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Ausgangssituation:
Mit dem steigenden Anteil dezentraler Erzeuger (PV-Anlagen), Batteriespeicher, Wärmepumpen und moderner Haushaltsgeräte wächst das Interesse an DC-Netzstrukturen im Wohngebäudebereich. Am Lehrstuhl FAPS besteht umfangreiche Expertise im Bereich industrieller DC-Netze. Dieses Forschungsfeld soll nun auf Residential-Use-Cases erweitert werden, um Synergien, Herausforderungen und Potenziale im Energiewendekontext zu analysieren.

Ziel der Arbeit:
Ziel dieser Studienarbeit ist eine strukturierte Literaturrecherche zu DC-Netzen in Wohngebäuden. Dabei sollen bestehende Forschungsergebnisse, Technologien und Konzeptstudien systematisch erfasst, kategorisiert und hinsichtlich Effizienz, Sicherheit, Kosten, Normung und Integration erneuerbarer Energien bewertet werden.

Aufgaben:

• Entwicklung einer Suchstrategie (Datenbanken, Keywords, Ein-/Ausschlusskriterien)

• Systematische Recherche und Analyse relevanter Literatur und Industrieaktivitäten

• Klassifikation der Konzepte (z. B. Gebäudenetzarchitekturen, PV-Direkteinspeisung, Speicherintegration, Schutzkonzepte, DC-Loads)
• Vergleich von AC- und DC-Gebäudenetzen hinsichtlich Effizienz, Kosten und Betriebssicherheit
• Identifikation von Forschungslücken und Potenzialen für zukünftige Projekte am FAPS

Voraussetzungen:

• Interesse an Gebäudeenergieversorgung, PV-Systemen und DC-Technologien
• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Studiengang:

Wirtschaftsingenieurwesen, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Energietechnik, Informatik o. ä.

 

Art der Arbeit:
Bachelorarbeit / Projektarbeit

Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail. Wir werden uns zeitnah zurückmelden.

Ausgangssituation:
Am Lehrstuhl FAPS steht ein umfassender DC-Demonstrator für industrielle Gleichstromnetze zur Verfügung, in dem bereits Themen wie Netzstabilität, Schutzkonzepte und Energieeffizienz erforscht werden. Das Forschungsfeld soll nun um den Bereich der DC-Netze in Datacentern erweitert werden, da Rechenzentren weltweit vor steigenden Energieanforderungen stehen und DC-Architekturen zunehmend in den Fokus rücken.

Ziel der Arbeit:
Im Rahmen der Studienarbeit soll eine strukturierte Literaturrecherche zu DC-Netzen in Datacentern durchgeführt werden. Es sollen aktuelle wissenschaftliche Publikationen, industrielle Whitepapers und Normen identifiziert, systematisch ausgewertet und hinsichtlich Architektur, Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheitsaspekten analysiert werden. Die Ergebnisse sollen das bestehende Forschungsumfeld am FAPS ergänzen und Potenziale für zukünftige Arbeiten im Zusammenhang mit dem DC-Demonstrator aufzeigen.

Aufgaben:

• Entwicklung einer Suchstrategie (Datenbanken, Keywords, Ein-/Ausschlusskriterien)
• Systematische Recherche und Analyse relevanter Literatur und Industrieaktivitäten
• Kategorisierung der Quellen
• Analyse der Anwendbarkeit industrieller DC-Konzepte auf Datacenter-Netze
• Ableitung von Forschungslücken und Handlungsempfehlungen

Voraussetzungen:

• Interesse an Energieversorgungssystemen und Datacenter-Technologien
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Studiengang:

Wirtschaftsingenieurwesen, IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Energietechnik, Informatik o. ä.

Weitere Informationen und Details sind beim genannten Mitarbeiter erhältlich. Eine Bearbeitung ist ab sofort möglich. Bewerbungen senden bitte mit Notenauszug und Lebenslauf per E-Mail. Wir werden uns zeitnah zurückmelden.

