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Induktives Laden: Konzeption und Entwicklung von Prozessen zur automatisierten Produktion induktiver Energieübertragungssysteme (BA/PA/MA)

Ausgangslage:
Mit der fortschreitenden Elektrifizierung der Fahrzeuge steigt auch die Nachfrage nach komfortablen, sicheren und in den Alltag integrierbaren Lademöglichkeiten. Kontaktlose Energieübertragungssysteme ermöglichen Szenarien wie „Road Charging“ und „Opportunity Charging“. Weitere Vorteile sind ein gesteigerter Ladekomfort für den Anwender sowie eine geringere Angriffsfläche für Vandalismus. Folglich ist für die nächsten Jahre eine gesteigerte Nachfrage nach induktiven Energieübertragungssystemen für Elektromobile zu erwarten. Allerdings stehen bislang keine Verfahren zur Verfügung, die eine wirtschaftliche Fertigung induktiver Energieübertragungssysteme in hoher Stückzahl ermöglichen.
Mögliche Aufgabenstellung
Verlegen, Kontaktieren und Isolieren sind die drei wichtigsten Schritte zur Herstellung eines induktiven Energieübertragungssystems. Die Verfahren sollen durch geeignete Maßnahmen für die industrielle Fertigung befähigt werden. Neben praktischen Versuchen ist auch der prototypische Aufbau von Demonstratoren vorgesehen. Mögliche Aufgabenstellungen können sein:
- Einarbeiten in die Technologien für die kontaktlose Energieübertragung
- Analyse von verschiedenen Systemaufbauten der Marktbegleiter
- Adaption bestehender Konzepte aus dem Elektromaschinenbau auf den neuen Anwendungskontext
- Entwicklung und Konzeption geeigneter Vorrichtungen und Aufbau von Demonstratorsystemen
Hinweise und Bewerbung:
- Bearbeitung der Aufgaben im studentischem Team
- Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
- Bewerbungen bitte per E-Mail mit Lebenslauf und aktueller Fächerübersicht an info@seamless-energy.com
Ansprechpartner:
Maximilian Kneidl
Maximilian Kneidl, M.Sc. info@seamless-energy.com
BA/PA/MA: Potential-Analysen zu aktuellen Technologien im Bereichen Quantencomputing
Ausgangssituation und Beschreibung
Quantencomputing ist ein aufstrebendes Forschungsfeld und die Zukunft des Computing. Es gibt mehrere Themenfelder, in denen Quantencomputer sinnvoll eingesetzt werden können.
Quantencomputer haben den Vorteil, dass sie hochdimensionale bzw. komplexe Kalkulationen sehr schnell lösen können. Diese hohe Rechenleistung kann sinnvoll bei z.B. Optimierungsproblemen, Simulationen, Machine Learning und mehr eingesetzt werden. Es sind allerdings nicht nur Forschungsarbeiten im Bereich des Quantencomputing an sich möglich, sondern auch in der Analyse der Verbesserung der Anwendbarkeit für den Endbenutzer (z.B. LLM) und auch die Analyse der Vorteile gegenüber klassischen Computern (z.B. Energieverbrauch) möglich.
Dieser Forschungsrahmen soll im Rahmen verschiedener Abschlussarbeiten (BA/PA/MA) vertieft werden. Die genaue thematische Ausrichtung der Arbeiten wird nach einer kurzen Einarbeitungsphase festgelegt und orientiert sich an der Anwendung von Quantenalgorithmen in der Simulation, z. B. bei Optimierungsproblemen oder Materialmodellierungen. Geben Sie bitte bei der Bewerbung begründet an, welches Themenfeld Ihnen am meisten zuspricht. Es ist prinzipiell möglich den Anteil zwischen theoretischer Analyse und Programmiertätigkeiten anzupassen, bitte geben Sie auch hier Ihre präferierte Aufteilung mit an.
