Forschungsdatenbank: Projekte

Wie man aus einem jahrhundertealten Abfallprodukt ein Material mit Superkräften macht, untersucht Doktorand XUAN TUNG DO. Viele Gegenstände des täglichen Lebens werden heute noch in irgendeiner Form aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl hergestellt. Da diese Rohstoffe nur begrenzt verfügbar sind, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach nachhaltigen Alternativen. Doktorand Xuan Tung Do untersucht zu diesem Zweck einen Abfallstoff aus der Papierindustrie - das Lignin. Es ist ein komplexes Biopolymer und muss erst mit verschiedenen analytischen und statistischen Methoden charakterisiert werden, bevor man es als direkten Ersatz für Erdöl nutzen kann. Do bestimmt im Rahmen seiner Doktorarbeit das Molekulargewicht des Biopolymers mit Hilfe verschiedener spektroskopischer sowie 1D- bzw. 2D-chromatographischer Methoden.

Halbleiter mit großem Bandabstand ermöglichen hocheffiziente Wandler mit hoher Leistungsdichte, aber ihr schnelles Schalten verursacht elektromagnetische Emissionen, die aus Gründen der Konformität gefiltert werden müssen. Herkömmliche passive EMI-Filter (PEFs), insbesondere sperrige Gleichtaktdrosseln (CMCs), erhöhen Größe, Gewicht und Kosten erheblich. Aktive EMI-Filter (AEFs) mildern dies durch den Einsatz von Verstärkern zur Rauschunterdrückung, wodurch kleinere und leichtere passive Komponenten eingesetzt werden können.

In Katastrophenszenarien, in denen die bestehende Kommunikationsinfrastruktur ausfällt, ist eine schnelle und zuverlässige Verbindung für Einsatzkräfte essenziell. Das HiLeit-Projekt entwickelt hierfür Lösungen zur drahtlosen Breitbandkommunikation für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS). Es ermöglicht den Aufbau autonomer lokaler 5G-Campusnetzwerke und WLAN-Zellen, um eine sofortige Kommunikation zwischen Einsatzteilnehmern, mobilen Leitstellen und relevanten Diensten sicherzustellen. Dies geschieht durch die Nutzung und Vernetzung verschiedener Technologien wie Satellitenbreitband, terrestrischer Richtfunk, 5G und WLAN, was die Resilienz im Katastrophenschutz signifikant erhöht.

Projektleitung an der H-BRS

Ziel von 5G Opportunity ist die Entwicklung und Erprobung eines softwarebasierten, drahtlosen und ad-hoc-fähigen Kommunikationssystems für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS). Als Basis dienen 5G/OpenRAN und WiFi im Zugang und multi-hop Richtfunk als Zuführung. Ein solches Netzwerk soll bei Ausfall der regulären Kommunikationsnetze wie im Rahmen von Umweltkatastrophen unmittelbar einsetzbar sein und nahtlos typische BOS-Dienste und -Anwendungen auf den vorhandenen Mobilgeräten unterstützen sowie der Bevölkerung einen Netzzugang erlauben.

Projektleitung an der H-BRS

MyJong – Flexi-MahJong ist ein konfigurierbares digitales Spiel, das auf der Solitär-Variante des traditionellen Mah-Jongg basiert und zur Förderung kognitiver Fähigkeiten sowie individueller Lernprozesse entwickelt wurde. Statt identischer Spielsteine werden semantisch oder funktional zusammengehörige Paare z.B. Quadratzahlen erkannt. Nutzer:innen können eigene Tilesets im PNG-Format erstellen und austauschen. Der modular aufgebaute Prototyp befindet sich in einer explorativen Testphase mit anonymem Feedback. Eine Veröffentlichung als freie Software für Windows, Linux und Android ist geplant.

Projektleitung an der H-BRS

Solarenergie entwickelt sich zu einer vielversprechenden erneuerbaren Energiequelle für die Stromerzeugung in Westafrika. Die Leistung und Effizienz von Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) in der Region werden jedoch stark von Aerosolen in der Atmosphäre und in Bodennähe beeinflusst. Obwohl die bodengestützte Infrastruktur für die Datenerfassung und -überwachung zuverlässig ist, um die Auswirkungen von Aerosolen auf die Ertragsleistung von PV-Anlagen zu untersuchen, ist sie in Westafrika nur spärlich vorhanden und in der Subregion begrenzt, sodass sie häufig Einschränkungen hinsichtlich der räumlichen Abdeckung, der zeitlichen Auflösung und der Datenkonsistenz aufweist. Benjamin Anim möchte diese Probleme angehen und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bewertung und Modellierung der PV-Ertragsleistung verbessern. Er schlägt einen integrierten Ansatz vor, der Aerosol-Reanalyse-Daten, Solar-PV-Modelle und Strahlungstransfermodelle nutzt, um die Auswirkungen von Aerosolen in der Atmosphäre und in Bodennähe auf die PV-Ertragsleistung in der Subregion zu untersuchen.

