschungsbereichs ist die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit wesentlich verbesserter Energieeffizienz und unvermindert hoher Leistungsfähigkeit ermöglichen. Während in der Hardware-Entwicklung der Fokus auf die Verringerung des Energieverbrauchs einzelner Komponenten gerichtet ist, untersucht dieser SFB in einem ganzheitlichen Ansatz die Wechselwirkungen zwischen Hard- und Software unter dem Aspekt, den Verbrauch des Gesamtsystems durch hochadaptive Informationsverarbeitung zu verringern. Mit den untersuchten Technologien stößt der SFB in wissenschaftliches Neuland vor. Von ihm werden wesentliche Impulse für die Computerindustrie erwartet.

Sustainable Manufacturing – Globale Wertschöpfung nachhaltig gestalten

DFG-Sonderforschungsbereich 1026 (gefördert seit 2012)

Ziel: Von den heute mehr als sieben Milliarden Menschen der Weltbevölkerung gehören weniger als eine Milliarde zur frühindustrialisierten Welt in Europa, Nordamerika, Japan, Süd-Korea, Australien und wenigen weiteren Inseln des Wohlstands. Der Rest ist bemüht, zu dieser industrialisierten Welt aufzuschließen. Würde die Lebenswelt dieser aufstrebenden Völkerschaften durch die gegenwärtig vorherrschenden Techniken der Industrieländer geprägt, so stiege der globale Ressourcenverbrauch über jedes ökologisch, ökonomisch und sozial verantwortbare Maß. Es ergibt sich somit die Frage, welche Produktionstechiken zur Bewältigung dieser Wachstumsraten im ökonomisch, ökologisch und sozial gebotenen Rahmen zugrunde liegen dürfen. Mit der Hypothese nachhaltiger industrieller Wertschöpfungsnetze stellt sich der Sonderforschungsbereich der globalen Nachhaltigkeitsherausforderung aus ­einer produktionswissenschaftlichen Perspektive.

Kleine Werkzeugmaschinen für kleine Werkstücke

DFG-Schwerpunktprogramm 1476 (gefördert seit 2010)

Ziel des Schwerpunktprogramms ist die Entwicklung und prototypische Erprobung wissenschaftlich fundierter Methoden, um neuartige Werkzeugmaschinen für die Mikrofertigung bauen zu können, die in ihren charakteristischen technologischen und technischen Kenngrößen an die zu fertigenden Mikrowerkstücke angepasst sind. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms findet eine Konzentration auf Werkzeugmaschinen für trennende Verfahren unter Nutzung mechanischer (Spanen), thermischer (Laser), elektrothermischer (Funkenerosion) und elektrochemischer Energie statt. Erwartet wird, dass die neuen Maschinen technische, ökonomische und ökologische Vorteile besitzen. So sollen die Maschinen die Herstellung komplexer Werkstücke mit höherer Genauigkeit aus einem großen Werkstoffspektrum ermöglichen und sich zudem durch eine immanent höhere Veränderbarkeit in Struktur und Aufstellort auszeichnen. Ökonomische und ökologische Vorteile sollen durch geringe Kosten und durch einen geringeren Ressourcenverbrauch für Herstellung und Betrieb der Maschine realisiert werden.

Reliably Secure Software Systems – Zuverlässig sichere Softwaresysteme

DFG-Schwerpunktprogramm 1496 (gefördert seit 2010)

Ziel: Das Schwerpunktprogramm Zuverlässig sichere Softwaresysteme zielt auf die Entwicklung eines neuen konzeptionellen und technischen Rahmens für Sicherheit, der die Zertifizierung von Sicherheitsgarantien auf ein semantisch fundiertes Verständnis von Programmen und Sicherheitsaspekten abstützt.

Entwurf und Architekturen verlässlicher eingebetteter Systeme

DFG-Schwerpunktprogramm 1500 (Laufzeit: 2010-2016)

Ziel des Schwerpunktprogramms ist die Entwicklung neuer Methoden und Architekturen auf der Systemebene, welche die negativen Auswirkungen zukünftiger Technologien – wie zum Beispiel Funktionsstörungen, Leistungsabbau oder erhöhter Energieverbrauch – beseitigen. Die fünf Säulen der Forschung bilden Technologieabstraktion, verlässliche Hardware-Architekturen, verlässliche eingebettete Software, Entwurfsmethodolo­gien und Betrieb, Beobachtung, Adaption.