Themenfelder
- Material Discovery/Simulation
- Machine Learning
- Fully Quantum
- Hybrid Quantum
- Quantum Accelerated
- LLM Promptengineering und Retraining
- Quantum Annealing
- Error corrected hardware/algorithms
- Energy consumption of quantum computing
Vorkenntnisse und Anforderungen
- sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse
- selbstständige Arbeitsweise
- Erfahrung mit Literaturrecherchen
- gute Programmierkenntnisse in Python
- (optional aber Vorteilhaft) Vorkenntnisse zum Thema Quantencomputing, Materialwissenschaft oder Simulation
Bewerbung
Bitte senden Sie Ihre aussagekräftigen Unterlagen (Lebenslauf und vollständige Notenübersicht) per E-Mail ein.
Implementierung des Foundation Models GROOT für die Manipulation eines Leitungssatzes (MA)

Aufgabenstellung:
Die zunehmende Komplexität von elektrischen Systemen in Automobilen, Flugzeugen oder industriellen Anlagen führt zu einem gestiegenen Bedarf an flexiblen und intelligenten Automatisierungslösungen im Bereich der Kabelbaum- bzw. Leitungssatzherstellung und -montage. Insbesondere bei kleinen Losgrößen und hoher Variantenvielfalt stoßen klassische Automatisierungsmethoden an ihre Grenzen. Die Manipulation von Kabelbäumen – aufgrund ihrer Flexibilität, Instabilität und komplexen Geometrie – stellt dabei eine besondere Herausforderung dar.
Mit dem Aufkommen von Foundation Models, großen, vortrainierten Modellen, die über eine Vielzahl von Aufgaben hinweg generalisieren können, entstehen neue Möglichkeiten im Bereich der Robotik. Eines dieser Modelle ist GROOT, ein multimodales Foundation Model für Robotermanipulation. GROOT wurde mit großen Mengen an Simulations- und Realweltdaten vortrainiert und ist ähnlich aufgebaut wie Sprachmodelle vom Typ GPT, jedoch speziell auf physikalische Interaktion, Sensorik, Bewegungsplanung und Objektmanipulation ausgerichtet. Wie ChatGPT im Sprachbereich erlaubt GROOT in der Robotik eine Form von „Prompting“, bei der durch die Angabe von Zielzuständen, Szenarien oder Beispieldemonstrationen komplexe Handlungsabfolgen generiert werden können – ohne explizites Programmieren oder klassische Planung.
Ziel der Masterarbeit:
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein lernfähiger Roboter (Lerobot) aufgebaut und in Betrieb genommen werden, der mit Hilfe des KI-Frameworks GROOT in der Lage ist, manipulativ mit einem vereinfachten Kabelbaum umzugehen. GROOT erlaubt es diese komplexe Manipulationsaufgaben in unstrukturierten Umgebungen zu erlernen, die über klassische Planungsmethoden nicht lösbar sind.
Die Arbeit beinhaltet folgende Schwerpunkte:
- Einarbeitung in die Thematik der Kabelbaummanipulation und deren Herausforderungen
- Überblick über klassische Automatisierungsmethoden und deren Limitationen
- Einarbeitung in GROOT und die zugrundeliegenden Konzepte
- Aufbau und Integration in den LeRobot
Persönliche Voraussetzungen:
- Interesse an KI-gestützter Robotik und lernenden Systemen
- Erfahrung in der Programmierung mit Python/C++, sowie grundlegende Kenntnisse im Machine Learning
- Selbstständige, strukturierte und wissenschaftlich fundierte Arbeitsweise
- Deutsch oder Englisch in Wort und Schrift
Weitere Informationen und Details sind unter simon.lamprecht@faps.fau.de erhältlich.
Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden Sie bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail an die genannte Kontaktperson. KI-generierte, generische und fachlich unpassende Bewerbungen erhalten keine Rückmeldung.
