Öffentlich geförderte Forschungsprojekte am IAVT/ZmP

E4C

Extrem Energieeffiziente Edge Cloud Hardware am Beispiel Cloud Radio Access Network

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Projekttitel

Extrem Energieeffiziente Edge Cloud Hardware am Beispiel Cloud Radio Access Network

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

BMBF

Projektlaufzeit
01/2022 - 12/2024
Projektpartner
  • Technische Universität Dresden
    • Vodafone Stiftungslehrstuhl für Mobile Nachrichtensysteme
    • Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik
    • Professur für Compilerbau
    • Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie
    • Professur für Hochfrequenztechnik
  • eesy-IC GmbH Erlangen
  • ficonTEC Service GmbH Achim
  • viimagic GmbH Dresden
  • GCD Printlayout GmbH Erlangen
  • Micro Systems Engineering GmbH Berg/Ofr.
  • VI-Systems GmbH Berlin
  • Assoziiert: GlobalFoundries LLC & Co. KG, Nokia Bell Labs, Vodafone GmbH, Cloud&Heat Technologies GmbH, National Instruments Corp.
Inhalt des Projekts
E4C-Kommunikationsansatz für hocheffiziente adaptive Rechnerarchitektur

Das BMBF Projekt E4C (Extrem Energieeffiziente Edge Cloud Hardware am Beispiel Cloud Radio Access Network) entwickelt ein innovatives Konzept für eine neuartige, skalierbare Computerarchitektur, die aus spezialisierten Rechenknoten und einer neuartigen Kommunikationsstruktur für Datenübertragung zwischen Rechenkernen und -modulen aus elektrischen, optischen und drahtlosen Kommunikationsverbindungen besteht. Sie kann in Edge-Servern in virtualisierten 5G-Funkzugangsnetzen eingesetzt werden und besitzt ein Energieeinsparpotenzial von bis zu 90 %. Die Herstellung der heterogenen Rechenknoten (siehe Abbildung) erfordert eine Kointegration von Chipkomponenten auf einem gemeinsamen Interposer-Leiterplattensubstrat. Im Rahmen des E4C-Projektes werden am IAVT Integrationsansätze für optische und drahtlose Transceiver (TRx) erarbeitet. Zur Integration von mm-Wellen- und optischen Hardware im TRx-Modulen wurden im DFG Sonderforschungsbereich 912 HAEC skalierbare Herstellungsprozesse für die Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt. Basierend darauf werden passive Komponenten wie optische Koppler und Antennen mit aktiven IC-Chips zu integrierten TRx-Modulen zusammengeführt. Durch die Verwendung der verlustarmen und zuverlässigen Kontaktiertechniken und optimierter Leitungsführung sowie der neuartigen Chipintegrationstechnologien, kann die in dem Projekt angestrebte Verringerung des Energieverbrauches im Packaging-Bereich ermöglicht werden.

Damit schlägt das Vorhaben eine innovative Lösung für eine Kernproblemstellung von 5G-Basisstationen vor, die zukünftig einen erheblichen Energieaufwand für die Verteilung von Rechenlast in den virtualisierten Funkzugangsnetzen tragen müssen.

SelFü

Neuartige Fügeverbindungen von Komponenten der Hochleistungselektronik

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Projekttitel

Neuartige Fügeverbindungen von Komponenten der Hochleistungselektronik

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Karsten Meier
Tel.:
(0351) 463 36594
Finanzierung

BMBF - KMU-innovativ

Projektlaufzeit
01/2022 - 12/2024
Projektpartner

IMG Electronic & Power Systems GmbH
budatec GmbH
PFARR Stanztechnik GmbH
G&W Leiterplatten Dresden GmbH & Co. KG
Fraunhofer IKTS, Materialdiagnostik

Inhalt des Projekts

Das Ziel dieses Projektes ist die erstmalige Zusammenführung von hybriden Leiterplatten mit den Verbindungstechnologien Diffusionslöten, Sintern und SMT-Löten durch heterogene
Integration, um den KMU hochintegrierte Module der Hochleistungselektronik ab 20 kW aufwärts zu ermöglichen. Anhand der exemplarischen Funktionsbaugruppe vom Anwendungsgeber IMG (Bahnelektronik, Linie 10 Nordhausen, ca. 180 kW) bestehend aus leistungselektronischen Wechselrichtern und Steuerelektronik, sollen die Ziele:

  1. erstmaliges Zusammenführen von Hochstromleiterplatte und selektiver temperaturfester Fügetechnik,
  2. multiple Funktionselemente in Leiterplatte integriert (siehe Heat pipe),
  3. erstmalige integrale Lösung von Logik- und Leistungsteil auf einer Baugruppe als „Single-Board Unit“ innerhalb von Leistungselektronik,
  4. Kostensenkung in der Fertigung von Leistungselektronik und
  5. erhöhte Leistungsdichte für Leistungselektronik im Bereich ab 20 kW bis 200 kW und mehr durch geringeren Bauraum und Platzbedarf sowie weniger Gewicht

verfolgt und technologisch nachgewiesen werden.