Autonomes Lernen

DFG-Schwerpunktprogramm 1527 (Laufzeit: 2012-2018)

Ziel: Das Schwerpunktprogramm zielt auf neue Forschungsansätze in Richtung autonom lernender Systeme. Kernaspekte und Ziele des autonomen Lernens sind:

  1. die Unabhängigkeit des lernenden Systems von einem menschlichen Experten; dazu soll das System Entscheidungen über die Wahl von Parametern, Repräsentationen oder Aktionen eigenständig treffen können;

  2. eine entsprechend ganzheitliche Betrachtung von Lern- und Entscheidungsproblemen und ihrer Einbettung in laufendes Systemverhalten (anstelle von getrenntem Offline-Lernen);

  3. die autonome Exploration und die aktive Suche nach Information statt des Lernens aus vorgegebenen Datensätzen;

  4. die autonome Erzeugung geeigneter Repräsentationen.

Design For Future – Managed Software Evolution

DFG Schwerpunktprogramm 1593 (Laufzeit: 2012-2018)

Ziel: Dieses Schwerpunktprogramm wurde gegründet, um fundamentale neue Ansätze in der Software-Entwicklung im Bereich langlebige Software-Systeme zu entwickeln. Die bisherige Forschung in der Software-Entwicklung löst aktuelle Probleme mit Legacy-Software, die Adaption von Software auf neue Plattformen und die kontinuierliche Weiterentwicklung von Software-Systemen im Hinblick auf ständig wechselnde Anforderungen, neu entstehende Technologien, und die Integration neuer Software-, Hardware- und System-Komponenten nicht. Daher sind neue Ansätze, Methoden und Werkzeuge zur Entwicklung von jung bleibender Software, die ihre ursprüngliche Funktionalität und Qualität behält und sich kontinuierlich während der gesamten Lebensdauer verbessert, notwendig. Es ist beabsichtigt eine Methodik zur kontinuierlichen Evolution von Software und Software/Hardware-Systemen zu entwickeln, damit sich solche Systeme an ändernde Anforderungen und Umgebungen adaptieren können.

Drahtlose Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation für den mobilen Internetzugriff

DFG Schwerpunktprogramm 1655 (Laufzeit: 2012-2018)

Ziel: Mit diesem Forschungsschwerpunkt wird ein neuer Geschwindigkeitsbereich für drahtlose Systeme von 100 Gb/s und mehr betreten. Dieser Bereich wird bislang nur durch glasfaserbasierte Kommunikationstechniken erreicht. Um solch hohe Übertragungsraten in drahtlosen Systemen zu erzielen, müssen neue Paradigmen der Systemarchitektur, neue algorithmische und technologische Methoden sowie eventuell neue Halbleiterbauteile geschaffen werden. Die Energieeffi­zienz drahtloser Übertragung ist hierbei die größte Herausforderung. Zur Realisierung dieser Ziele bedarf es neuer hochintegrierter Halbleiterkomponenten und Integrationskonzepte. Neue Konzepte zur Aufteilung der Signalverarbeitung zwischen analogem und digitalem Basisband rücken in den Mittelpunkt des Interesses. Dies erfordert zahlreiche Synergien in den Bereichen Architektur eingebetteter Systeme, elektronische Schaltungstechnik, Aufbau- und Verbindungstechnik und Protokolldesign. Insbesondere erwarten wir eine nachhaltige Beeinflussung des Bereichs der extrem energieeffizienten Schaltungen.

Algorithmische Synthese reaktiver und diskret-kontinuierlicher Systeme (Algo-Syn)

DFG-Graduiertenkolleg 1298 (Laufzeit: 2006- 2015)

Ziel: Methoden der Softwarevalidierung und -verifika­tion sind heute gut etabliert, durch adäquate formale Modelle abgesichert und auch in der praktischen Anwendung erprobt. Dagegen ist der anspruchsvollere Ansatz der automatischen Synthese von Software – und auch Hardware – erst rudimentär entwickelt, obwohl es ein Potenzial für den Einsatz von Syntheseverfahren in zahlreichen Szenarien gibt, so vor allem in reaktiven (Multi-Agenten-)Systemen mit geringer Datenkomplexität sowie in Leit- und Steuerungssystemen. Sowohl in der theoretischen Informatik als auch in der Praxis der Ingenieurdisziplinen wird die Frage der Synthese verfolgt, allerdings aus ganz unterschiedlichen Blickwinkeln. Das Graduiertenkolleg Algo-Syn will eine Integration dieser Forschungen erreichen und ein Instrumentarium von formalen Modellen und algorithmisch realisierbaren Verfahren entwickeln, das die Anforderungen einschlägiger Ingenieurdisziplinen berücksichtigt.