Untersuchung der lösungsbasierten Kupfermetallisierung auf keramischen Substraten mit Anwendungen in Festkörperbatterietechnologien

Ausgangssituation
All-Solid-State-Batterien (ASSB) mit oxidischen Festkörperelektrolyten zählen zu den vielversprechendsten Technologien der nächsten Batteriegeneration. Besonders ihre hohe thermische Stabilität und die sicherheitsrelevanten Vorteile gegenüber polymerbasierten Systemen machen sie zum Fokus internationaler Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. In dieser Arbeit soll das Konzept der anodenfreien Festkörperbatterie untersucht werden. Dabei kommen oxidische keramische Festelektrolyte zum Einsatz, auf deren Anodenseite eine Kupfermetallisierung aufgebracht wird. Das konforme Aufbringen dieser Kupferschicht auf die Keramikoberfläche ist entscheidend für den Aufbau von Lithiumablagerungen während des Ladeprozesses der Batterie.
Für die Herstellung der Kupfermetallisierung existieren verschiedene Verfahren. In dieser Arbeit wird ein lösungsbasiertes Verfahren auf Basis eines Kupferkomplexsalzes betrachtet. Dabei wird eine Schicht der Kupfersalzlösung auf die Oberfläche des keramischen Testsubstrats aufgebracht und anschließend thermisch nachbehandelt – entweder in einem Ofen oder mithilfe eines Nahinfrarot (NIR)-photonischen Prozesses, um die gewünschte Kupfernanopartikelschicht zu erzeugen.
Aufgabenstellung
Potenzielle Arbeitspakete
- Einarbeitung in das Themengebiet Festkörperbatterien mit Schwerpunkt auf oxidische Systeme
- Erstellung eines Versuchsaufbaus zur Beschichtung und Trocknung der auf keramische Substrate aufgebrachten Kupfersalzschichten sowie Durchführung des thermischen Zersetzungsprozesses im Ofen oder mittels Nahinfrarot-(NIR)-Prozess
- Durchführung einer Parameterstudie entlang der gesamten Prozesskette zur Erzielung einer optimalen Schichtqualität im Hinblick auf elektrische Leitfähigkeit und Mikrostruktur
- Charakterisierung der abgeschiedenen Kupferschichten auf keramischen Substraten (z. B. mikroskopisch, elektrisch, strukturell)
- Bewertung der Reproduzierbarkeit der Prozesskette (mehrere Wiederholungen, Prozessstabilität)
- Strukturierte Dokumentation der Ergebnisse in wissenschaftlicher Form
Vorkenntnisse
- Grundkenntnisse in Batterietechnologien (z. B. aus Vorlesungen oder Praktika)
- Interesse an angewandter Forschung und Technologieanalyse
- Kommunikationsfähigkeit
- Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Literatur und Internetrecherche
- Gewünscht, aber nicht zwingend erforderlich, sind Kenntnisse im Bereich der Oberflächenkontaktierung
(falls keine Vorkenntnisse vorhanden sind, ist eine themenspezifische Einarbeitung vor Beginn erforderlich)
Voraussetzungen
- Begeisterung für das Fachgebiet
- Hohe Motivation und Einsatzbereitschaft
- Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
- Sehr gute Deutsch und Englischkenntnisse
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit (BA/PA/MA) angepasst werden
Bewerbung
- Bewerbung mit Lebenslauf und aktueller, vollständiger Notenübersicht bitte per E-Mail thomas.hanf@faps.fau.de oder koksiong.siah@faps.fau.de
Konzeption einer Anlage für das laser-unterstützte Plasmaspritzen dünner funktionaler Schichten aus niedrigschmelzenden Materialien (MA)
Ausgangssituation und Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll eine innovative Anlage für das laser-unterstützte Plasmaspritzen (laser assisted plasma spraying) konzipiert werden, die sich gezielt auf die Beschichtung sensibler Substrate (z.B. Halbleiterbauelemente und ionenleitfähige Keramiken, 20 – 200 µm Substratstärke) mit dünnen Schichten aus niedrigschmelzenden Metallen, primär Kupfer, fokussiert. Ziel ist es, eine Prozess- und Anlagenkonzeption zu entwickeln, die eine präzise und fehlerfreie Beschichtung bei niedrigen Schichtdicken ermöglicht, ohne das Ausgangsmaterial thermisch übermäßig zu belasten. Pre- und Post-Prozessschritte wie das Laserstrukturieren, lokale Glühen (laser annealing) und Laserreinigen sollen ebenfalls mit der Anlagentechnik umsetzbar sein. Zudem wird die Anlage im Forschungsumfeld eingesetzt werden, weshalb ein hohes Maß an Flexibilität, Modifikationsmöglichkeiten und Sensorintegration gegeben sein soll.