Roboter sind in der Regel so programmiert, dass sie Aufgaben ausführen, indem sie eine Abfolge von Aktionen wie Bewegen, Schauen, Aufnehmen usw. ausführen. Wenn etwas Unerwartetes passiert, kann ein Roboter oft nicht mit der Situation umgehen, weil 1) er nicht erkannt hat, dass etwas schiefgelaufen ist, und 2) er nicht für die neue Situation programmiert wurde. Das Erkennen solcher Fehlersituationen ermöglicht es Robotern, zu entscheiden, ob sie mit der Aufgabe fortfahren, einen Menschen über das Problem informieren oder versuchen, das Problem selbst zu lösen. SANTOSH THODUKAs Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von Modellen für maschinelles Lernen, um unerwartete Situationen zu erkennen, die zu einem Fehlschlag der Aufgabe führen könnten, indem Videos von der Kamera des Roboters, Aufgabeninformationen und andere Sensoren verwendet werden.

Der epitheliale Natriumkanal (ENaC) ist ein Protein in Zellmembranen, das Natrium in die Zelle lässt und so hilft, den Salz- und Flüssigkeitshaushalt des Körpers zu regulieren. Wenn dieser Kanal nicht richtig funktioniert, kann das zu Erkrankungen wie Bluthochdruck oder Mukoviszidose beitragen. Seine Aktivität wird in der Zelle genau gesteuert, unter anderem durch das Aktin-Gerüst, das der Zelle Struktur gibt. Kurze Aktinfasern können den Kanal stärker öffnen. KEVSER BUSE KARADENIZ untersucht in ihrem Promotionsprojekt , wie ENaC und das Aktin-Gerüst strukturell und funktionell zusammenwirken – mithilfe biochemischer Laboruntersuchungen und computergestützter Modelle.

Time-of-Flight (ToF)-Technologie ermöglicht die präzise Distanzmessung, indem die Laufzeit von Lichtsignalen erfasst wird. Ihre Vielseitigkeit und die Fähigkeit, Tiefeninformationen in Echtzeit zu liefern, eröffnen kontinuierlich neue Einsatzmöglichkeiten. Diese Arbeit verfolgt einen neuartigen Ansatz um die Reichweite und Zuverlässigkeit der Messung zu verbessern. Durch dynamische Adaption der Beleuchtung mittels formbarer Strahlprofile und optimierter Sensoransteuerung, soll die Lichtverteilung ideal angepasst an die Szene ausgesendet werden. Eine Hardwareplattform mit mehreren, simultan oder alternativ betreibbaren Lichtquellen und integrierten Strahlformern wird konzipiert. Ziel von DANIEL RÖTHGENs Promotion ist die Entwicklung einer ToF-Kamera mit erweiterter Reichweite, verbesserter räumlicher und zeitlicher Auflösung, die auch in dynamischen Umgebungen zuverlässige Messungen ermöglicht. Ein Validierungsmuster wird aufgebaut und umfassend charakterisiert.

3D-Kamerasysteme gelten als Schlüsseltechnologie für zahlreiche moderne Anwendungen von der Produktinspektion bis hin zu Robotik und automatisierten Fahrzeugen. Insbesondere Laufzeitkameras (engl. Time-of-Flight, kurz ToF) ermöglichen schnelle und präzise Messungen in robusten, kompakten und kostengünstigen Systemen. Aktuelle ToF-Kameras weisen jedoch Schwächen bei der Erfassung bewegter oder stark reflektierender Objekte auf. Dies schränkt ihre Einsatzmöglichkeiten insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen ein. Das Promotionsvorhaben von BASTIAN STAHL zielt darauf ab, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit solcher Systeme deutlich zu verbessern. Hierzu wird eine eigene Messplattform entwickelt, die eine unabhängige Untersuchung und Optimierung der Algorithmen, Optiken und laserbasierten Beleuchtungskomponenten ermöglicht. Darüber hinaus wird erforscht, wie sich ToF-Kameras mit weiteren Sensortechnologien, beispielsweise Stereokameras, kombinieren lassen, um die jeweiligen Schwächen einzelner Verfahren auszugleichen. Ziel ist die Entwicklung eines robusten 3D-Kamerasystems, das auch in sicherheitskritischen Anwendungen zuverlässig eingesetzt werden kann.