Micro Energy Harvesting – Energy Harvesting für Mikrosysteme

DFG-Graduiertenkolleg 1322 (Laufzeit: 2006-2015)

Ziel: Mit dem Wachsen verteilter Mikrosysteme, zum Beispiel Sensornetze, entsteht ein gravierendes Energieversorgungsproblem im Kleinen. Bisher werden sie fast ausschließlich über Kabel oder von verteilten Energiespeichern (zum Beispiel Batterien) versorgt. Diese Konzepte erreichen Grenzen, sobald ein System schlecht zugänglich ist, (wie bei medizinischen Implantaten), sehr weit verteilt ist (beispielsweise Sensorsysteme der Gebäudetechnik) oder extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist (wie etwa Reifendrucksensoren). Es ist für die Zukunft kaum denkbar, noch weitaus komplexere, zum Teil mobile und weitverteilte Systeme per Draht oder Batterie mit Energie zu versorgen. Vor diesem Hintergrund stellt das Micro Energy Harvesting, das heißt das Ernten von Energie aus der lokalen Umgebung eines Mikro-Systemknotens, ein hochinnovatives und äußerst aussichtsreiches Konzept zur Versorgung verteilter Mikrosysteme dar. Diese im Graduiertenkolleg verfolgte Energiewandlung im Kleinen greift das Prinzip der dezentralen Energiewandlung aus lokalen Ressourcen (Wind, Wasser, Thermie) auf und transformiert dieses auf das Niveau der Mikroenergietechnik.

Elektromagnetische Strömungsmessung und Wirbelstromprüfung mittels Lorentzkraft

DFG-Graduiertenkolleg 1567 (Laufzeit 2010 bis 2018)

Ziel: Forschungsziel des Graduiertenkollegs ist es, auf Grundlage der in Ilmenau geleisteten Vorarbeiten zur ultrapräzisen Kraftmessung, zur Entwicklung hoch genauer Posi­tioniersysteme im Nanometerbereich sowie zu Lösungsverfahren für inverse magnetofluiddynamische Feldprobleme erstmalig Kräfte im Bereich von 10-11 N bis 1 N zu messen und die gesuchten Parameter in Fluiden oder Festkörpern mittels inverser Lösungsverfahren zu berechnen. Dies soll durch sorgfältig abgestimmte grundlagenorientierte Präzisionsexperimente und numerische Simulationen in den Anwendungen Strömungsmessung in Flüssigmetallen, Strömungsmessung in Elektrolyten und Wirbelstromprüfung in Festkörpern erfolgen. Die Erkenntnisse sollen außerhalb des Graduiertenkollegs in Zusammenarbeit mit Industriefirmen zu praxistauglichen Techniken weiterentwickelt werden.

Heterogene Bildsysteme

DFG-Graduiertenkolleg 1773 (gefördert seit 2012)

Ziel: Moderne Digitalkameras mit automatischer Gesichtserkennung, Computertomographen oder Smartphones – all diese Geräte haben eines gemeinsam: Sie können Bilder verarbeiten oder analysieren und somit modifizierte Abbilder der Realität schaffen. Dazu nutzen die Geräte neben dem Hauptprozessor meistens weitere Prozessoren, die speziell bei der Bildverarbeitung oder -erzeugung helfen, die Geräte arbeiten also heterogen. Solche heterogenen Bildsysteme zu planen, zu entwickeln und zu realisieren ist das Ziel des Graduiertenkollegs.

Neue Herausforderungen für die Kryptographie in ubiqitären Rechnerwelten (UbiCrypt)

DFG-Graduiertenkolleg 1817 (Laufzeit: 2012-2014)

Ziel: Erforscht werden kryptographische Grundlagen für IT-Sicherheit beim Einsatz in ubiquitären Anwendungen wie zum Beispiel Cloud Computing, Private Data Mining und RFID. Das übergreifende Ziel von UbiCrypt ist es, eine internationale und interdisziplinäre Doktorandenausbildung in der IT-Sicherheit auf internationalem Spitzenniveau anzubieten. Ubicrypt kombiniert Cutting-Edge-Forschung mit einem innovativen, strukturierten Trainingsplan in einem internationalem Umfeld.

Diskrete Optimierung technischer Systeme unter Unsicherheit

DFG-Graduiertenkolleg 1855 (gefördert seit 2013)

Ziel: Bei der Entwicklung und dem Betrieb technischer Systeme – wie etwa Fertigungssysteme, Logistik-Netze oder großer IT-Systeme – müssen zahlreiche Konfigurations- und Entwurfsentscheidungen getroffen werden, damit die geforderten Leistungen möglichst ressourcenschonend und kostengünstig erbracht werden. Diese Entscheidungen basieren auf der Lösung von Optimierungsproblemen, wobei deren Parameter in vielen Fällen durch das Vorhandensein von Alternativen diskret oder gemischt diskret-kontinuierlich sind. Das Graduiertenkolleg soll sich mit der Thematik der diskreten Optimierung unter Unsicherheit beschäftigen und zugleich den Menschen in den Verbesserungsprozess einbeziehen. Konkrete Anwendungsszenarien werden aus den Bereichen Logistik, Produktion und IT-Systeme gewählt. Die Thematik des Graduiertenkollegs ist stark interdisziplinär ausgerichtet und kombiniert Fragestellungen aus der Optimierung, der Algorithmik, der Statistik, den Anwendungswissenschaften und der Psychologie.