Dabei soll der kombinierte Einsatz von Plasma und gezielter Laserunterstützung ausgenutzt werden, um sowohl Haftfestigkeit als auch Mikrostruktur der Schichten signifikant zu verbessern. Zugleich sind Aspekte wie Energieeffizienz und schadensfreier Verarbeitung relevanter Substrate zu beachten. Herausforderungen bestehen insbesondere im kontrollierten Einsatz der Laserenergie, der Wahl der Strahlquelle, der Gestaltung der Plasmaspritzeinheit, sowie der Kühlung und der gezielten Prozessüberwachung. Ziel der Masterarbeit ist eine vollständig auskonstruierte, mit Anlagenherstellern abgestimmte, laser-unterstützte Plasmaspritzanlage.
Arbeitsschwerpunkte
- Einarbeitung in den Plasmaspritz- und Laserschweißprozess
- Konzeptionierung der Anlage
- Konstruktion der Anlage
- Austausch mit spezialisierten Anlagenherstellern
Vorkenntnisse
- Ausgeprägte Konstruktionsfähigkeiten (Creo, Fusion, o.ä.)
- Abstraktes und kreatives Denken
- Spaß am Entwickeln innovativer und technischer Lösungen
- Erfahrung mit laser-basierter Anlagentechnik
Hinweise zur Bewerbung
Die Bewerbung erfolgt mit einem ca. 300 Wörter umfassenden Abstrakt der innovativen Ideen zur Umsetzung der Anlagenkonzeption enthält, sowie eines aktuellen Notenauszuges und Lebenslauf. Bitte beachten Sie dazu die verlinkte Literatur. Es werden nur vollständige Bewerbungen auf eine Masterarbeit beachtet und beantwortet. Bitte schicken Sie die Unterlagen an Manuela Ockel , Beginn ist nach Prüfung der Qualifikation in einem kurzen Gespräch jederzeit möglich.
Bei Fragen zur studentische Arbeit biete ich gerne einen Austausch per MS Teams – Termin bitte per Mail vereinbaren.
Weiterführende Literatur
Braym M. et al., “The Laser-assisted Cold Spray process and deposit characterisation“, DOI: 10.1016/j.surfcoat.2009.02.135
Zhang, P. et al., “Microstructures and Wear Resistance of Mo Coating Fabricated by In Situ Laser-Assisted Plasma Spraying“, DOI: 10.1007/s11666-023-01683-2
[MA] Untersuchung der Metallisierung additiv gefertigter keramischer Substrate mittels Laser-Direktstrukturierungsverfahren (LDS)

Ausgangssituation
Im Rahmen des Projekts FORnanoSatellites werden die Miniaturisierung und die funktionale Integration von CubeSat-Systemen untersucht. Ein vielversprechender Ansatz besteht in der direkten Integration elektronischer Funktionalitäten in das Gehäuse des CubeSats selbst. Zur Realisierung dieses Konzepts werden Keramiken als Strukturmaterial in Betracht gezogen, da sie mehrere inhärente Vorteile bieten, beispielsweise eine hohe mechanische und thermische Stabilität.
