Grünes Licht für Graduiertenkol­legs

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat am 20. Dezember 2017 mitgeteilt, dass die beiden Graduiertenkollegs (GRK) "Hydrogel-basierte Mikrosysteme" und "Förderliche Gestaltung cyber-physischer Produktionssysteme" bewilligt worden sind. Beide GRKs wurden von der TU Dresden beantragt und werden von der DFG für die nächsten 4,5 Jahre gefördert.

Graduiertenkolleg „Hydrogel-basierte Mikrosysteme“

Das GRK 1865 "Hydrogel-basierte Mikrosysteme" setzt seine Forschungsarbeit fort, um die wissenschaftlichen Grundlagen für die Anwendung von Hydrogelen in mikrosystemtechnischen Anwendungen zu legen.

Hydrogele sind vernetzte Polymere, die große Mengen Wasser aufnehmen und abgeben können. Bei der Wasseraufnahme und -abgabe vergrößern bzw. verkleinern sie sich stark. Der Quellvorgang kann durch physikalische und chemische Größen – z.B. Temperatur, elektrische Spannung oder den pH-Wert – ausgelöst werden und ist umkehrbar. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Hydrogele hervorragend, um zum einen physikalische oder chemische Eigenschaften ihrer Umgebung zu erfassen – also als Sensoren zu fungieren. Zum anderen können sie dies in Bewegung oder andere physikalische Größen umsetzen und somit Prozesse auslösen bzw. in Prozesse eingreifen; das heißt: Hydrogele können auch als Aktoren dienen. Zudem haben Hydrogele bereits ihr großes Potenzial für entsprechende Anwendungen in Mikrosystemen gezeigt.

Integrierte Hydrogel-basierte Sensoren und Aktoren ermöglichen kostengünstige Mikrosystemlösungen, die vielfältig einsetzbar sind. Sie könnten u.a. in der Mikroelektronik, der biomedizinischen Technik sowie der Umweltschutz- und Prozessmesstechnik eingesetzt werden. Um diesen Einsatz zu ermöglichen, sind allerdings noch vielfältige Unzulänglichkeiten, die bisher die praktische Nutzung von Hydrogelen in technischen Anwendungen erschwert oder sogar verhindert haben, zu lösen. In den letzten 4,5 Jahren konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits viele neue Erkenntnisse erarbeiten. Es gibt aber immer noch eine Reihe ungeklärter Fragen, zu denen die Doktorandinnen und Doktoranden ihre Forschungsarbeit fortsetzen werden.

Um die offenen Fragestellungen zu lösen, ist eine breite interdisziplinäre Aufstellung notwendig. Daher sind an dem GRK 1865 weiterhin Professuren der Fakultäten Chemie, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Maschinenwesen und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. beteiligt. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Breite, wie sie im Rahmen des GRK 1865 erfolgt, ist auf diesem Gebiet neu.

Die DFG fördert im Rahmen des GRK 14 Doktorandinnen und Doktoranden. Die neue Förderperiode beginnt am 1. April 2018.

Graduiertenkolleg 2323 "Förderliche Gestaltung cyber-physischer Produktionssysteme"

Das GRK "Förderliche Gestaltung cyber-physischer Produktionssysteme" wird an der TU Dresden zur Ausbildung von Nachwuchsforscher*innen eingerichtet, die unter einem Dach interdisziplinär untersuchen, wie Mensch-Technik-Kooperation in hochvariablen technischen Systemen gestaltet werden kann.

Der steigende Bedarf an individualisierten Produkten stellt produzierende Industriezweige vor neue Herausforderungen, da sie ursprünglich auf effiziente Massenproduktion ausgelegt waren. Cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) sind ein vielversprechender Weg, um diese Herausforderungen zu bewältigen. CPPS können nicht nur, wie viele heutige Systeme, Daten ihrer Umwelt erfassen, auswerten, speichern und Produktionsprozesse steuern – sie sind darüber hinaus ständig digital vernetzt. Somit können komplexe Algorithmen zur Auswertung umfangreicher Datenbestände aus Planung, Betrieb und Simulation eingesetzt werden, um höhere Automation und schnelle Systemänderungen zu erlauben, aber auch tiefe Einblicke in sonst nicht sichtbare Zusammenhänge zu ermöglichen.

CPPS stellen – aufgrund ihrer Komplexität und Flexibilität – große Herausforderungen an die Gestaltung der Mensch-Technik-Kooperation. Im Fokus bisheriger Entwicklungsarbeiten standen vornehmlich technische Aspekte von CPPS. Im GRK 2323 wird die menschliche Perspektive in das Zentrum der Forschung zur CPPS-Entwicklung gerückt: Wissenschaftler*innen der Fakultäten Elektrotechnik und Informationstechnik, Informatik, Maschinenwesen und Psychologie an der TU Dresden arbeiten in dem neuen GRK 2323 zusammen um zu erforschen, wie die CPPS gestaltet sein müssen, damit das Vertrauen, die Kompetenzen und die Gesundheit der die CPPS führenden und überwachenden Menschen gefördert und nicht gefährdet werden. Die Forscher*innen werden ihre Untersuchungen in zwei unterschiedlichen Anwendungsbereichen durchführen: in modularen Prozessanlagen – wie sie in der chemischen Industrie gerade eingeführt werden – und in mobilen Agrarsystemen (z. B. modernen Erntemaschinen). Dadurch wird es möglich, auch die Übertragbarkeit der Erkenntnisse und Lösungsansätze auf ein breites Feld von CPPS-Domänen zu prüfen.

Die DFG fördert im Rahmen des GRK zehn Doktorandinnen und Doktoranden. Die Förderung beginnt am 1. September 2018.

Weitere Informationen zum GRK 1865 "Hydrogel-basierte Mikrosysteme":
Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach (Sprecher des GRK)
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Institut für Festkörperelektronik
Tel.: 0351 463-32077

Insa Malberg
Koordination GRK 1865
Tel.: 0 351 463-33463

Weitere Informationen zum GRK 2323 "Förderliche Gestaltung cyber-physischer Produktionssysteme":
Prof. Dr.-Ing. habil. Leon Urbas (Sprecher des GRK)
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Prozessleittechnik
Tel.: 0351 463-39614