Integrierte Energieversorgungsmodule für straßengebundene Elektromobile (MobilEM)

DFG-Graduiertenkolleg 1856 (gefördert seit 2013)

Ziel: Das Graduiertenkolleg MobilEM verfolgt das Ziel, physikalische Grundlagen elektrochemischer Speicher für mobile Antriebe zu erforschen und diese mit neuartigen kraftstoffbetriebenen Aggregaten zur Reichweitenvergrößerung, sogenannte Range-Extendern, zu kombinieren. Das Range-­Extender-Modul ermöglicht die energetisch sinnvolle Dimensionierung des elektrischen Speichers, die thermische Konditionierung des elektrochemischen Speichersystems und die ­effiziente Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums.

Rollenbasierte Software-Infrastrukturen für durchgängig-kontextsensitive Systeme (RoSI)

DFG-Graduiertenkolleg 1907 (gefördert seit 2013)

Ziel: Das Graduiertenkolleg beschäftigt sich mit der Erforschung dynamischer Software-Infrastrukturen. Ziel ist es, neuartige Software-Infrastrukturen zu entwickeln, die selbstständig auf Veränderungen des Kontextes reagieren können. Das Konzept der Rollenmodellierung wurde bisher nur in einzelnen Bereichen der Software-Entwicklung zum Einsatz gebracht. Innerhalb des Programms wird hingegen die durchgängige Anwendung von rollenbasierten Infrastrukturen erforscht, also über den gesamten Lebenszyklus einer Software – von der Modellierung über die Programmierung und Installation bis zu den Veränderungen während der eigentlichen Laufzeit. Die Software-Entwicklung wird dadurch schneller und der Installationsaufwand geringer. Mögliche Anwendungsfelder sind unter anderem die Software für das SmartGrid, Software für cyber-physikalische Systeme in Haus, Verkehr und Fabrik oder kontextsensitive Suchmaschinen.

Simulationstechnik – Simulation Techology (SimTech)

DFG-Exzellenzcluster 310 (Laufzeit: 2007 bis 2017)

Ziel: Die generelle Zielstellung besteht darin, Simulationstechnologie von isolierten numerischen Ansätzen hin zu einer integrierten Systemwissenschaft weiterzuentwickeln. Des Weiteren ist beabsichtigt, zu fünf visionären Anwendungsbereichen innovative Lösungen zu erarbeiten. Dazu gehören Lösungen, die

  1. von einer empirisch dominierten Materialbeschreibung zu simulationsbasiertem Design neuer Werkstoffe mit maßgeschneiderten Hightech-Eigenschaften führen;

  2. eine vollständig virtualisierte Entwicklung von Prototypen und Fabrikanlagen erlauben;

  3. komplexe und umfassende Methoden in der Umwelttechnik darstellen, zum Beispiel hinsichtlich der Handhabung von Treibhausgasen oder des globalen Klimawandels;

  4. von der klassischen Biologie zu einer systembiologischen Betrachtung von technischen und natürlichen Systemen führen;

  5. Einzellösungen in der Biomechanik zu einer allgemeinen Beschreibung des menschlichen Körpers zusammenfassen, mit Nutzen etwa für die Medizintechnik und Crashtests.

Zentrum für Perspektiven in der Elektronik

DFG-Exzellenzcluster 1056 (Laufzeit 2012-2017)

Das Ziel besteht darin, in einem weltweit einzigartigen Ansatz alternative Materialien, Technologien und Systeme für die Elektronik der Zukunft zu konstruieren. Die Bedeutung dieses Vorhabens erschließt sich, wenn man sich vor Augen führt, wie sehr die so genannte digitale Revolution unsere Gesellschaft verändert hat und weiter radikal verändern wird: Internet, Smartphones und Mobilfunk sind dafür drei äußerst populäre und gleichzeitig repräsentative Beispiele. Ihre rasante Entwicklung im letzten Jahrzehnt basiert auf der unglaublichen Dynamik der Basistechnologie heutiger Elektronik: der CMOS-Halbleitertechnologie. Die Weiterentwicklung dieser Technik stößt jedoch zunehmend an physikalische Grenzen der stetigen Strukturverkleinerung. Daher ist es das Ziel der Dresdner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, alternative und komplementäre Techniken für die Elektronik der Zukunft zu erforschen, um die absehbaren Grenzen der herkömmlichen Technik überwinden zu helfen.

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