Eine zentrale Strategie zur Miniaturisierung ist die Integration von Schaltungen, Sensoren und elektronischen Komponenten direkt in das Gehäuse. Hierfür ist die Metallisierung der Keramikoberfläche unerlässlich. Unter den verschiedenen Metallisierungsverfahren ist insbesondere die Laser-Direktstrukturierung (LDS) von Interesse. Der LDS-Prozess ermöglicht die selektive Aktivierung einer laserreaktiven Schicht auf der Substratoberfläche, die anschließend als Katalysator für die stromlose Metallabscheidung dient. Erste Arbeiten am FAPS haben die prinzipielle Machbarkeit der LDS-Metallisierung auf keramischen Substraten durch den Einsatz einer laserabsorbierenden Zwischenschicht gezeigt.
Diese Arbeit soll auf diesen grundlegenden Ergebnissen aufbauen und sie auf additiv gefertigte keramische Substrate übertragen, insbesondere solche, die mittels FFF (Fused Filament Fabrication) und SLA (Stereolithografie) hergestellt werden. Ziel ist es, einen zuverlässigen Workflow für die Herstellung funktionaler Schaltungen auf 3D-gedruckten Keramiken zu entwickeln und die Leistungsfähigkeit, Auflösungsgrenzen und Zuverlässigkeit der resultierenden Strukturen zu bewerten.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Schwerpunkte untersucht und erarbeitet werden:
- Einarbeitung in den LDS-Prozess, die Vorarbeiten sowie den Stand der Technik zur Metallisierung von Keramik
- Durchführung des LDS-Prozesses auf Referenzkeramikplatten zur Überprüfung der Reproduzierbarkeit
- Umsetzung des Metallisierungs-Workflows auf additiv gefertigten keramischen Substraten und ggf. Durchführung einer Parameterstudie zur Optimierung der Metallisierung
- Herstellung von Testproben für weiterführende Charakterisierungen (optisch, elektrisch, Haftung etc.)
- Aktive Teilnahme an regelmäßigen Diskussionen mit dem Projektpartner
- Strukturierte Dokumentation der Arbeit und der erzielten Ergebnisse.
Vorkenntnisse und Voraussetzungen
- Grundkenntnisse in Laser-Direktstrukturierung (LDS)
- Interesse an praktischer Laborarbeit
- Interesse an angewandter Forschung und technologischer Analyse im Satellitenbau
- Kommunikationsfähigkeit
- Gute Kenntnisse der deutschen oder englischen Sprache
- Strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
Voraussetzungen
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit angepasst werden
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
[BA / PA] Systematische Literaturrecherche zu Haftmechanismen und Haftvermittlern für die Funktionalisierung von CubeSats

Ausgangssituation
Im Rahmen des Projekts FORnanoSatellites sollen Konzepte zur Miniaturisierung des standardisierten n × 10 cm × 10 cm × 10 cm CubeSats (n = die Anzahl der CubeSat-Einheiten) untersucht werden. Die Motivation hierfür liegt darin, dass durch die Reduzierung von Größe und Gewicht des Standard-CubeSats eine größere Anzahl an Einheiten verpackt und in den Orbit transportiert werden kann. Dies steigert nicht nur die Gesamtleistungsfähigkeit von Satellitennetzwerken, sondern trägt auch zur Senkung der Transportkosten bei.