MaSCoM

Miniaturisierter, autonomer Sensor für das Condition Monitoring

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Projekttitel

Miniaturisierter, autonomer Sensor für das Condition Monitoring

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Karsten Meier
Tel.:
(0351) 463 36594
Finanzierung

BMWi - IraSME-ZIM-Projekt

Projektlaufzeit
10/2021 - 03/2024
Projektpartner

eologix sensor technology GmbH (Österreich)
SES-TEC OG (Österreich)
FH JOANNEUM GmbH, Institut Electronic Engineering (Österreich)
Universität Klagenfurt, Institut für Intelligente Sensorsysteme (Österreich)
LFG Oertel e.K. (Deutschland)
STV Electronic GmbH (Deutschland)
Technische Universität Berlin, Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik (Deutschland)

 

Inhalt des Projekts

Zur Überwachung effizienzsensibler und sicherheitskritischer Systeme, bedarf es neuer elektronischer Sensormodule mit verbesserter Funktion, Integrierbarkeit, Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit. In einem Kooperationsverbund aus österreichischen und deutschen FuE-Partnern sollen arbeitsteilig Modul-integrierte Lösungen zur Energiegewinnung und -speicherung, zuverlässige Multilayer-Flex-Technologien, digital-additive Herstellungsverfahren und Modul-integrierte Antennen entwickelt werden. Integriert in einem Sensorsystem sollen sie folgende Vorteile bieten:

  1. anpassbare Sensorbauform an dreidimensionale Formen zu überwachender Bauteile bei gleichzeitiger Reduzierung von Baugröße und Gewicht,
  2. drahtlose Kommunikationsfunktion,
  3. energieautarke Funktion und
  4. hohe Lebensdauer unter harschen Umgebungsbedingungen in den Anwendungsfeldern regenerative Energie-, Luftfahrt-, Bahntechnik, Robotik, uvm.

Grenzüberschreitend werden Partner aus Industrie und Wissenschaft zusammenarbeiten.

 

Nano-AVT

Hochleistungs-Nano-Verbindungen für mikroelektronische Bauteile

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Projekttitel

Hochleistungs-Nano-Verbindungen für mikroelektronische Bauteile

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Daniel Ernst
Tel.:
(0351) 463 36941
Finanzierung

BMBF - KMU-innovativ

Projektlaufzeit
10/2021 - 09/2024
Projektpartner

NanoWired GmbH
Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH
GED Gesellschaft für Elektronik und Design mbH
Huber Automotive AG

Inhalt des Projekts

Die Ziele des Projektes liegen in der Entwicklung einer neuen KlettWelding-basierten Aufbau- und Verbindungstechnologie und zwei elektronischer Demonstratoren (Hochfrequenz-Datenlogger, Hochleistungs-DC/DC-Wandler) auf Basis der neuen Nano-AVT, welche die hohen technischen Anforderungen des autonomen Fahrens erstmals erreichen. Durch den Ersatz konventioneller Lötverbindungen wird der Einsatz von halogenhaltigen Flussmitteln komplett verhindert und die Prozesstemperaturen um mehr als 80% reduziert. Darüber hinaus soll zur Substitution konventioneller Steckverbindungen zwischen Leiterplatten eine neue ganzflächige, starre Verbindung basierend auf der KlettWelding-Technologie entwickelt werden. Damit sowohl der Datenlogger als auch der DC/DC-Wandler in großer Stückzahl herstellbar sind, wird für die KlettWelding-basierten Verbindungen eine neue technische Schnittstelle zur Integration in die Leiterplattenherstellung entwickelt.