Ausgangssituation

Die technologischen Anforderungen an Kommunikation, Sicherheitstechnik und Radarsensorik steigen kontinuierlich an, wodurch klassische planare Leiterplattentechniken an ihre Grenzen stoßen. Insbesondere bei Frequenzen über 60 GHz sind daher neue Ansätze erforderlich, um die elektrische Leistungsfähigkeit von Hochfrequenzkomponenten wie Wellenleiter, Wellentypwandler und Antennen zu steigern.

Die aktuell verfügbaren räumlichen Wellenleiter weisen eine vollflächige Metallisierung auf, die abgesehen von der Formung eines Hohlleiterkanals keine zusätzliche elektrische Funktion erfüllt. Bislang kann eine Anpassung der Laufzeit lediglich durch ein Angleichen der mechanischen Länge der Zuleitungen erfolgen, was zu komplexen, teils sehr langen Pfaden im Raum führt. Daher soll erforscht werden, inwieweit die Laufzeit durch gezielte Strukturierung der Außenmetallisierung beeinflusst werden kann, sodass ein Abgleich der elektrischen Länge anstatt der mechanischen erfolgen kann. Des Weiteren eröffnet eine selektive Außenmetallisierung die Möglichkeit zur Erzeugung von abstrahlenden Schlitzen, beispielsweise zur Fertigung von dielektrischen Hohlleiterschlitzantennen.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die selektive Metallisierung von Wellenleitern durch verschiedene Fertigungsverfahren untersucht werden. Die Arbeit kann entweder mit Fokus auf gedruckter Elektronik (Thema 1) oder auf Laserstrukturierung (Thema 2) durchgeführt werden.

Thema 1: Schwerpunkt gedruckte Elektronik

• Additive Fertigung von Grundkörpern mittels SLA mit verschiedenen Materialien
• Beschichtung der Grundkörper mit Silberpaste mittels Piezojet
• Strukturierung der Grundkörper mit Silbertinte durch Nanojet
• Analyse der erzeugten Strukturen am Laserscanningmikroskop

Thema 2: Schwerpunkt Laserstrukturierung

• Additive Fertigung von Grundkörpern mittels SLA mit verschiedenen Materialien
• Lasertrimmen vollflächig metallisierter Grundkörper
• Funktionalisierung der Grundkörper durch Laserdirektstrukturierung
• Analyse der erzeugten Strukturen am Laserscanningmikroskop

Voraussetzungen

• Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
• Technisches Verständnis und handwerkliches Geschick
• Interesse an angewandter Forschung

Beginn

ab Januar 2026

Bewerbung mit Lebenslauf, Notenspiegel und Nennung des Wunschthemas bitte an markus.ankenbrand@faps.fau.de

Ausgangssituation:

Einen vielversprechenden Ansatz zur additiven, ressourcen- und energieschonenden Herstellung leistungselektronischer Baugruppen bietet das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) von auf keramischen Substraten aufgebrachten Metallpulvern zur Funktionalisierung des Schaltungsträgers. Die Kombination der Vorteile des Laserstrahls, wie dem gezielten Energieeintrag oder der feinen Strukturbreite und der einfachen Handhabung, ermöglichen eine Flexibilisierung der Leiterbildstruktur, Minimierung der Strukturfeinheiten bei gleichzeitiger Option großflächige Strukturen zu generieren und birgt darüber hinaus die Möglichkeit einer 2,5D Funktionalisierung. Bei der Metallisierung von keramischen Substraten durch den laserbasierten Aufbau von Pulver gibt es allerdings auch technologische Hürden wie die Rissbildung in der Keramik in Folge der hohen thermischen Gradienten oder der Verzug des keramischen Grundmaterials.

