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Professur Mess- und Sensortechnik
Forschungsprojekte
 

Mikro- und Nanosensoren

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB 1410) Hybrid Societies - Humans Interacting with Embodied Technologies, Laufzeit: 2/2020 - 2/2022 (48 Monate)

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, TUC- Sportgeräte & Technik

Ziel: Das Projekt zielt auf die systematische Ausarbeitung einer Methodik ab, wie kundenspezifische biomimetische BASNs für die Echtzeit-Erfassung von BGC und komplexen Gesten basierend auf neuartigen Sensorprinzipien, die auf polymeren Kohlenstoff-Nanoröhren-Kompositen (PCN) basieren und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Druck und Belastung zusammen mit kundenspezifischen Algorithmen des maschinellen Lernens bieten, eingerichtet werden können. Die grundlegende Untersuchung erarbeitet die Grundlage für den Aufbau einer Simulationsumgebung zur Anpassung und Optimierung des Designs von BASN und zur Bestimmung der geringsten Anzahl von Sensoren und ihrer Position im menschlichen Körper durch Reduzierung der Dimensionalität, wobei ein definiertes Maß an Genauigkeit und Robustheit bei der Erkennung von Oberkörpergesten erreicht wird.

Gefördert von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Laufzeit: 2/2020 - 1/2023 (36 Monate)

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, TUC- Halbleiterphysik

Ziel: Graphenoxid (GO) kann aufgrund seiner Empfindlichkeit auf verschiedene Messgrößen zur Realisierung von multifunktionalen Sensoren verwendet werden. Dabei hat es den entscheidenden Vorteil der schnellen und einfachen Herstellung als ultradünne Schicht, da es durch Laserschreiben strukturiert und funktionalisiert werden kann. Durch Variation der Laserparameter kann der Reduktionsgrad eingestellt werden, um die elektrischen Eigenschaften, wie z.B. die Bandlücke, definiert zu verändern. Die Abtasteigenschaften können auf eine bestimmte Menge oder einen bestimmten Messbereich eingestellt werden. Das Hauptziel von PHOTOSENS ist es, die Möglichkeit zu untersuchen, die elektronischen Eigenschaften, d.h. Arbeitsfunktion und Bandlücke von GO-Schichten durch Laserreduktion einzustellen, um ihre Dehnung und Lichtempfindlichkeit zu verbessern. Zu diesem Zweck werden mit dem Laser in der Ebene liegende Heterostrukturmuster GO-Schichten mit Dicken von einigen Nanometern bis zu Hunderten von Nanometern realisiert.

Gefördert von der SAB und EFFRE Fonds, Laufzeit: 1/2020 - 04/2022 (28 Monate)

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Scherdel Marienberg GmbH, ANDAV electronics GmbH i. G., IDT Industrie- und Dichtungstechnik Werk Kupferring GmbH

Ziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Verspannkonzeptes auf Basis von Formgedächtnislegierungen (FGL). Hierdurch wird es möglich, die Vorspannkraft während der Stack-Montage und vor allem während des Betriebes in Abhängigkeit der Stack-Temperatur individuell und präzise einzustellen. Hierzu können die Temperatur des Brennstoffzellen-Stacks sowie eine externe Energiezuführung genutzt werden.  Bei erhöhten Leistungsanforderungen kann so beispielsweise eine aktive Vorspannkrafterhöhung zwischen den Bipolarplatten realisiert werden, welche den Stapel im optimalen Betriebsbereich hält.

Parallel ist es Ziel, smarte Dichtungen in bestehende Stack-Strukturen zu integrieren. Zum einen können so die aufgebrachten Vorspannkräfte und der sich damit ergebende Druck auf die Dichtungen direkt in Verbindung gebracht und der Betrag der Vorspannung überwacht werden. Vorspannkraftsenkungen infolge eines Druckabfalls können somit kontinuierlich erfasst und durch die adative Stackverspannung ausgeregelt werden. Darüber hinaus ist die Überwachung der Druckverteilung über die Dichtungsfläche möglich. Unterschiedliche Druckverteilungen (z. B. aufgrund von Form- und Lageabweichungen der Stack-Komponenten) können erfasst und durch externe Ansteuerung einzelner FGL-Elemente lokal angepasst werden.