AnkoTherm

Anlagenintegration der Kontakt-Thermografie als schnelles In-Line-Qualitätstool für leistungselektronische Module

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Projekttitel

Anlagenintegration der Kontakt-Thermografie als schnelles In-Line-Qualitätstool für leistungselektronische Module

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
PD Dr.-Ing. habil.
Martin Oppermann
Tel.:
(0351) 463 35051
Finanzierung

BMWi - ZIM

Projektlaufzeit
10/2021 - 09/2023
Projektpartner

budatec GmbH, Berlin
Kraus Hardware GmbH, Großostheim

Inhalt des Projekts
Messung der elektrischen Größen mittels Oszilloskop

Die schnelle und damit in-line-fähige Bewertung der Qualität von flächigen Verbindungsstellen von Leistungshalbleitern, welche durch Löten oder Sintern hergestellt werden, ist ein technisch noch ungelöstes Problem. Herkömmliche diagnostische Verfahren (z.B. Röntgen oder Ultraschallmikroskopie) sind entweder Prinzip-bedingt oder aufgrund der mit ihnen verbundenen Aufwendungen nicht geeignet, um beim Herstellungsprozess der Verbindungsstellen eine unmittelbare Qualitätskontrolle durchzuführen. Im Verlauf eines vorangegangenen Projekts wurde ein als Kontakt-Thermografie bezeichnetes neues Verfahren erdacht und labortechnisch untersucht. Dabei wird eine miniaturisierte Heizstruktur als Messkopf an den gelöteten oder gesinterten Leistungshalbleiter angekoppelt. Anschließend wird ein kurzer Heizimpuls in den Halbleiter eingebracht. Abhängig von der Qualität der unter dem Halbleiter liegenden Verbindungschicht breitet sich dieser Heizimpuls mit verschiedenen Charakteristiken aus. Diese unterschiedliche Ausbreitung wirkt direkt zurück auf die elektrischen Eigenschaften der Heizstruktur, die messtechnisch erfasst werden können. Der eigentliche Messvorgang (inklusive Heizimpuls) erfolgt innerhalb einer Zeit von maximal 1 Sekunde und ist damit absolut echtzeitfähig in die Produktionslinie einzubinden. Die anlagentechnische Umsetzung des Messprinzips und deren Integration in den Prozessablauf bei der Fertigung leistungselektronischer Module wird erstmals eine in-line-fähige Prüfapparatur, die eine echtzeitfähige Aussage zur Verbindungsstellenqualität ermöglicht, bereitstellen. Das Verfahren verspricht, im Vergleich zur bisherigen Praxis aufwändiger nachgelagerter Untersuchungen, eine kostengünstige Realisierbarkeit bis hin zur 100%-Prüfung in Echtzeit und damit eine unmittelbare Rückkopplung auf den vorgelagerten Prozessschritt der Verbindungsbildung.

6G-life

6G-life

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Projekttitel

6G-life

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

BMBF

Projektlaufzeit
08/2021 - 08/2025
Projektpartner

Technische Universität München (TUM)

Inhalt des Projekts

Die TU Dresden und die Technische Universität München haben sich zum Forschungszentrum 6G-Life zusammengeschlossen, um Spitzenforschung für zukünftige 6G-Kommunikationsnetze mit Fokus auf Mensch-Maschine-Kollaboration voranzutreiben. Der Zusammenschluss der beiden Exzellenzuniversitäten bündelt ihre weltweit führenden Vorarbeiten im Bereich des taktilen Internets im Exzellenzcluster CeTI, 5G-Kommunikationsnetze, Quantenkommunikation, Post-Shannon-Theorie, Methoden der Künstlichen Intelligenz sowie flexible Hard- und Softwareplattformen.

IAVT/ZMP arbeitet im Anwendungspaket 3.5 von 6G-Life mit.

Adaptive Mikroelektronik und Netzwerkhardware

ZIEL:

Multifunktionale Interaktion/Kooperation zwischen Mensch und Maschine in 6G, schneller, flexibler und zuverlässiger durch adaptive HW/SW

KI-Mensch-Maschine-Schnittstelle, Sensorfusion, Verhaltenserkennung und -vorhersage, adaptive 6G-Netzwerk-Endknoten (Edge Nodes)

Partner in AP3.5:

TUD Bock, TUD Fettweis, TUD Göhringer, TUM Herkersdorf, TUD Mayr, TUM Steinhorst, TUD Tetzlaff

Arbeitsziele:

  • Modellierung, Analyse, Simulation und prototypische Realisierung von neu entstehenden Speichermodulen für die Entwicklung eines In-Memory-Computing-Konzepts und einer adaptiven Edge-Node-Architektur als Kern der Hochgeschwindigkeit und geringen Latenz von KI-Chips / -Systemen
  • Direkte Integration von Strukturen eines zellularen nichtlinearen/neuronalen Netzes (CNN) mit haptischen Sensoren und Aktoren
  • Rekonfigurierbare chipbasierte Hardware (geringe Latenz und geringer Energieverbrauch) in Kombination mit einer flexiblen Softwarelösung
  • Rekonfigurierbare Hardware für Adaptive, energieeffiziente, zuverlässige RAN-Knoten sowie innovative Systemarchitektur und Methodik für 6G
  • Chiplet-basierte Mikroelektronik wird das taktile Internet der sechsten Generation (6G) um rekonfigurierbare adaptive Netzwerkknoten und Schnittstellen zwischen Technologie und dem menschlichen Körper erweitern

Silhouette

Silicon Photonics for Trusted Electronic Systems

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Projekttitel

Silicon Photonics for Trusted Electronic Systems

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

BMBF

Projektlaufzeit
05/2021 - 04/2024
Projektpartner

Fraunhofer IPMS Dresden
Fraunhofer IZM-ASSID Dresden
Fraunhofer HHI Berlin
OSRAM Opto Semiconductors Regensburg
qutools GmbH München

Inhalt des Projekts
Konzept der elektro-optischen Hybridintegration im Projekt Silhouette

Im BMBF Projekt Silhouette (Silicon Photonics for Trusted Electronic Systems) wird gemeinsam mit den Projektpartnern Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS aus Dresden als Projektkoordinator, Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM aus Berlin mit seinem Institutsteil IZM-ASSID in Moritzburg, Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik HHI aus Berlin, der Integrated Photonic Devices (IPD)-Gruppe der TU Dresden, dem Technologieentwickler und Hersteller OSRAM Opto Semiconductors aus Regensburg sowie dem Quantenoptik-Entwickler und -Vermarkter qutools aus München eine Plattform für das Design, die Herstellung und den Test von integrierten photonischen Schaltkreisen und elektro-optischen Interposern für photonische Verschlüsselung entwickelt.

Im Rahmen des Silhouette-Projektes wird das IAVT-Team geeignete Integrationstechnologien für skalierbare und parallele Prozesse der E/O-Hybridintegration entwickeln.
Der Fokus liegt hierbei auf der optische Signalübertragung auf Interposerlevel und sowie der Anbindung zu Chip- und Boardlevel. Hierzu werden direkt strukturierbare optische Polymere zur Integration von optischen Wellenleitern und Koppeloptiken verwendet, die eine effiziente und planare Ankopplung an die anorganischen Wellenleiter auf Chipebene ermöglichen. Dazu werden modernste Wellenleitermaterialien, 3D-Druckprozesse, 3D-Substratbearbeitungs- und Einbettungsverfahren sowie neuartige Multilagenprozesse für Metalle sowie Transferprozesse eingesetzt, um die Anzahl der Prozessschritte zu reduzieren und die Ausbeute zu verbessern.
Ziel ist es, bereits bestehende elektrische Interposertechnologien so um die Fähigkeit zur optischen Signalübertragung zu erweitern. Hierfür wird die Kompatibilität zu diesen und zugehörigen Bestückungs- und Kontaktierungsprozessen während der Technologieentwicklung sichergestellt.
Zusätzlich wird ihm Rahmen des Projektes an der automatisierten Charakterisierung der optischen Strukturen auf Chip und Interposer geforscht.

Pressemitteilung

SPES3

Schwarzer Phosphor in empfindlichen, selektiven und stabilen Sensoren

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Projekttitel

Schwarzer Phosphor in empfindlichen, selektiven und stabilen Sensoren

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

ForMikro (BMBF)

Projektlaufzeit
10/2019 - 09/2023
Projektpartner

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
TU Dresden, Professur für molekulare Funktionsmaterialien
TU Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik

Inhalt des Projekts

Zweidimensionale (2d) Halbleiter sind dadurch, dass ihre Eigenschaften nahezu ausschließlich durch die Oberfläche dominiert werden, für Anwendungen als Sensoren ausgezeichnet geeignet. Einige 2d-Materialien sind auch unter den Einflüssen von Umgebungsbedingungen stabil. Andere Materialien reagieren sehr stark auf die sie umgebende Atmosphäre und sind dadurch prinzipiell sehr viel empfindlicher bei der Detektion von kleinen Änderungen der Umgebungsbedingungen. Schwarzer Phosphor, ein Halbleitermaterial mit höchster Mobilität bis 200 cm2/Vs, ändert seine Eigenschaften bei Kontakt mit Umgebungsbedingungen sehr stark, so dass die Fabrikation von elektronischen Bauelementen normalerweise unter Schutzgasbedingungen erfolgt. Ziel dieses Projektes ist es, diese Empfindlichkeit des Materials für Anwendungen als Gas- und Biosensoren zu nutzen und dabei eine stabile und selektive Umgebung zu definieren. Besonders die Selektivität ist eine große Herausforderung für Sensoren, die auf 2d-Materialien und insbesondere auf schwarzem Phosphor basieren, weil die hohe Oberflächensensitivität typischerweise nicht selektiv auf die anbindende Spezies reagiert. Diese Selektivität soll durch di, auf spezielle Barrieren basierende, gezielte selektive Durchlässigkeit der Gehäuseumgebung, in die der Sensor eingebettet wird, erreicht werden. In diesem Projekt wird dabei ein spezieller Gassensor basierend auf schwarzem Phosphor als Labormuster erstellt. Die Gehäuseumgebung, die für die Verkapselung der Sensoren entwickelt wird, kann in weiteren Projekten auch als Plattform für eine große Anzahl verschiedener Sensorkonzepte verwendet werden.

OptoAVT

Aufbau- und Verbindungstechnik für optische Sensoren für den Einsatz im autonomen Fahren und in der Industrie 4.0

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Projekttitel

Aufbau- und Verbindungstechnik für optische Sensoren für den Einsatz im autonomen Fahren und in der Industrie 4.0

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Tobias Tiedje
Tel.:
(0351) 463 32132
Finanzierung

EFRE / SAB

Projektlaufzeit
06/2019 - 05/2021
Projektpartner

First Sensor Microelectronic Packaging GmbH Dresden
viimagic GmbH Dresden
MSG Lithoglas GmbH Dresden

 

Inhalt des Projekts
OptoAVT-Package (Quelle: viimagic)

Projektziel: Erforschung und Entwicklung eines neuen Chip-On-Board-(COB)-Konzeptes für große Bildsensoren auf Basis von Laminatsubstraten in kleinerer Bauform.
Mit dieser neuen Technologie sollen Deckgläser über der Sensorfläche auf dem Sensorchip unter dem Einsatz von Klebetechnologien im Waferlevel direkt montiert werden.
Für die Abdeckung der Drahtbrücken wird eine spezielle 3D-Drucktechnologie erarbeitet.

ForLab DCST

Forschungslabor Mikroelektronik Dresden für rekonfigurierbare Elektronik

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Projekttitel

Forschungslabor Mikroelektronik Dresden für rekonfigurierbare Elektronik

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

BMBF

Projektlaufzeit
01/2019 - 12/2021
Projektpartner

TU Dresden

Inhalt des Projekts

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert auf Basis dieser Förderrichtlinie  Investitionen an Hochschulen mit leistungsfähigem Schwerpunkt in der Mikroelektronik.

Durch die Förderung soll die Forschungsausstattung modernisiert und erweitert werden. So sollen neue Forschungsfelder der Mikroelektronik auf internationalem Spitzenniveau erschlossen werden. Zudem soll der wissenschaftliche Austausch und die Kooperation der geförderten Einrichtungen durch eine Vernetzung untereinander als Teil dieser Richtlinie gestärkt werden.

Gefördert werden Investitionen an Hochschulen mit ausgewiesener Expertise im Bereich der Mikroelektronik. Für das IAVT/ZmP wurde das Dickschichtlabor mit einer Schutzgas-Handschuhbox mit einer Sputter- und Bedampfungsanlage sowie einer Atomlagenabscheidung gefördert.

 

Richtlinie zur Förderung von Investitionsvorhaben für „Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab)“ im Rahmenprogramm der Bundesregierung für Forschung und Innovation 2016 bis 2020 „Mikroelektronik aus Deutschland – Innovationstreiber der Digitalisierung“. Bundesanzeiger vom 22.12.2017

Bauteil40

Funktionsintegrierte Sandwichbauteile für die Flugzeugkabine als Voraussetzung für Industrie 4.0 und innovative Betriebs- und MRO-Prozesse

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Projekttitel

Funktionsintegrierte Sandwichbauteile für die Flugzeugkabine als Voraussetzung für Industrie 4.0 und innovative Betriebs- und MRO-Prozesse

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Daniel Ernst
Tel.:
(0351) 463 36941
Finanzierung

BMWi

Projektlaufzeit
06/2019 - 11/2021
Projektpartner

TU Hamburg, Institut für Flugzeug-Kabinensysteme
IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH

Inhalt des Projekts

Gesamtziel des Vorhabens ist der Entwurf von funktionsintegrierten, intelligenten und datenverarbeitenden Sandwichbauteilen für die Kabine – so genannte Bauteile 4.0. Bei Flugzeugbauteilen geht man bisher traditionell aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen strikt von einer Funktionstrennung aus: Eine Funktion, ein Bauteil. Diese hierarchische System- und Funktionseinteilung steht dem Streben nach multifunktionalen hochintegrierten und damit gewichtsoptimierten Bauteilen behindernd gegenüber. Der Automobilbau hat bewiesen, dass gerade die Integration von weiteren Funktionen, wie Energie- und Datenübertragung in Bauteile zur Gewichtsverminderung des Gesamtsystems bei mindestens gleicher Zuverlässigkeit und Sicherheit führt. Stets ist die Funktionsintegration auch mit einem Gewinn an Komfort für die Insassen verbunden und führt zu intelligenteren Produktions- und/oder einfacheren Montage- und Wartungsprozessen.
Auch im Luftfahrzeugbau besteht daher die Notwendigkeit, das Prinzip der Funktionsintegration bei Bauteilen anzuwenden. Die Kabine bietet dazu beste Möglichkeiten, funktional hochintegrierte Bauteile mit diversen Elektronik- und IT-Funktionalitäten zu entwerfen, zu fertigen und einzusetzen. Relevante Bereiche sind hier z.B. die Kabineninnenverkleidung, der Fußboden, die Monumente und viele weitere in der Kabine eingesetzte Sandwichbauteile.

KONEKT

Kontaktierung eingebetteter Komponenten als Technologielösung

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Projekttitel

Kontaktierung eingebetteter Komponenten als Technologielösung

Projektleitung am IAVT/ZmP
Dipl.-Ing.
Tobias Tiedje
Tel.:
(0351) 463 32132
Wissenschaftliche Koordinierung
Dipl.-Ing.
Sebastian Lüngen
Tel.:
(0351) 463 43790
Finanzierung

BMWi / ESF

Projektlaufzeit
05/2019 - 10/2020
Projektpartner

 (keine)

Inhalt des Projekts

KONEKT revolutioniert die Produktion von elektronischen und mikrotechnischen Baugruppen durch den Einsatz einer 3D-Fertigungstechnologie mit dem Ziel, die Vorteile der Massenproduktion mit der Herstellung von individuellen Einzelstücken zu kombinieren. Vereinfachte Prozessabläufe ermöglichen eine schnelle, automatisierte Fertigung diverser Baugruppen durch die hochfrequenztaugliche Verbindung einzelner Bauteile bei gleichzeitig verringerten Prozess-, Energie- und Materialkosten. Hierdurch entsteht insbesondere für mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, neue Geschäftsfelder durch das ‚Rapid Electronic Manufacturing‘ bzw. die Fertigung individueller Baugruppen ohne hohe Einrichtungskosten aufzubauen.

CeTI

Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop

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Projekttitel

Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Martin Schubert
Tel.:
(0351) 463 42510
Finanzierung

DFG-geförderter Exzellenzcluster

Projektlaufzeit
01/2019 - 12/2026
Projektpartner

TU München
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Fraunhofer-Gesellschaft
Wandelbots
Deutsche Telekom
atlantic labs

Inhalt des Projekts
Beispieldarstellungen für flexible und dehnbare Elektronik als Ausgangspunkt der Forschungen von CeTI. Oben: Ein Mikrochip auf einem dehnbaren Substrat. Unten: Eine gedruckte, dehnbare LED Schaltung auf dem Handrücken, als möglicher künftiges Einsatzort für z.B. Displays

IAVT Teil des Exzellenzclusters CeTI

Das “Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion” (CeTI) der TU Dresden will die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine revolutionieren. Menschen sollen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten automatisierten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. D.h., der Mensch wird sich in der Mitte der Rückkopplungsschleife zwischen den Cyber- und den physischen Komponenten technischer Systeme befinden. Um dieses Ziel zu erreichen arbeiten in diesem Projekt verschiedene Fachrichtungen der TU Dresden zusammen, unter anderem Elektro- und Informationstechnik, Psychologie, Medizin und Neurowissenschaften. Zusätzlich wird das Projekt durch externe Partner (wie z.B. die TU München und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt) unterstützt.