Aufgabenstellung:

In der Arbeit soll der Bauteilverzug anhand von thermo-mechanischen Finite-Elemente-Analysen in Ansys-Workbench modelliert und parametriert simuliert werden. Der Verzug soll anschließend in praktischen Studien mit verfügbarer Anlagentechnik am Lehrstuhl validiert und zur Verbesserung des Modells genutzt werden. Die Untersuchungen sollen in einer Handlungsempfehlung zur doppelseitigen Metallisierung von keramischen Substraten mittels SLM basierend auf den Untersuchungen abgeleitet werden.

• Recherche zur thermo-mechanischen Modellbildung des selektiven Laserschmelzen mittels Ansys Workbench
• Weiterentwicklung bestehender Modelle, v. a. hinsichtlich
  • Diskretisierung in Raum und Zeit
  • Thermischre und mechanischer Randbedingungen
  • Materialmodellen zur Berücksichtigung nicht-linearer Zusammenhänge
• Implemetierung eines Skripts zur parametrierten Simulation unterschiedlicher Geometrien und Belichtungsstrategien
• Validierung und Modelloptimierung anhand experimenteller Untersuchungen
• Dokumentation der Arbeit

Bewerbung:

Bitten wenden Sie sich bei Interesse mit kurzem Lebenslauf und vollständiger Notenübersicht per Mail an christoph.hecht@faps.fau.de.

Motivation der Arbeit:

Bist du an Automatisierung interessiert? Möchtest du die Gelegenheit nutzen, Technik und Luxus miteinander zu verbinden? Dann bietet dir FAPS gemeinsam mit Wellendorff die Chance, im Rahmen einer Masterarbeit beides zu vereinen. Der derzeitige Montageprozess für Luxusuhrenarmbänder erfolgt noch in aufwendiger Handarbeit und ist sehr zeitintensiv. Gemeinsam mit Wellendorff soll eine Automatisierungslösung für die Montage eines Uhrenarmbands entwickelt werden.
Das zu automatisierende Uhrenarmband ist im folgenden Video dargestellt: https://www.youtube.com/shorts/9Zsf866l4Aw

Ziel der Arbeit:

• Die Realisierung erfolgt durch die Adaption eines Bestückungsautomaten (Pick-and-Place) am FAPS,
  der üblicherweise für die Bestückung von SMD-Bauteilen eingesetzt wird.
• Wichtige Aspekte für die Automatisierung:
  • stabile und präzise Aufnahme der Einzelteile
  • geeignete Zuführsysteme
  • korrekte Reihenfolge der Montageschritte
  • hohe Positionsgenauigkeit im Bestückungsprozess
• Bei einem Luxusuhrenarmband sind Präzision und Ästhetik zentral, daher müssen die Teile besonders
  schonend gehandhabt werden, um Beschädigungen zu vermeiden.
• Diese Lösung soll flexibel gestaltet sein, um auch andere Armbandtypen mit unterschiedlichen
  Abmessungen und Geometrien der Einzelteile verarbeiten zu können.

Aufgaben / Arbeitspakete:

• Einarbeitung in die Bestückungsanlage anhand von Bauteilen mit ähnlicher Geometrie
• Analyse des aktuellen Montageprozesses durch Austausch mit Wellendorff in Pforzheim
• Konzeptionierung eines Automatisierungskonzepts zur Montage des Uhrenarmbands
  auf Basis eines detaillierten Montageplans
• Umsetzung der Automatisierungsansätze, einschließlich:
  • Auswahl und Integration geeigneter Zuführsysteme für die Einzelteile (z. B. Vibrations-, Paletten-/Nester- oder Tray-Zuführung)
  • Definition geeigneter Fügetechniken für das Zusammenfügen der Einzelteile
  • Evaluierung und Implementierung passender Aufnahmen für die Bauteile
  • Durchführung des automatisierten Montageprozesses und Bewertung der Verbesserungen anhand definierter Kennzahlen (KPIs)
• Nachweis der Übertragbarkeit des Konzepts auf weitere Bauteilgeometrien und
  unterschiedliche Armbandgrößen
• Dokumentation der Arbeit

Rahmenbedingungen:

• Wir vergüten die Masterarbeit mit 600 € pro Monat und Studierendem.
• Die Laufzeit der Masterarbeit beträgt sechs Monate
  (voraussichtlich 01.12.2025 bis 31.05.2026).
• Die Bearbeitung erfolgt am FAPS, ergänzt durch Austausch und praxisnahe Einblicke
  in weitere Fertigungsprozesse bei Wellendorff in Pforzheim.