Eine solche Miniaturisierung kann durch innovative additive Fertigungsverfahren realisiert werden, bei denen beispielsweise Leiterbahnen direkt in das Gehäuse des CubeSats integriert werden. Dies ist unter anderem durch Druckprozesse (e.g., Aerosoljet, Piezojet, Inkjet), Plasmabeschichtungen oder Laser-Direktstrukturierung (LDS) möglich. Auf diese Weise lässt sich Gewicht einsparen, da auf eine herkömmliche FR4-Leiterplatte verzichtet werden kann. Eine zentrale Herausforderung dieses Ansatzes ist jedoch die Haftung der gedruckten Strukturen auf dem Substrat. Da Satelliten extremen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen und starken Vibrationen, insbesondere während des Raketenstarts, standhalten müssen, ist eine zuverlässige Adhäsion der integrierten Metallisierung auf dem Substrat zwingend erforderlich.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher die Haftmechanismen von durch verschiedene Prozesse hergestellter Metallisierung untersucht und Strategien zur Verbesserung der Haftung, beispielsweise durch den Einsatz von Haftvermittlern, detailliert analysiert werden.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Schwerpunkte untersucht und erarbeitet werden:
- Einarbeitung in das Thema sowie den aktuellen Stand der Technik zur Metallisierung im Kontext funktionaler Integration (z. B. Druckverfahren, Plasmabeschichtung, Laser-Direktstrukturierung)
- Darstellung und Analyse unterschiedlicher Haftmechanismen metallischer Schichten auf verschiedenen Substraten
- Bewertung von Strategien zur Haftungsverbesserung, insbesondere durch den Einsatz von Haftvermittlern oder Oberflächenmodifikationen.
- Zusammenstellung der Anforderungen an Materialien, Fertigungsverfahren und Umweltbeständigkeit im Hinblick auf den Einsatz im Satellitenumfeld (z. B. Temperatur, Vibration, Vakuum)
- Sammlung und Zusammenfassung möglicher Verbesserungsstrategien für Metallisierungsprozesse, die am FAPS praktisch umgesetzt werden können.
- Strukturierte Dokumentation der Arbeit und der erzielten Ergebnisse.
Vorkenntnisse und Voraussetzungen
- Interesse an angewandter Forschung und technologischer Analyse im Satellitenbau
- Kommunikationsfähigkeit
- Sehr gute Kenntnisse der deutschen oder englischen Sprache
- Strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
Voraussetzungen
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Bearbeitung der Arbeit kann größtenteils im Home-Office erfolgen
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit angepasst werden
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
[BA / PA / MA] Konzeptualisierung eines miniaturisierten CubeSats

Ausgangssituation
Im Rahmen des Projekts FORnanoSatellites sollen Konzepte zur Miniaturisierung des standardisierten n × 10 cm × 10 cm × 10 cm CubeSats (n = die Anzahl der CubeSat-Einheiten) untersucht werden. Die Motivation hierfür liegt darin, dass durch die Reduzierung von Größe und Gewicht des Standard-CubeSats eine größere Anzahl an Einheiten verpackt und in den Orbit gebracht werden kann. Dadurch wird nicht nur die Gesamtleistung von Satellitennetzwerken gesteigert, sondern auch die Transportkosten können reduziert werden.
Eine solche Miniaturisierung kann durch den Einsatz innovativer additiver Fertigungstechnologien in Kombination mit fortschrittlichen Packaging-Ansätzen ermöglicht werden. Fortgeschrittene mechanische Konzepte wie origami-inspirierte Mechanismen und auxetische Metamaterialien stehen dabei auch im Fokus. Es sollen Konzepte für einen miniaturisierten Satelliten entwickelt und modelliert sowie, sofern möglich, durch einen Prototyp veranschaulicht werden. Diese Arbeit soll einen wichtigen und aussagekräftigen Beitrag zu den möglichen Ansätzen leisten, wie CubeSats künftig weiter verkleinert werden können.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Schwerpunkte untersucht und erarbeitet werden:
- Durchführung einer systematischen Literaturanalyse zum Stand der Technik von CubeSats mit Fokus auf Miniaturisierungsansätze
- Detaillierte Untersuchung fortschrittlicher mechanischer Konzepte wie origami-inspirierte Mechanismen und auxetische Metamaterialien
- Konzeptualisierung eines miniaturisierten CubeSats auf Basis der recherchierten Ansätze sowie Herleitung der Herausforderungen
- Fertigung eines Dummy-miniaturisierten CubeSats als Demonstrator
- Aktive Teilnahme an regelmäßigen Diskussionen mit dem Projektpartner
- Strukturierte Dokumentation der Arbeit und der erzielten Ergebnisse.
