Kernkompetenz "Materialien und Intelligente Systeme"

 

Materialien stellen die Hardwarebasis für neue innovative Prozesse und Technologien für Digital Materials, generative Fertigungsprozesse, Digitale Prozess-Zwillinge, energieeffiziente Mobilität sowie Sport- und Medizintechnik dar. Darauf basierend werden intelligente Systeme geschaffen, die den Alltag erleichtern sowie absichern und somit beispielsweise ein selbstbestimmtes Leben bis ins hohe Alter ermöglichen. Aber auch der sehr zukunftsweisende Aspekt, Werkstoffe mehr und mehr zu biologisieren, wird in diesem Kompetenzfeld konsequent verfolgt.

Im aktuellen Fokus der TU Chemnitz stehen ebenso Werkstoffentwicklungen für Batterien und Brennstoffzellen für alternative Antriebskonzepte. Die wissenschaftliche Betrachtung erfolgt dabei über die gesamten Skalen, von der Nanoebene, über die Mikroskala bis hin zur Makroebene. Um diese Bereiche in der Gesamtheit abdecken zu können, arbeiten die Mathematik, die Naturwissenschaften sowie die Ingenieurwissenschaften hier intensiv zusammen.

Ein wichtiges Element zur Realisierung dieser Schritte ist die Simulation und Modellierung. Hier entwickeln die Mathematiker der TU Chemnitz neue auf die jeweiligen Werkstoffsysteme abgestimmte Methoden. Hierdurch wird auch die Grundlage zur Erzeugung von Werkstoffzwillingen geschaffen, die als zentraler Baustein für die Weiterentwicklung von Industrie 4.0 gesehen werden.

Im Bereich der generativen Fertigung ist die zielgerichtete Generierung von personifizierten medizinischen Implantaten auf der Basis neuer Werkstoffe von großer Bedeutung. Aber auch die Entwicklung neuartigen Hochtemperaturwerkstoffen für die Energietechnik, die auch zur additiven Fertigung von Bauteilen eingesetzt werden, stellt ein aktuelles Forschungsfeld dar. Ferner ist die Bereitstellung von umweltverträglichen und recycelbaren Leichtbauverbundwerkstoffen von großer Bedeutung, da diese Anforderungen von den aktuell zum Einsatz kommenden Verbundwerkstoffen häufig nicht erfüllt werden können. Zudem werden zukunftsweisende Oberflächenbeschichtungen vom Nano- bis zum Mikrobereich bereitgestellt, um der zunehmenden Forderung nach Oberflächenfunktionalisierung nachzukommen.

Mit den Partnern aus Mathematik und Informatik werden zudem datenwissenschaftliche Konzepte und intelligente Algorithmen zur Verarbeitung von Sensor- und Aktordaten entwickelt, da auch in der Materialwissenschaftlich anfallende Daten immer hochdimensionaler und kom­plexer werden. Das schließt insbesondere maschinelle Lernmethoden, insbesondere des über­wach­­­­ten und unüberwachten tiefen Lernens (Deep Learning) ein. Echtzeitfähige Audio-, Bild-, Video- und weitere Sensordatenanalyse ergänzen die Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung und -verbesserung entstandener Produkte.

Nicht zuletzt wird die Übertragbarkeit der entwickelten Werkstoffe mit den dazugehörigen Modellen, der geeigneten Prozesse sowie der sich daraus ergebenden Strukturen und Intelligenten Systemen durch die beteiligten Wirtschafts- und Rechtswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler analysiert, bewertet und bei Eignung aktiv gefördert.

Die an der TU Chemnitz vorhandenen individuellen wissenschaftlichen Fähigkeiten und Potenziale der unterschiedlichen Forschungsbereiche werden somit in diesem Kompetenzfeld in geeigneter Form fakultäts- und themenübergreifend zusammengeführt und gebündelt. Die integrative Betrachtung beginnend bei der Grundlagenforschung bis zum Wissenstransfer und zur Ableitung innovativer Produkte und Prozesse tragen zentral zur strukturellen Entwicklung des Wissenschaftsstandortes Chemnitz und zur wirtschaftlichen Stärkung der Region, aber auch nationalen und internationalen Aufmerksamkeit und Anerkennung bei.