Anforderungen:

Wir suchen einen hochmotivierten und qualifizierten Studierenden mit idealerweise folgenden Voraussetzungen:

• Studium im Bereich Maschinenbau, Mechatronik, Automatisierungstechnik, Produktionstechnik o. Ä.
• Praxisnah, Tüftler, fähig & motiviert
• Gute deutsche Sprachkenntnisse für Kommunikation und Dokumentation
• Interesse an einer möglichen Übernahme durch Wellendorff nach erfolgreichem Abschluss des Projektes für zukünftige Weiterentwicklungen

Wir bieten:

• Praxisnahe Masterarbeit am FAPS mit hoher industrieller Relevanz.
• Arbeiten an einem Luxusprodukt mit sehr hohen Qualitätsanforderungen.
• Enge Zusammenarbeit mit Wellendorff sowie praxisnahe Einblicke in weitere Fertigungsprozesse.
• Bei erfolgreichem Abschluss und gegenseitigem Interesse besteht die Möglichkeit eines Einstiegs bzw. einer Übernahme durch Wellendorff für zukünftige Weiterentwicklungen.

Bewerbung

• Email an koksiong.siah@faps.fau.de mit Lebenslauf und Notenspiegel

Ausgangssituation

Für die Erforschung und Weiterentwicklung von Montagetechnologien für Batteriespeichersysteme wird am FAPS ein Prüfstand benötigt, der verschiedene Aspekte der Batteriemontage und -prüfung abbilden kann.

Insbesondere sollen innovative Materialien und Konstruktionsansätze, die auf mechanische und thermische Belastungen reagieren, experimentell untersucht werden können. Dazu gehören beispielsweise:

• Innovative Materialien zur Kompensation von Zellexpansion („Swelling“)
• Schäumende Materialien für Batteriepacks
• Expandierbare Dummy-Zellen
• Demontagegerechte Gap-Filler und Wärmeleitpasten
• Demontagegerechte Gehäusestrukturen für Modulrahmen

Ziel der Arbeit ist es, ein Konzept für einen geeigneten Prüfstand zu entwickeln, der die relevanten Belastungen und Prüfanforderungen dieser Technologien abbildet.

Keywords

Batterietechnologie, Montagetechnik, Prüfstand, Technologiebewertung, Konzeptentwicklung, Testsysteme

Aufgabenstellung

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll ein ganzheitliches Prüfstandskonzept zur Erprobung von Montagetechnologien für Batteriesysteme entwickelt werden. Dabei sind insbesondere folgende Arbeitsschritte vorgesehen:

• Durchführung einer Literatur- und Marktanalyse zu bestehenden Prüfständen und Testmethoden im Bereich Batteriemontage
• Identifikation relevanter Prüfparameter (z. B. Kräfte, Temperaturen, Dehnungen, Materialverhalten)
• Ableitung von Anforderungen an den Prüfstand (mechanisch, elektrisch, messtechnisch)
• Entwicklung eines technischen Konzepts für den Prüfstand, inklusive Funktionsbeschreibung und Aufbauvarianten
• (Optional) Erstellung eines CAD-Modells oder Entwurfs zur Veranschaulichung
• Bewertung der Umsetzbarkeit und Ableitung möglicher Forschungsansätze für zukünftige Arbeiten am FAPS