Gefördert vom BMWi und TU Chemnitz, Laufzeit: 1/2020-12/2021 (24 Monate)

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik

Ziel des Projektes ist es ein flexibles, langlebiges und batterieloses drahtloses Sensor basierend auf Nanomaterialien, wie z. B. Kohlenstoff-Nanofüller, in Form von einer Patchantenne zu entwickeln. Durch die Nutzung von Nanomaterialien kann die Empfindlichkeit, die Auflösung und die Abfrageentfernung wesentlich verbessert werden. Die RFID-Patchantennentsensors wird in Hinsicht auf Reproduzierbarkeit, Kompensation von Querempfindlichkeiten optimiert. Durch die Entwicklung eines geeigneten Readers zum Auslesen des Sensors soll eine gesamte Systemlösung realisiert werden. Mit diesem System sollen die Vorzüge des Nanokompositmaterials demonstriert werden und die Vermarktung eines eigenen Patents vorangetrieben werden.

Gerfördert vom BMWi im Rahmen des Programms IGF, Laufzeit: 08.2018 - 06.2020 (24 Monate)

Partner:TUC-Mess- und Sensortechnik, TUC-Print-medientechnik, TITV Greiz

Ziel: Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von intelligenten Systemen, welche für die ressourceneffiziente Produktion von gesunden Lebensmitteln in gekoppelten agrarischen Produktionssystemen benötigt werden. Die Rolle von der Professur Mess- und Sensortechnik MST ist die Entwicklung geeigneter Sensoren, welche die Digitalisierung, Optimierung und Regelung dieser komplexen biotechnologischen, agrarischen Produktionssysteme ermöglichen.

Gerfördert von der SAB im Rahmen des Programms TG 70, Laufzeit: 2020 - 2022

Partner: TUC-Regelungstechnik und Systemdynamik, TUC-Mess- und Sensortechnik, TUC-Angewandte Analysis,

Ziel: Die Herausforderung besteht darin, gedruckte Sensoren auf Basis von CNT/Polymerkompositen und leitfähig strukturierte textile Flächen so zu kombinieren, dass universell einsetzbare textile Sensorflächen zum Druck- und Feuchtemonitoring entstehen, die vorrangig für Anwendungen im Pflegebereich geeignet sind. Im Gegensatz zu bisherigen Messsystemen sollen multifunktionale Sensoren und gleichzeitig verbesserte Sensoreigenschaften (höhere Empfindlichkeit, größerer Messbereich, hohe Flexibilität) realisiert werden. Die präzise gedruckten Sensoren werden dazu mittels der robusten metallisierten Garne auf großen textilen Flächen verschaltet.

Gefördert von der SMWA durch ESF Fonds, Laufzeit 01.10.2018 - 30.09.2020

Partner: Corant GmbH, Technische Universität Chemnitz, 3dvisionlabs GmbH

Aim: Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen die Themen Gesundheit und Sicherheit, mit der speziellen Zielsetzung der Erkennung von Gefahrensituationen für den Menschen durch gesundheitsschädliche Substanzen und daraus resultierende gefährliche Situationen. Die multimodale Sensorbox soll sich perspektivisch nahtlos in die Technik von Wohn- und Arbeitsräumen integrieren lassen. Die erfassten Daten sollen auf Wunsch zentral über eine Anwendung auf dem Mobiltelefon oder im Browser abgerufen und weiterverarbeitet werden können. Auch können Meldeketten realisiert werden, um bspw. Hilfe zu rufen und Informationen über die Situation vor Ort an Dienstleister und Hilfeleistenden direkt zu übermitteln. Auch die Integration in andere Systeme soll durch Integration standardisierter Schnittstellen vorangetrieben werden. So sollen zum Beispiel Möglichkeiten geschaffen werden Alarmsituationen global über alle verfügbaren Geräte im Netzwerk auszugeben.