Das IAVT ist im Rahmen des Projektes für die Forschung an zuverlässiger flexibler und dehnbarer Elektronik beteiligt. Für die zentrale Herausforderung in CeTI werden Sensoren, wie Berührungs- und Positioniersensoren, aber auch Aktoren an vielen Stellen am Körper benötigt. Die Energieversorgung und die Kommunikation zwischen den einzelnen Elementen sichern Leiterzüge, welche sich durch geeignete mechanische Eigenschaften an die Bewegungen und Formen des Menschen anpassen, jedoch ungestört ihre Funktion verrichten. Zudem wird aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichen Elementen ein höchster Integrations- und Miniaturisierungsgrad abverlangt, um die Bewegungsabläufe nicht zu beeinflussen. Darüber hinaus werden eine sehr schnelle Verarbeitung der Sensorsignale und eine verzögerungsfreie Kommunikation der Sensorknoten zwischen Mensch und Maschine sowie mit dem Netzwerk bzw. der Edge-Cloud vorausgesetzt, sodass diese Elektronik auch für sehr hohe Arbeitsfrequenzen ausgelegt werden muss.

Dynatherm

Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik

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Projekttitel

Thermografie-basierte Qualitätskontrolle für hochdynamische Montageprozesse in der Leistungselektronik

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. habil.
Thomas Zerna
Tel.:
(0351) 463 33274
Wissenschaftliche Koordinierung
PD Dr.-Ing. habil.
Martin Oppermann
Tel.:
(0351) 463 35051
Finanzierung

BMWi / ZIM

Projektlaufzeit
01/2018 - 03/2020
Projektpartner

budatec GmbH Berlin
Fraunhofer IKT, Dresden
LFG-Eckhard Oertel e.K, Gera
Via Electronic GmbH Hermsdorf

Inhalt des Projekts

Das Projekt verfolgt die Zielstellung, durch prozessintegrierte Inspektion von flächigen Fügestellen der Leistungselektronik Gütesteigerungen bei der Montage derartiger Elektronikmodule zu erreichen und somit nachhaltig deren Langzeitzuverlässigkeit zu erhöhen. Dazu werden keramische Heizelemente mit hoher lokaler Heizleistung und integrierten aktiven Kühlstrukturen entwickelt. Die matrixartige Anordnung mit einzeln ansteuerbaren Heiz-Kühl-Elementen erlaubt eine ortsselektive Induktion von Wärmeenergie. Die hohe thermische Dynamik der Heizer ermöglicht außerdem die gezielte orts- und zeitaufgelöste Anregung der Probe bei der prozessintegrierten  Thermografieinspektion der Fügeflächen.

Optaver II

Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-optomechatronische Baugruppen (3D-opto-MID)

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Projekttitel

Forschergruppe Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für 3D-optomechatronische Baugruppen (3D-opto-MID)

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Dr.-Ing.
Krzysztof Nieweglowski
Tel.:
(0351) 463 35291
Finanzierung

DFG

Projektlaufzeit
06/2018 - 05/2021
Projektpartner

Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik und Institut für Optik, Information und Photonik)
Leibniz Universität Hannover (Institut für Transport- und Automatisierungstechnik)
Laserzentrum Hannover e.V.

Inhalt des Projekts
Beispiel für ein optisches Bussystem als Rückgrat der Kommunikation in Fahrzeugen
Asymmetrische, unterbrechungsfreie Kopplung zwischen zwei gedruckten Wellenleitern für die optische Buskopplung

In aktuellen Roadmaps wird zunehmend die Rolle optischer Bussysteme als Rückgrat kommender Sensor- und Infotainmentnetzwerke in vielen Bereichen hervorgehoben. Besonders Automobil-, Luftfahrt- und Industrie-4.0-Anwendungen profitieren von hoher EMV-Kompatibilität und geringem Gewicht. Neben diesen Vorteilen sind besonders die hohe Bandbreiten-Energie-Effizienz  sowie der geringe Platzbedarf optischer Verbindungen hervorzuheben. In Zeiten stetig steigender Datenmengen geraten Standard-Kupferverdrahtungen zunehmend an ihre Grenzen, speziell durch den Energieverbrauch bei hohen Übertragungsraten.

In der Forschergruppe OPTAVER (Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugruppenintegrierte Bussysteme) werden die Modellierung, die Simulation und die additive Fertigung polymerer Lichtwellenleiter auf flexiblen Foliensubstraten und deren Verbindung durch asymmetrische Buskoppler als optisches Bussystem untersucht. In der ersten Förderperiode konnten die Systembestandteile wie geplant realisiert und im Zusammenwirken demonstriert werden. Dabei wurden die Lichtwellenleiter zunächst auf einer zweidimensionalen Folie aufgebracht. Diese wurde im Vorfeld konditioniert, um das Aspektverhältnis des Wellenleiters zu verbessern.