So bildet die Zusammensetzung dieses Kompetenzfeldes mit den beteiligten Professuren aus den unterschiedlichsten, aber sich sehr gut ergänzenden Fakultäten und Fachgebieten eine überaus geeignete Plattform zur Generierung von zukunftsweisenden fachübergreifenden kooperativen Forschungsvorhaben auf dem Gebieten der Werkstoffe und der Intelligenten Systeme.

Aktuelles

• Forschung

  TODOForscher in Chemnitz geben erste umfassende Perspektive auf den Entwicklungsstand lebensnaher mikroelektronischer Systeme

  Der bevorstehende Übergang zu „Lebenden Technologien“ erfordert ein völlig neues Verständnis von Nachhaltigkeit. Die mit dem European Centre for Living Technology (ECLT) in Venedig verbundenen Forscher der TU Chemnitz zeigen im renommierten Fachjournal „Advanced Materials“ das Innovationspotential dieser Entwicklung auf.

• Forschung

  Temperaturbeständige Leistungshalbleiter aus dem 3D-Drucker

  Forscherinnen und Forschern der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Chemnitz gelang erstmals der 3D-Druck und das nachfolgende Sintern von Gehäusen für leistungselektronische Bauelemente

• Forschung

  Metallischer Fünfring verschiebt die Grenzen der Aromatizität

  Forscherinnen und Forschern der TU Chemnitz, der Humboldt Universität zu Berlin und der Philipps-Universität Marburg gelingt die Synthese eines Moleküls, das eigentlich nicht existieren sollte

• Forschung

  Leitsystem zur zielgerichteten Katalysator-Entwicklung konzipiert

  Forschungsteam der TU Chemnitz und des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden entwickelt neues Konzept zur Katalysator-Forschung

• Forschung

  Elektronische Haut nimmt Berührung erstmals aus verschiedenen Richtungen wahr

  Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Chemnitz und des Leibniz IFW Dresden entwickeln neuen Ansatz zur Miniaturisierung ultra-kompakter und hoch integrierter Sensoreinheiten für eine gerichtete Reizempfindlichkeit bei E-Skin-Systemen

• Forschung

  Kleinste Batterie der Welt kann Computer in Staubkorngröße antreiben

  Forschungsteam unter Federführung der TU Chemnitz und unter Beteiligung des IFW Dresden sowie des Changchun Instituts für Angewandte Chemie stellt anwendungsnahe Methode für bisher ungelöstes Problem der Mikroelektronik vor – Veröffentlichung im renommierten Journal „Advanced Energy Materials“

• Forschung

  Dem Perlmutt-Effekt bei gedruckten Nanokugeln auf die Spur gekommen

  In einer Titelgeschichte der Fachzeitschrift „Nano Select“ präsentiert ein interdisziplinäres Forschungsteam der TU Chemnitz unter Beteiligung des Fraunhofer ENAS neue Erkenntnisse zur Lichtstreuung an gedruckten kolloidalen Suprapartikeln

• Forschung

  Erster „ERC Starting Grant“ für die TU Chemnitz: Nanoforscher erhält eine der renommiertesten EU-Förderungen für exzellente Spitzenforschung im Bereich „Smart Dust“

  Dr. Minshen Zhu aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Oliver G. Schmidt positionierte sich mit seiner Idee unter mehr als 4.000 Anträgen im Spitzenfeld der Bewilligten und erhält eine der renommiertesten und mit 1,5 Millionen Euro dotierten EU-Forschungsförderungen für seine bahnbrechenden Ideen zur Energieversorgung autonom arbeitender Mikrosysteme

• Forschung

  Kleinsten mikroelektronischen Katheter für die minimalinvasive Chirurgie der Zukunft entwickelt

  Weltneuheit – smart und dünn wie ein Haar: Forschungsteam der TU Chemnitz, des IFW Dresden und des Max-Planck-Instituts CBG stellt mit winzigem biokompatiblen, mikroelektronischen und mit Sensor- und Aktuator-Funktionen ausgestatteten Mikro-Katheter einen ganz neuen Typ biomedizinischer Werkzeuge vor

Forschungsverbunde

• DFG-Projekt INST 269/628-1 im Sonderforschungsbereich/Transregio 96 Thermo-energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen
• ESF-Nachwuchsforschergruppe NeMaCell
• ESF-Nachwuchsforschergruppe HEA-SurfProtect