Vorkenntnisse und Voraussetzungen
- Grundkenntnisse in CAD (z. B. Creo, SolidWorks, SiemensNX, usw.) und additive Fertigung
- Interesse an angewandter Forschung und technologischer Analyse im Satellitenbau
- Kommunikationsfähigkeit
- Gute Kenntnisse der deutschen oder englischen Sprache
- Strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
Voraussetzungen
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Bearbeitung der Arbeit kann teilweise im Home-Office erfolgen
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit angepasst werden
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
[BA / PA] Reverse Engineering und Anforderungsanalyse für die CubeSat-Entwicklung

Ausgangssituation
Im Rahmen des Projekts FORnanoSatellites sollen Konzepte zur Miniaturisierung des standardisierten n × 10 cm × 10 cm × 10 cm CubeSats (n = die Anzahl der CubeSat-Einheiten) untersucht werden. Die Motivation hierfür liegt darin, dass durch die Reduzierung von Größe und Gewicht des Standard-CubeSats eine größere Anzahl an Einheiten verpackt und in den Orbit gebracht werden kann. Dies erhöht nicht nur die Gesamtleistungsfähigkeit von Satellitennetzwerken, sondern trägt auch zur Senkung der Transportkosten bei.
Eine derartige Miniaturisierung lässt sich durch innovative additive Fertigungsverfahren sowie durch fortgeschrittene Packaging-Technologien realisieren. Als erster Schritt zur Entwicklung eines neuen, miniaturisierten CubeSats ist daher eine umfassende Analyse des aktuellen Stands der Technik notwendig, um potenzielle Ansatzpunkte für Verbesserungen zu identifizieren.
Diese Arbeit konzentriert sich daher auf das Design und die Architektur bestehender CubeSats, die mittels Reverse Engineering analysiert und in CAD nachmodelliert werden. Darüber hinaus werden die Anforderungen an Materialien, Fertigungsmethoden, Komponenten und Qualifikationstests systematisch untersucht. Die zu erwartenden Ergebnisse der Arbeit sollen eine fundierte Grundlage für die weitere Optimierung und die Entwicklung der nächsten Generation miniaturisierter CubeSats schaffen.
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Schwerpunkte untersucht und erarbeitet werden:
- Durchführung einer systematischen Literaturanalyse zum Stand der Technik von CubeSats
- Durchführung eines Reverse Engineerings einschließlich der Nachmodellierung des CubeSat-Gehäuses und relevanter Komponenten als Grundlage für weitere Optimierungen (dabei sind Aspekte der Form-und Lagetoleranz im Modellierungsprozess zu berücksichtigen)
- Erstellung einer detaillierten Anforderungsliste sowie darauf aufbauend die Ausarbeitung eines Lastenhefts und Pflichtenhefts für die Entwicklung eines CubeSats
- Fertigung eines 1:1 Dummy-CubeSats als Demonstrator
- Aktive Teilnahme an regelmäßigen Diskussionen mit dem Projektpartner
- Strukturierte Dokumentation der Arbeit und der erzielten Ergebnisse.
Vorkenntnisse und Voraussetzungen
- Grundkenntnisse in CAD (z. B. Creo, SolidWorks, SiemensNX, usw.)
- Interesse an angewandter Forschung und technologischer Analyse im Satellitenbau
- Kommunikationsfähigkeit
- Gute Kenntnisse der deutschen oder englischen Sprache
- Strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
Voraussetzungen
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Bearbeitung der Arbeit kann größtenteils im Home-Office erfolgen
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit angepasst werden
Bewerbung
- Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel
Oxidische All-Solid-State-Batterien im Fokus: Von der Materialtechnologie zur industriellen Umsetzung

Ausgangssituation
All-Solid-State-Batterien (ASSB) mit oxidischen Festkörperelektrolyten zählen zu den vielversprechendsten Technologien der nächsten Batteriegeneration. Besonders ihre hohe thermische Stabilität und die sicherheitsrelevanten Vorteile gegenüber polymerbasierten Systemen machen sie zum Fokus internationaler Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten.