 

Neuartige Sensoren und Messverfahren auf der Basis von Impedanzspektroskopie

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2183: Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse, DFG Projektnummer: 424334154, Laufzeit: 3/2020 - 2/2022 (24 Monate)

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, TUC-Virtuelle Fertigungstechnik

Ziel: Das Projekt zielt darauf hin, eine neuartige Regelungsstrategie für den inkrementellen Umformprozess des Projizierdrückens zu entwickeln. Das Grundkonzept besteht aus der Ermittlung und gezielten Einstellung der Zielgröße Festigkeit an rotationssymmetrischen Bauteilen während der Umformung. Dafür kommt ein Multi-Sensor-System zum Einsatz, welches aus einem Magnetfeldsensor mit integrierter Temperatur- und Abstandsmessung besteht. Zusätzlich zur gezielten Einstellung von Bauteileigenschaften wird weiterhin eine Möglichkeit geschaffen, während der Umformung auf äußere Einflüsse wie beispielsweise Chargenschwankungen oder Unregelmäßigkeiten in der Blechdicke zu reagieren.

Gefördert vom BMWi Im Rahmen des Programms ZIM, Laufzeit 2020 – 2022

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, Steinbeis Innovation GmbH, Weber Schweißmaschinen GmbH, Waldemar Frank Formenbau GmbH

Ziel: Die Überwachung der Nahtverbindungsqualität während des Schweißprozesses bietet die Vorteile der werkstofflich-technologischen Charakterisierung des Schmelzbades hinsichtlich des Erstarrungsprozess der abzubildenden Nahtgeometrie, der Erfassung von möglichen Defekten und der Beschreibung der Erwärmungs- und Kühlungsverläufe der Werkstoffe während des Schweißens. Zu entwickeln ist ein Inline-Sensor- und Regulierungssystems, der die magnetischen und die elektrischen Eigenschaften des Werkstücks über ein geeignetes Profil durch eine Vielzahl aus Sensorelementen erfasst. Der verfolgte Ansatz soll trotz den extremen Temperaturen und die starken elektromagnetischen Felder, die vom Lichtbogen erzeugt werden, für die Qualitätssicherung des Schweißprozesses und die Belastbarkeit der Schweißnaht sorgen.

Gefördert vom BMWi Im Rahmen des Programms ZIM, Laufzeit 2020 – 2022

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, BS Banktechnik GmbH

Ziel: Münzzähl- und Klassifikationsautomaten nutzen die kombinierte Information aus mehreren Sensoren, um eine Einteilung in echte Prägungen und Fälschungen umzusetzen. Durch typische fertigungsbedingte Abweichung der Sensoren muss bei Multi-Sensorsystem die Klassen und Klassengrenzen in den Klassifikations-Algorithmen an das einzelne System individuell angepasst werden. Die Zielstellung im Projekt ist dieses Prozess zu automatisieren. Dafür sollen Verfahren wie das überwachte Lernen (supervised learning), Supportvektormaschinen, neuronale Netze und nicht überwachtes Lernen (unsupervised learning) implementiert und evaluiert werden. So kann beispielweise beim wiederholten Auftreten einer neuen Fälschungsart das System selbstständig ein Signal an Anwender und Hersteller abgeben.

Gefördert vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD)

Duration: 3/2019 - 3/2021 (24 Monate)

Partners: TUC Mess- und Sensortechnik (MST), Digital Research Center of Sfax (CRNS)

Ziel: Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Plattform für tragbare Bioimpedanzmessgeräte zur Gesundheitsüberwachung und Gewebediagnose. Dies erfordert eine genaue und breitbandige Anregung und eine schnelle low-cost Messung. Die Möglichkeiten zur Implementierung von breitbandigen Anregungssignalen auf eingebettete Systeme werden untersucht. Mehrere Architekturen für die Auslegung von spannungsgesteuerten Stromquellen werden studiert und verglichen. Das Projekt zielt darauf ab, die Bioimpedanz zusammen mit Spezialisten aus Medizin und Sport anzuwenden.

Minitstry of Higher Education (Tunesien)

Duration: 5/2020 - 4/2022 (24 Monate)

Partners: TUC Mess- und Sensortechnik (MST), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sousse,  Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax, Ecole Nationale d'Eléctronique et des Telecommunications, Hôpital Farhat Hached Sousse

Ziel: Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Assistenzsystems für Menschen mit akuter oder chronischer respiratorischer Insuffizienz. Das System besteht aus einem künstlichen Beatmungsgerät, einem nicht-invasiven System zur tomographischen Messung der elektrischen Impedanz der Lungen und einer Plattform zur Fernüberwachung/-diagnose von Patienten auf der Intensivstation oder zu Hause. Eine digitale Plattform wird eine kollaborative Telediagnose und Tele-Expertise gewährleisten, insbesondere in Gebieten mit geringer medizinischer Demographie.

