Zwei neue DFG-Forschergruppen an der Uni Stuttgart: Automatisierte Maschinenwartung und Positionierung einzelner Nanostrukturen

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat in der Sitzung des Hauptausschusses vor wenigen Tagen bundesweit 19 neue Forschergruppen mit einem Gesamtfördervolumen von 30,6 Millionen Euro installiert. Bei den aus einem breiten Spektrum an Wissenschaftsdisziplinen ausgewählten Vorhaben waren auch zwei interdisziplinäre Forschergruppen der Universität Stuttgart erfolgreich. Im Mittelpunkt der bewilligten Projekte stehen die Positionierung von Quantenpunkten und Molekülen sowie automatisierte, kostensparende Verfahren für die gezielte Wartung von Maschinen. Damit sind an der Universität Stuttgart nun insgesamt fünf DFG-Forschergruppen angesiedelt.

Gruppe 1: Gezielte vorbeugende Wartung durch automatisierte Zustandbeobachtung

Um Verschleißerscheinungen an Maschinen frühzeitig zu erkennen, ist es bisher nötig, die Aggregate regelmäßig zu warten. Oft sind Teile dieser Wartungsarbeiten jedoch unnötig und verursachen vermeidbare Kosten. Um Wartungen künftig gezielter und flexibler durchführen zu können und Produktivitätsreserven zu aktivieren, untersucht eine Gruppe von vier Professoren mit ihrem Sprecher Prof. Uwe Heisel, Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen (IfW) der Uni Stuttgart, Verfahren zur gezielten vorbeugenden Wartung durch automatisierte Zustandsbeobachtung. Ziel ist es, aus den in der numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen und den in der Mechatronik der Antriebe verfügbaren Signale und Informationen den jeweiligen Zustand einer Maschine im laufenden Produktionsprozess ständig so präzise und aktuell interpretieren zu können, dass keinerlei unnötige Wartungsmaßnahmen und Produktionsunterbrechungen für Service-Einsätze mehr erforderlich sind. Gleichzeitig sollen sich anbahnende Verschleißerscheinungen oder Schädigungen rechtzeitig vor einem Ausfall der Maschine erkannt werden können.

Die Teilprojekte haben ehrgeizige Ziele und sind eng miteinander verwoben: Das Team unter der Leitung von Prof. Heisel im IfW wird die Erscheinungsformen von Verschleiß und Schädigung und damit verbundene Signalgewinnung experimentell analysieren und daraus auch konstruktive Optimierungen ableiten. Im Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) haben sich die Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Alexander Verl das Thema der antriebsnahen Prozess- und Maschinendiagnose und unter der Leitung von Prof. Peter Klemm die steuerungsbasierte Maschinendiagnose vorgenommen. Im Institut für Maschinenelemente (IMA) wird der Leiter des Bereichs Antriebstechnik, Prof. Bernd Bertsche, mit seinen Mitarbeitern das Thema einer flexibel angepassten, den jeweiligen Erfordernissen gerecht werdenden Instandhaltungsplanung anpacken.

Weitere Informationen bei Prof. Uwe Heisel, Institut für Werkzeugmaschinen, Tel. 0711/121 3861, e-mail: heisel@ifw.uni-stuttgart.de

Gruppe 2: Positionierung von einzelnen Nanostrukturen – Einzelquantenbauelemente

Die zweite Stuttgarter Forschergruppe wird sich mit der gezielten Positionierung von einzelnen Nanostrukturen in komplexen Bauelementen und der Erforschung ihrer physikalischen Eigenschaften beschäftigen. Die beteiligten Forscher kommen aus dem Physikalischen Institut und dem Institut für Halbleitertechnik der Universität Stuttgart sowie dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung. Gruppensprecher ist Prof. Peter Michler vom 5. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart.

Die einzigartige Erfolgsgeschichte der Halbleiterphysik und ihrer Technologie beruht auf der Möglichkeit, einzelne, mikro- und nanometergroße funktionelle Einheiten auf einem einzelnen Chip zu integrieren. Die spannende Physik und das Anwendungspotential von einzelnen Nanostrukturen, beispielsweise für Einzelphotonen- und Einzelelektronenbauelemente, stehen momentan im Fokus sehr vieler Forscher. Die Möglichkeiten der Positionierung von einzelnen Quantenpunkten und Molekülen sind jedoch bisher sehr eingeschränkt. Daher ist ihre Anbindung an eine äußere Peripherie nur sehr unzureichend realisierbar. Von den Untersuchungen der Forschergruppe werden Erkenntnisse erwartet, die es ermöglichen, die Nanostrukturen zu positionieren und damit wichtige Quanteneffekte wie zum Beispiel die Modifikation der spontanen Emission in einem Festkörperresonator im Detail studieren zu können. Gleichzeitig können damit ihre einzigartigen Eigenschaften für Anwendungen, so zum Beispiel Einzelphotonenquellen, Feldeffekttransistoren und Quantengatter, nutzbar gemacht werden.

Weitere Informationen bei Prof. Peter Michler, 5. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685 4660, e-mail: p.michler@physik.uni-stuttgart.de