Trotz zahlreicher Fortschritte bestehen weiterhin erhebliche Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich Skalierbarkeit, Materialverfügbarkeit und industrieller Umsetzung. In Europa ist der Überblick über relevante Akteure, technologische Reifegrade und konkrete Entwicklungsvorhaben oft unvollständig. Vor diesem Hintergrund gewinnt eine strukturierte Analyse zunehmend an Bedeutung, sowohl zur systematischen Erfassung aktueller technologischer Trends als auch zur Entwicklung eines konsistenten Prozessverständnisses für künftige Anwendungen.
Aufgabenstellung
Im Rahmen der Arbeit soll das technologische Potenzial oxidischer All-Solid-State-Batterien entlang der folgenden Schwerpunkte untersucht werden:
- Durchführung einer fundierten Literaturrecherche zu aktuellen Materialien, Herstellungsverfahren und Zellarchitekturen
- Technologische Bewertung oxidischer Festkörperelektrolyte hinsichtlich Performance, Sicherheit und Skalierbarkeit
- Bewertung alternativer Technoligen zum Einsatz zur Metallisierung der Festelektrolyten
- Entwicklung eines Kriterienkatalogs zur strukturierten Bewertung von Unternehmensaktivitäten (z. B. Roadmaps, Patente, Messeauftritte, Kooperationen)
- Aktive Kontaktaufnahme zu ausgewählten Industriepartnern (Startups, etablierte Zellhersteller, Maschinenbau)
- Aufbereitung und Dokumentation der Ergebnisse (z. B. in Form einer Mapping-Übersicht oder Fallstudien)
- Ableitung von Implikationen für zukünftige Forschungsthemen am FAPS
Potenzielle Arbeitspakete
- Einarbeitung in das Themengebiet Festkörperbatterien mit Fokus auf oxidische Systeme
- Erstellung eines Bewertungsschemas für industrielle Aktivitäten und Reifegrade
- Identifikation und Kontaktaufnahme zu Industrieakteuren
- Interviews, Messeberichte oder Sekundäranalysen zur Informationsgewinnung
- Strukturierte Dokumentation der Ergebnisse in wissenschaftlicher Form
Vorkenntnisse
- Grundkenntnisse in Batterietechnologien (z. B. aus Vorlesungen oder Praktika)
- Interesse an angewandter Forschung und Technologieanalyse
- Kommunikationsfähigkeit für externe Anfragen und Interviewführung
- Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Literatur und Internetrecherche
- Gewünscht, aber nicht zwingend erforderlich, sind Kenntnisse im Bereich der Oberflächenkontaktierung
(falls keine Vorkenntnisse vorhanden sind, ist eine themenspezifische Einarbeitung vor Beginn erforderlich)
Voraussetzungen
- Begeisterung für das Fachgebiet
- Hohe Motivation und Einsatzbereitschaft
- Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
- Arbeiten im Team
- Sehr gute Deutsch und Englischkenntnisse
Beginn
- Ab sofort und jederzeit möglich
Sonstiges
- Bearbeitung der Arbeit kann jedoch größtenteils im Home-Office erfolgen
- Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit (BA/PA/MA) angepasst werden
Bewerbung
- Bewerbung mit Lebenslauf und aktueller, vollständiger Notenübersicht bitte per E-Mail an Thomas Hanf (kein Anschreiben oder Motivationsschreiben erforderlich)
- Nähere Informationen über Umfang und genaue Ausrichtung der Arbeit gerne im persönlichen Gespräch
- Wichtig: eine reine ChatGPT-Bewerbung führt zum sofortigen Ausschluss beim Bewerbungsprozess