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16.05.2014 00:00

Satellitenbahnen und Nano-Prägestempel: VDI-Preis an zwei Absolventen

Ausnahmsweise zwei Abschlussarbeiten an der Universität Kassel sind mit dem VDI-Preis ausgezeichnet worden. Der Elektrotechnik-Absolvent Markus Schake erhielt den Preis für die Entwicklung eines Modells, mit dem die Umlaufbahn von Satelliten exakter vorausgesagt und ihr Kurs besser gesteuert werden kann. Der Nanostrukturwissenschaftler André Istock bekam die Auszeichnung für einen Prägestempel für Nanopartikel.

Istock und Schake erhielten den Preis am Freitag, 16. Mai, im Rahmen der Akademischen Semesterfeier des Fachbereichs Elektrotechnik/Informatik. Der Bezirksverein Nordhessen des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) vergibt die Auszeichnungen für hervorragende Abschlussarbeiten seit 1983. Der Preis ist in der Regel mit 1.500 Euro dotiert. Da die Arbeiten von Istock und Schake die Jury gleichermaßen überzeugt haben, erhöhte der VDI das Preisgeld in diesem Jahr und würdigte beide Arbeiten mit je 1.000 Euro. Der Preis wurde übergeben von Herrn Michael Krug, dem 1. Vorsitzenden des Vereins Deutscher Ingenieure, Bezirksverein Nordhessen e.V.

Genaue Grundlage für Steuerung von Satelliten

Markus Schake (24) erhält den Preis für seine Masterarbeit im Studiengang Elektrotechnik zum Thema „Modellierung und modellprädiktive Regelung von Satellitenformationen“. Obwohl Satelliten unseren Planeten zu Hunderten umschwärmen, gibt es bislang keine perfekte Beschreibung der Bahnen, die sie um die Erde ziehen. Gerade für Formationen vieler kleinerer Satelliten ist es aber wichtig, ihre Bewegung in Relation zueinander und zur Erde genau regeln zu können. Schake suchte unter Berücksichtigung möglichst vieler Störgrößen eine mathematische Beschreibung für die Bahn der Satelliten und entwickelte ein Modell, das die „modellprädiktive Regelung“ nutzt - eine Methode, die erst durch die Digitalisierung und durch leistungsstarke Computer möglich wurde. Die Bewegung der Satelliten wird dabei durch ein mathematisches Modell beschrieben. Durch einen Sensor, beispielsweise GPS, wird die aktuelle Position der Satelliten ermittelt. Die Positionsdaten werden verwendet, um die zukünftige Bewegung der Satelliten vorauszusagen. Anschließend wird der vorausgesagte Bewegungsverlauf mit dem gewünschten Bewegungsverlauf verglichen. Aus der Abweichung werden z. B. Stärke und Richtung des nächsten Triebwerkschubs errechnet, um den Satelliten in der gewünschten Bahn zu halten. Dabei ist das Modell in der Lage, bekannte Störeinflüsse auf den Satelliten zur Steuerung zu nutzen und so beispielsweise den Treibstoffverbrauch zu optimieren.

Markus Schake hat an der Universität Kassel als Bachelorstudent im Praxisverbund begonnen. Während er Elektrotechnik studierte, machte er parallel bei B.Braun Melsungen eine Ausbildung zum Elektroniker für Geräte und Systeme. Gutachter der Masterarbeit waren Prof. Dr. Olaf Stursberg und Prof. Dr. Arno Linnemann.

„Waffeleisen“ für medizinische Nanotransporter

André Istock (28) erhält den VDI-Preis für seine Abschlussarbeit im Studiengang Nanostrukturwissenschaften zum Thema „Entwicklung und Herstellung des Mastertemplates für die Prägung dreidimensional strukturierter Nanopartikel mittels Nanoimprint-Lithografie“.

Nanopartikel haben das Potential, in der Medizin als sogenannte Nanotransporter eingesetzt zu werden, die therapeutische Wirkstoffe gezielt in das erkrankte Gewebe bringen. Die Form der Nanopartikel konnte bislang jedoch kaum kontrolliert werden. Am Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik wird in der Abteilung von Prof. Dr. Hartmut Hillmer daran gearbeitet, mittels Nanoimprint-Lithografie, einem Prägeverfahren für Nanostrukturen, Nanopartikel mit nahezu beliebiger Form herzustellen. Istock hatte die Aufgabe, einen Prägestempel aus Silizium herzustellen, mit dem 3D-Nanopartikel in ein bioabbaubares Polymer geprägt werden können. Er verwendete hierzu ein Verfahren namens Elektronenstrahllithografie, bei dem mit einem extrem feinen Elektronenstrahl ein Muster in eine hauchdünne Lackschicht auf einer Siliziumscheibe geschrieben wird. Die Bereiche, in denen die Elektronen aufgetroffen sind, können anschließend gezielt vom Lack befreit werden. Bei dem nachfolgenden Ätzverfahren wird nur an den Stellen Silizium abgetragen, an denen kein Lack mehr vorhanden ist. Durch die Wiederholung des gesamten Prozesses kann man unterschiedlich tiefe Schichten des Siliziums abtragen und erhält dadurch einen 3D-Prägestempel. Diesen Prägestempel – oder „Waffeleisen“ wie Istock es für Laien anschaulich bezeichnet – nutzen jetzt die Kolleginnen und Kollegen von Istock, um erstmals 3D-Nanopartikel per Nanoimprinttechnologie zu produzieren.

Istock spezialisierte sich in seinem Studium auf Optoelektronik. Inzwischen arbeitet er an seiner Dissertation im Forschungsprojekt Nanospektrometer. Gutachter der Arbeit waren Prof. Dr. Hartmut Hillmer und Prof. Dr. Johann Peter Reithmaier.

Kontakt:

André Istock
Universität Kassel
Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik
Fachgebiet Technische Elektronik
Tel.: +49 561 804–4384
E-Mail: istock@ina.uni-kassel.de

Markus Schake
Universität Kassel
Fachbereich Elektrotechnik/Informatik
Fachgebiet Messtechnik
Tel: +49 561 804-6192
E-Mail: markus.schake@uni-kassel.de

Dr. Isabelle Schulze
Universität Kassel
Abteilung für Entwicklungsplanung

Referat für strategische Forschungsförderung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses
Tel.: +49 561 804-2251
E-Mail: isabelle.schulze@uni-kassel.de