US-Messgerät © S. Itting 3 Sensoren messen die dynamische Deformation © Daniel Schwensow

Forschen am Puls der Zeit

Es wird das Leitmotiv verfolgt, mit neuartigen Messsystemtechniken grundlegende Erkenntnisse zu gewinnen und Innovationen ingenieurwissenschaftlich umzusetzen, mit denen die Lebensqualität der Menschen erhöht und Arbeitsplätze gesichert oder geschaffen werden. Die Professur MST führt national und international anerkannte Arbeiten auf dem Gebiet der berührungslosen Messsystem- und Sensortechnik durch.

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Einblick in unsere Forschungsgebiete

Zebrafisch © K. Philipp

Forschung an der MST

In der Forschung und Lehre beschäftigt sich die Professur MST mit der Modellierung, Realisierung und Anwendung neuartiger Mess- und Sensorsysteme. In den fünf Bedarfsfeldern der Hightech-Strategie der Bundesregierung, d.h. Kommunikation, Sicherheit, Mobilität, Energie und Gesundheit sind Fortschritte in der Messtechnik und Sensorik erforderlich. Aktuelle Fragestellungen werden durch die Professur MST in vielfältigen Anwendungsbereichen untersucht, wie der Biomedizin (Gesundheit), Verfahrens- und Produktionstechnik (Energie), Luft- und Raumfahrt (Mobilität), Automatisierungs- und Regelungstechnik (Sicherheit) sowie Informationssystemtechnik (Kommunikation).

Folgende Beispiele sollen aufgeführt werden:

  • Regenerative Energietechnik I: Zur Steigerung des Wirkungsgrades von Solarzellen werden Modelluntersuchungen zum magnetfeldbeeinflussten Kristallzuchtprozess in Zusammenarbeit mit Industriepartnern vorgenommen. Die Professur MST entwickelt neuartige Ultraschallmesstechnik unter Einsatz von elektronischen Multiplexschaltungen, um hohe zeitliche und örtliche Auflösungen von komplexen Strömungen in metallischer Schmelzen zu erreichen und insbesondere eine Echtzeitsignalverarbeitung zu erlauben. Erforscht werden adaptive Phased-Array-Ultraschalltechniken, um Messungen in opaken Medien zu ermöglichen.   
  • Regenerative Energietechnik II: Zur Erfassung der Stoffströme in Brennstoffzellen kommen laseroptische Geschwindigkeitsprofilsensoren zum Einsatz, die mit nur einem optischen Zugang hochaufgelöste Strömungsgeschwindigkeitsmessungen in engen Geometrien erlauben. Für Brennstoffzellenstapel wird mit diesen Messungen die Verteilung der Stoffströme bestimmt, womit Strategien für die Erhöhung des Wirkungsgrades entwickelt werden können.
  • Umweltschutz I: Das Verständnis der Wechselwirkung von Schall und Strömungen in Flugtriebwerken ist eine Grundlage für die Verbesserung von Bias-Flow-Linern, die störenden Fluglärm dämpfen. Die messtechnische Herausforderung besteht darin, Schall- und Strömungsgrößen gleichzeitig und mit hoher Dynamik zu erfassen.
  • Umweltschutz II: Um den Verbrauch von fossilen Brennstoffen und den Ausstoß klimaschädlicher Gase beim Flugbetrieb zu reduzieren, werden neuartige Antriebskonzepte untersucht, die eine effiziente Verbrennung mit geringerem Treibstoffeinsatz nutzen. Dazu werden kamerabasierte Messsysteme für die berührungslose volumenhafte Untersuchung von instationären Verbrennungsprozessen in einer Flamme entwickelt und angewendet.
  • 3D-Bildgebung: Neuartige Kamerasysteme werden unter Nutzung von Lichtfeldtechniken, MEMS-Scannern, tomographischen Verfahren und Speckle-Verfahren untersucht. Es kommen moderne Kameras zum Einsatz, die bis zu 1 Million Bilder pro Sekunde aufnehmen können.
  • Biomedizin I: Elektrisch durchstimmbare Flüssigkeitslinsen werden für die Realisierung eines intelligenten, adaptiven Mikroskops verwendet. In transgenen Zebrabärlingen werden Umwelteinflüsse auf die Schilddrüsenentwicklung untersucht.
  • Biomedizin II: Die Optogenetik ermöglicht grundlegend neuartige Untersuchungen zur Ursache von neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer, Epilepsie und Morbus Parkinson. Die Professur MST arbeitet an der Entwicklung von digitalen adaptiven Lasersystemen für die gezielte Stimulation und Erfassung von physiologischen Vorgängen in Modellorganismen.  Hierbei kommt der Erzeugung von örtlich und zeitlich variablen Lichtmustern in tiefem Gewebe eine Schlüsselrolle zu.
  • Biomedizin III: Mit dispersiven Elementen (VIPA: virtually-imaged phased array) und einer rauscharmen sCMOS-Kamera kann die Frequenzverschiebung von Brillouin-Streuung (Phononen-Photonen-Wechselwirkung) hochauflösend gemessen werden. Eine derartige Brillouin-Mikroskopie erlaubt eine kontaktlose, ortsaufgelöste, schnelle Diagnose der mechanischen Eigenschaften von biologischem Gewebe, womit sowohl eine Früherkennung von Krebs als auch Grundlagenuntersuchungen in der Biologie ermöglicht werden.