In der zweiten Förderperiode soll nun die Erweiterung auf dreidimensionale opto-mechatronisch integrierte Bauteile (3D-opto-MID) untersucht werden. Hierzu wird die Umformbarkeit der thermoplastischen Foliensubstrate genutzt. Die dreidimensionale Integration von optischen und mechatronischen Funktionalitäten führt zu einer Steigerung der Integrationsdichte und einer Erweiterung der Gestaltungsmöglichkeiten von opto-MID. Die lösbaren optischen Koppler bieten zudem eine 3D-fähige rekonfigurierbare Anbindung an ein Bussystem.

Productive40

Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle

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Projekttitel

Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Finanzierung

ECSEL JU / BMBF

Projektlaufzeit
05/2017 - 04/2020
Projektpartner

Infineon Technologies Dresden und viele weitere Partner aus insgesamt 19 EU-Ländern

Inhalt des Projekts

Das Hauptziel von Productive4.0 ist es, eine deutliche Verbesserung der Digitalisierung der europäischen Industrie durch Elektronik und IKT zu erreichen. Letztendlich zielt das Projekt auf die Alltagstauglichkeit in allen Industriebranchen ab - bis TRL8. Es adressiert verschiedene industrielle Bereiche mit einem einzigen Ansatz, dem der Digitalisierung.

Was das Projekt einzigartig macht, ist der ganzheitliche Systemansatz, der sich konsequent auf die drei Hauptpfeiler konzentriert: digitale Produktion, Supply Chain Networks und Product Lifecycle Management.

Dies ist Teil des neuen Konzepts, nahtlose Automatisierungs- und Netzwerklösungen einzuführen und die Transparenz von Daten, deren Konsistenz, Flexibilität und Gesamteffizienz zu erhöhen. Ein derart komplexes Projekt kann derzeit nur in ECSEL realisiert werden.

Das gut ausgewogene Konsortium besteht aus 45% AENEAS, 30% ARTEMIS-IA und 25% EPOSS-Partnern, die alle ECSEL-Gemeinschaften zusammenbringen. Es handelt sich um ein europäisches Projekt, das über 100 relevante Partner aus 19 EU-Mitgliedstaaten und assoziierten Ländern vertritt.

FlexEO

Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin

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Projekttitel

Auf flexibler Elektronik und Optik basierendes tragbares Gerät zur in vivo Spektrometrie von Blutbestandteilen für die Telemedizin

Projektleitung am IAVT/ZmP
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Wissenschaftliche Koordinierung
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.
Karlheinz Bock
Tel.:
(0351) 463 36345
Finanzierung

EU-EFRE über SMWi - SAB

Projektlaufzeit
12/2016 - 12/2020
Projektpartner

Institut für Biomedizinische Technik der TU Dresden
Anvajo GmbH

Inhalt des Projekts

Die Blutspektrometrie (BSP) erlaubt gemeinhin eine quantitative Bestimmung von Blutbestandteilen. Vor dem Hintergrund einer Zunahme chronischer Erkrankungen und einer ausgeprägten Multimorbidität verfügt eine nicht-invasiv in vivo ausgeführte BSP über unzählige klinische und außerklinische Anwendungen. Im Gegensatz zur in vitro BSP, welche heute Stand der Technik ist, ist die in vivo BSP allerdings noch nicht ausreichend realisiert. Die Schwierigkeit besteht darin, dass sekundäre statische (Haut und Knochen) und dynamische Einflussfaktoren (Blutpulsation) in vivo erfassbare Spektren bestimmen und eine Analyse der Blutbestandteile verhindern. Ein Schwerpunkt des Projekts ist die Entwicklung eines tragbaren Gerätes, welches ein Mikrospektrometer zur Aufnahme der Absorptionsspektren enthält und eine Elektronikeinheit, die auf Basis flexibler Substrate vom Institut für Aufbau und Verbindungstechnik integriert wird. Um der Herausforderung der robusten Biosignalaufnahme, auch unter schwierigen Bedingungen zu begegnen (Bewegung, etc.), werden neue innovative hardwareseitige Lösungen implementiert.

Eine detaillierte Beschreibung der Inhalte und Ergebnisse finden Sie hier.