Gefördert vom IEEE, Laufzeit 12 Monate

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik

In this project, a laboratory course is developed based on low-cost, open source platforms for a comprehensive practical education in instrumentation at different levels of study. The developed laboratory course enables students to acquire practical and scientific knowledge in different aspects, like measurement methods, sensor principles, signal condi-tioning, data acquisition and sensor signal processing
 

Drahtlose Sensoren und Energy Harvesting

Nitramon is gefördert von der SAB aus Mitteln der Europäischen Fonds, Laufzeit 7/2018-6/2021

Partner: TUC- Mess- und Sensortechnik, TUC-Numerische Mathematik, TUC-Regelungstechnik und Systemdynamik, TUC-Supramolekulare Chemie

Ziel: Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt in der Umsetzung und Untersuchung eines Sensorsystems zur Detektion von Nitrat und Messung der Nitratkonzentration. Darüber hinaus soll ein autarkes Sensornetzwerk entwickelt werden, mit welchem es sowohl möglich ist, die Nitratsensoren mit ambienter Energie, beispielsweise aus Sonnenlicht oder Temperaturgradienten, zu versorgen als auch die Sensordaten kontinuierlich zu erfassen und an eine zentrale Stelle zur Auswertung drahtlos zu übertragen.

Mit dem entwickelten Sensorkonzept wird eine kontinuierliche Überwachung von Nitrat im Boden möglich. Aufgrund der autarken Energieversorgung arbeitet das Sensorsystem wartungsfrei und effizient. Durch geeignete Platzierung der Sensoren und einer geeigneten Messstellendichte wird eine feld- bzw. betriebsbezogene Zuordnung von Nitrateintrag möglich. Dieser Sensor dient damit gleichermaßen als Kontrollinstrument sowohl für die Landwirte zur Bewertung der Bodenbeschaffenheit als Grundlage der Düngebedarfsermittelung für die jeweilige Kultur und den nötigen Nährstoffeintrag als auch für die zuständigen Umweltbehörden zur Bewertung des Nitratgehalts in Böden zum Schutz der Gewässer und der Einhaltung der Regeln des Düngens nach guter fachlicher Praxis, z. B. Einhaltung von Abständen zu Gewässern oder Dünge-Sperrfristen. Aus dieser Bedarfsermittlung ergeben sich Kosteneinsparungen durch die optimale Düngung bei gleichzeitiger Bodenschonung.

Hydromon, Gefördert vom BmBF, Laufzeit 30 Monate

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, SEBA Hydrologie, JuB GmbH

Ziel: Die Erfassung von Pegelständen, Fließgeschwindigkeiten, Wellenausbreitung und anderer Parameter ist essentiell für den Katastrophenschutz während eines Hochwassers. Die Messung dieser Parameter ist in solchen Situationen besonders schwierig. Die Partner im Projekt "HydroMon" arbeiten an einem Sensornetzwerk, welches die Umgebung in diesen Situationen überwachen kann. Das Netzwerk wird autark arbeiten. Es wird elektrisch versorgt über Energy Harvesting und kommuniziert drahtlos. Eine einfache Installation ist dabei genauso wichtig wie geringe Kosten, damit das System sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern eingesetzt werden kann. Es kann einfach installiert werden und liefert dem Notfallmanagement zuverlässig Informationen.

Gefördert vom BmWi, Laufzeit 2020-2022

Partner: TUC-Mess- und Sensortechnik, Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS, Gesellschaft für Elektronik und Design mbH

