Modell 7: Adaptronik - am IWE - KIT

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AUF EINEN BLICK ADAPTRONIK Studienmodell 7 Adaptronik 3 Modellplan feste Modellfächer 4 Modellplan wählbare Modellfächer 5 Beschreibung der Vorlesungen 6 • Sensoren 6 • Praktikum: Sensoren und Aktoren 6 • Regelung linearer Mehrgrößensysteme 7 • Integrierte Systeme und Schaltungen 8 • Identifizierung und Optimierung technischer Prozesse 9 • Methoden der Signalverarbeitung 10 Forschungsgebiete 11 Beteiligte Institute 12 IWE Anschrift des Modellberaters Dr.-Ing. Wolfgang Menesklou Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) Forschungszentrum Umwelt (FZU) Adenauerring 20 b, Geb. 50.40 D-76131 Karlsruhe Tel: Email: Link: 0721 608-7493 menesklou@kit.edu http://www.iwe.uni-karlsruhe.de 2
ADAPTRONIK EINLEITUNG Studienmodell 7 Adaptronik Der Begriff Adaptronik hat sich in Deutschland in den neunziger Jahren etabliert und umfasst einen Technologiebereich, der in den USA und Japan mit „smart materials“ oder „adaptive structures“ bezeichnet wird. Die Adaptronik zählt heute zu den 12 Leitinnovationen der Fraunhofergesellschaft. Im Mittelpunkt stehen technische Systeme, die sich durch selbstregelnde Mechanismen an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen. Multifunktionale Werkstoffe wie Piezoelektrika, Magnetostriktiva, elektrorheologische Fluide oder Formgedächtnislegierungen, die sich thermisch, elektrisch oder magnetisch aktivieren lassen und dabei gleichzeitig sensorische und aktorische Aufgaben übernehmen, spielen eine Schlüsselrolle bei der Konzeption adaptronischer Systeme. Das daraus resultierende Potenzial eröffnet für Forschung und Entwicklung neue Wege und Lösungsansätze in den verschiedensten Bereichen. Beispiele sind aktive Schwingungskompensatoren zur Reduktion von Vibrationen und Instabilitäten an Verkehrsfahrzeugen, die Feinstpositionierung in Optik und Maschinenbau, selbstjustierende Antennen und Satellitenstrukturen und intelligente Sensornetzwerke (Structural Health Monitoring). Die Realisierung adaptronischer Systeme erfordert, dass die Teildisziplinen Werkstoffwissenschaften (Sensorik/Aktorik), Regelungstechnik und Informationstechnik von Beginn an in den Entwicklungsprozess integriert werden, und verlangt somit vom angehenden Ingenieur eine interdisziplinäre Denkweise. Im Studienmodell werden deshalb die Kompetenzen aus vier Instituten genutzt, um die gewünschte breite Ausbildung zu gewährleisten. Der Katalog der festen Modellfächer des Studienmodells berücksichtigt diesen Aspekt: In der Vorlesung „Sensoren“, sowie im Praktikum „Sensoren und Aktoren“ werden wichtige Grundlagen multifunktionaler Werkstoffe vermittelt. Die systemtheoretische Modellierung und Behandlung adaptronischer Systeme, sowie die regelungstechnischen Grundlagen hierzu, werden in den Vorlesungen „Identifizierung und Optimierung technischer Prozesse“ und „Regelung linearer Mehrgrößensysteme“ erarbeitet. Wichtige Teile der Informationstechnik werden durch die Vorlesungen „Integrierte Systeme“ und „Methoden der Signalverarbeitung“ abgedeckt. Die wählbaren Modellfächer bieten dem Studierenden die Möglichkeit, je nach Interesse und Neigungen, sein Wissen in den oben genannten Teildisziplinen zu vertiefen. Aufgrund der Breite der Anwendungen adaptronischer Systeme können neben den Lehrveranstaltungen aus der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik auch Fächer aus dem Vorlesungsangebot anderer Fakultäten wie Maschinenbau, Physik und Informatik gewählt werden. Die Auswahl sollte aber frühzeitig mit dem Modellberater abgesprochen werden. In der Master/Diplom- und Studienarbeit besteht für den Studierenden die Möglichkeit aktiv an Forschungsprojekten auch in Zusammenarbeit mit der Industrie mitzuarbeiten. Durch die breit angelegte Ausbildung hat der angehende Ingenieur viele berufliche Möglichkeiten. Die ständig steigenden Anforderungen an moderne Systeme führen dazu, dass konventionelle Ansätze zunehmend an die Grenzen des technisch und wirtschaftlich Machbaren stoßen. Das noch junge Gebiet der Adaptronik eröffnet neue Möglichkeiten, mittels intelligenter Systemkomponenten zur Schonung von Rohstoffen, zu einer geringeren Umweltbelastung, zu niedrigen System- und Betriebskosten, sowie zu höherer Funktionalität und Leistungsfähigkeit von Systemen beizutragen. Aus diesem Grund beschäftigen sich auch namhafte Firmen und Forschungseinrichtungen wie beispielsweise VW, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), EADS, DaimlerChrysler, Fraunhofergesellschaft, Siemens, Philips und Carl Zeiss zunehmend mit adaptronischen Systemen. 3
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Seite 9 und 10: ADAPTRONIK VORLESUNGSBESCHREIBUNG I
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