Potenzielle Arbeitspakete

• Einarbeitung in das Themengebiet Batteriemontage und Prüfstandstechnik
• Analyse bestehender Prüfmethoden und Systeme
• Erstellung eines Anforderungskatalogs
• Entwicklung und Ausarbeitung eines Prüfstandkonzepts
• Dokumentation der Ergebnisse in wissenschaftlicher Form
• (Optional) Konzeption eines Versuchsplans zur späteren praktischen
  Umsetzung

Vorkenntnisse

• Grundkenntnisse in Batterietechnologien oder Montagetechnik (z. B. aus Vorlesungen oder Praktika)
• Interesse an der Konzeption technischer Systeme
• Erfahrung mit CAD-Systemen (z. B. SolidWorks, Siemens NX, CATIA) von Vorteil
• Grundkenntnisse in Messtechnik und Automatisierung hilfreich
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
• Interesse an angewandter Forschung im Bereich Elektromobilität und Produktionstechnik
• Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Literatur und Internetrecherche

(Eine themenspezifische Einarbeitung erfolgt bei Bedarf vor Beginn der Arbeit.)

Voraussetzungen

• Begeisterung für das Themenfeld Batterietechnologie und Montagetechnik
• Hohe Motivation und Eigeninitiative
• Strukturierte, analytische und kreative Arbeitsweise
• Teamfähigkeit

Beginn

Ab sofort oder nach individueller Absprache 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 Fächerübersicht bitte per E-Mail an Thomas Hanf (kein Anschreiben erforderlich)
• Nähere Informationen über Umfang und genaue Ausrichtung der Arbeit gerne im persönlichen Gespräch
• Nach der Vorstellung des potentiellen Themas für die Abschlussarbeit im persönlichen Gespräch, muss der Bewerber eine 20-minütige Präsentation über die Problemstellung, mögliche Lösungsansätze, technische Hintergründe und den potentiellen Verlauf der Abschlussarbeit vorbereiten (FAPS-Richtlinien müssen dabei immer eingehalten werden)
• Wichtig: eine reine ChatGPT-Bewerbung führt zum sofortigen Ausschluss beim Bewerbungsprozess

Ausgangssituation

Im Rahmen des FORnanoSatellites Projekts sollen Konzepte zur Miniaturisierung des standardisierten n × 10 cm × 10 cm × 10 cm CubeSats (wobei n die Anzahl der CubeSat Einheiten bezeichnet) 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 erreicht werden, bei denen Leiterbahnen direkt in das Gehäuse des CubeSats integriert werden. Dies kann beispielsweise durch Druckverfahren (z. B. Aerosoljet, Piezojet, Inkjet), Plasmabeschichtungen oder Laser Direktstrukturierung (LDS) realisiert werden. 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 soll daher die Lötbarkeit von SMD Bauteilen auf metallisierten Schaltungsträgern hinsichtlich ihrer Machbarkeit und Zuverlässigkeit untersucht werden. Darüber hinaus soll der automatisierte Bestückungsprozess von SMD Bauteilen auf metallisierten Schaltungsträgern analysiert werden, um die Grundlage für ein automatisiertes Produktionssystem für CubeSats zu schaffen.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Schwerpunkte untersucht und erarbeitet werden:

• Einarbeitung in das Thema sowie den aktuellen Stand der Technik zur Metallisierung und Löttechnologie
• Einweisung in Metallisierungsprozesse (z. B. Piezojet, Aerosoljet, LDS, Galvanisierung) und automatisierte Bestückungsprozesse (Fritsch Bestückungssystem placeALL 520)
• Probenvorbereitung von metallisierten und bestückten Testcoupons zur Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprüfung
• Bewertung der Qualität der Metallisierung und der SMD Bauteile hinsichtlich der Haftung unter Verwendung von Methoden wie Schertest und Hotpin Pull Test
• Durchführung von Thermoschock- und Vibrationsprüfungen gemäß den Richtlinien für Startanforderungen von SpaceX
• 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 15. November 2025 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