Ziel: Die vielfältigen Anwendungsfelder von IoT (Internet of Things) machen eine Generalisierung von Produkten im Sensorikbereich schwierig. Viele Multisensor-Systeme sind auf einen spezifischen Anwendungsfall ausgelegt. Das Projektkonsortium will diesem Umstand mit einer innovativen Sensorlösung entgegenwirken. Es soll eine vollständig individualisierbare Multisensorplattform entwickelt werden, die von einer eigens entwickelten künstlichen Intelligenz (KI) gesteuert wird. Der Kunde kann nach einem Baukastenprinzip selbst entscheiden und zusammenstellen, welche Sensorik und Funktionen für ihn ausschlaggebend sind. So wird es möglich, mit einem Produkt ein großes Anwendungsspektrum im Bereich IoT abzudecken. Des Weiteren soll die Energieversorgung der Multisensorplattform autark über eine ebenfalls individualisierbare Energy-Harvesting-Technologie erfolgen und die Daten lokal mithilfe einer speziell entwickelten eingebetteten KI verarbeitet werden, ohne dass ein Hochladen in eine Cloud nötig ist. Darüber hinaus wird die Multisensorplattform als Miniaturlösung angeboten, die 2-3 Mal kleiner als andere aktuelle Lösungen ist und trotzdem zu einem Preis angeboten werden kann, der mindestens 50 % niedriger ist als der der Konkurrenzprodukte.

 

Abgeschlossene Forschungsprojekte

  • Ko²SiBus Kontinuierliche und kostengünstige Signalüberwachung für industrielle Bussysteme (IGF)
  • Entwicklung eines spektroskopischen Wirbelstromsensors zur Identifikation von Münzfälschungen und Fremdwährungen
  • Entwicklung eines Batteriemanagementsystems mit integrierter Impedanzspektroskopie (EIS-BMS)
  • Portables Messgerät zur Leitungsdiagnose mit Impedanzspektroskopie (PoMeLIS)
  • Nachwuchsforschergruppe Hightech-Sensorik für die Herausforderung durch den demographischen Wandel in Sachsen (SenseCare)
  • Rapid detection of salmonella using a smart multiplexed impedimetric paper-based sensor (SalmoSens), DAAD
  • Neuartige Dehnungsmessstreifen und Drucksensoren auf der Basis von Carbon Nanotubes
  • Entwicklung und Umsetzung eines Modells zur Hystereseberechnung für ein Transfernormal
  • Verteiltes Sensornetz zur Böschungsüberwachung (SENBÜ)
  • Drahtloses Sensorsystem mit kinetischem Energiewandler in Schraubenform für Nutzfahrzeuge
  • Transnationale Nachwuchsforschergruppe: Autarke Intelligente Sensornetze in der Produktion (AiS)
  • Energy Harvesting zur Energieversorgung eines autarken Sensorsystems für Schienenfahrzeuge (Industrieauftrag)
  • Bildungsinitiative Schaufenster Elektromobilität Bayern/Sachsen
  • Entwicklung eines Lichtmanagementsystems für das eParabike
  • Vermessung und Qualifizierung von Batterien (Industrieauftrag)
  • Chemnitzer Initiative Technologien für die Elektromobilität "CITE"
  • Projekt Smart-lic (Smart Battery Management System Module for Integration into Li-Ion Cells for Fully Electric Vehicles) innerhalb der European Green Cars Initiative
  • Drucksensoren auf der Basis von CNTs (DrehKo)
  • Nachwuchsforschergruppe: Adaptive Antriebe Für die Elektromobilität (AdAntE)
  • Beteiligung am Kompetenznetzwerk nanett: Projektbereich B: Autonome Sensorknoten
  • Autarkes Sensornetzwerk zum Monitoring in der Energietechnik (ASTROSE)
  • Nachwuchsforschergruppe"Intelligente dezentrale Energiespeichersysteme" (IDE)
  • Nachwuchsforschergruppe: "Printed Devices in Active and Sensory Applications (PrinDASA)"
  • Projekt LiFive (Lithium, fünf Volt) innerhalb der Innovationsalianz Li-Ion (LIB2015)
  • Kabelmonitoring mit Time Domain Reflectometry (TDR)
  • Qualitätsbeurteilung von Lebensmittel mit Impedanzspektroskopie
  • Energiemanagement für Systeme mit Energy Harvesting (Industrieauftrag)
  • Untersuchungen zu induktiven Näherungssensoren (Industrieauftrag)
  • Leistungsmessung im Standby-Betrieb (Industrieauftrag)
  • Konzeption eines modularen Impedanzmesssystems für den niedrigen bis mittleren Frequenzbereich (Industrieauftrag)