Seit 2016 wurden in der Graduate Research School (GRS) mehrere Cluster eingerichtet. Die ersten Cluster sind bereits abgelaufen und 2020 wurden zwei weitere Cluster eingerichtet. Auf dieser Seite finden Sie Informationen zu den bereits abgelaufenen Clustern der GRS. 

Cluster »LokPro« (Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Markus Bambach)

Profil

Lokale Produktion durch smarte Wertschöpfungsketten

Die zentrale Hypothese des Clusters ist, dass lokal wirkende Fertigungsverfahren zukünftig zunehmend genutzt werden, um die mangelnde Skalierbarkeit der Massenproduktion für die Herstellung von Kleinserien, Einzelteilen und individualisierten Produktvarianten auszugleichen. Hierzu müssen lokal wirkende Fertigungsverfahren als Teil neuer, smarter Fertigungs- und Wertschöpfungsketten verstanden werden. Die Wertschöpfungs- und Fertigungsketten sind dabei nicht starr, sondern passen sich der nachfrageabhängigen Stückzahl und weiteren Randbedingungen an. Durch die an das jeweilige Szenario angepasste Kombination von Fertigungsverfahren wird es möglich, von etablierten Produktionsstrukturen abzuweichen und somit in kleineren Produktionseinheiten lokal in der Nähe der Endanwender zu produzieren. Die Beherrschung lokal wirkender Fertigungsverfahren, ihre Integration in „smarte“ Fertigungsketten sowie die effiziente, durchgängige Planung und Steuerung der Produktion stellen zentrale Herausforderungen dar, die im GRS Cluster erforscht werden sollen.

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr.-Ing. habil. Markus Bambachehem. Konstruktion und Fertigung, Fak. 3
Prof. Dr. rer. nat. habil. Ekkehard KöhlerDiskrete Mathematik und Grundlagen der Informatik, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Florian PyczakMikrostrukturelles Werkstoffdesign, Fak. 3 und Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG)
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger SeidlitzLeichtbau mit strukturierten Werkstoffen, Fak. 3
Prof. Dr.-Ing. habil. Sabine WeißMetallkunde und Werkstofftechnik, Fak. 3
Stipendiat/innen 2016-2020
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Bagdat, YerkyekhulanModels and algorithms for optimization of local production chainsProf. Dr. rer. nat. habil. Ekkehard Köhler
Hart-Rawung, ThawinDevelopment of a material modelling and alternative technique of a hot stamping processProf. Dr.-Ing. habil. Markus Bambach
Kathöfer, FabianMaterial Development for TiAl forming and repairProf. Dr. Florian Pyczak
Safari, AtharESR: New Tool Material Suitable for Forging of Titanium AluminidesProf. Dr.-Ing. habil. Sabine Weiß
Santhanakrishnan Balakrishnan, VenkateswaranNear Net shape semi-finished products for local reinforcement and repair of fiber reinforced plasticsUniv.-Prof. Dr.-Ing. Holger Seidlitz

Cluster »StochMethod« (Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, Prof. Dr.-Ing. Heiko Schmidt)

Profil

Stochastische Methoden für Strömungs- u. Transportvorgänge

Das thematische Cluster hat das Ziel, stochastische Methoden aus der Mathematik für die Modellierung, Simulation und Optimierung von Strömungs- und Transportvorgängen zu untersuchen. Letztere sind fächerübergreifend im Hinblick auf die Schwerpunktthemen Energie und Umwelt an der BTU von fundamentaler Bedeutung. So sind etwa die Aerosolabscheidung in der Bioenergietechnik (LS Mechanische Verfahrenstechnik), die stochastische Turbulenzmodellierung (LS Numerische Strömungs- und Gasdynamik), geophysikalische und technische Strömungen (LS Aerodynamik und Strömungslehre) oder die Lärmanalyse (LS Technische Akustik) einige Beispiele für ingenieurwissenschaftliche Forschungsthemen, bei denen sich die BTU auf nationaler und internationaler Bühne bereits profilieren konnte.

Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG):

Seit 2021 erhält der ehemalige Stipendiat, Dr.-Ing. Sparsh Sharma, eine Förderung aus dem Walter-Benjamin-Programm. Er führt sein Projekt zum Thema »Reduced-Order Modellierung der Schallentstehung an Freistrahlen durch einen abbildungsbasiert stochastichen Ansatz« an der BTU Cottbus-Senftenberg in Kooperation mit der University of Cambridge durch. 

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr.-Ing. Christoph EgbersAerodynamik und Strömungslehre, Fak. 3
Prof. Dr.-Ing. Heiko SchmidtNumerische Strömungs- und Gasdynamik, Fak. 3
Prof. Dr. rer. nat. Michael BreußAngewandte Mathematik, Fak. 1
apl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe HarlanderAerodynamik und Strömungslehre, Fak. 3
Prof. Dr. rer. nat. Carsten HartmannWahrscheinlichkeitsberechnung und Statistik, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. Ulrich RiebelMechanische Verfahrenstechnik, Fak. 2
Prof. Dr.-Ing. Ennes Sarradjehem. Technische Akustik, Fak. 3
Stipendiat/innen 2016-2020
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Hasanuzzaman, GaziFlow control of a flat plate turbulent boundary layer flow through micro blowing under stochastic forcingProf. Dr. -Ing. Christoph Egbers
Muralidharan, ArunaachalamFlow, heat transfer, noxious gas and particle separation in non-isothermal wet electrostatic separators in the field of bio-energy technology: Basic investigations on the electrohydrodynamic flow stabilityProf. Dr.-Ing. Ulrich Riebel
Radow, GeorgGeometric OptimisationProf. Dr. Michael Breuß
RakhiStochastic modeling of turbulent flowProf. Dr.-Ing. Heiko Schmidt
Sharma, SparshStochastic modelling of leading-edge noise in time-domain using vortex particles (Datum Verteidigung: 17.12.2019) Prof. Dr.-Ing. Heiko SchmidtProf. Dr.-Ing. Ennes Sarradj
Strehlau, MarkusRobuste stochastische Modellierung komplexer getriebener SystemeProf. Dr. Carsten Hartmann
Xu, WenchaoStochastic dynamics of homogeneous and stratified rotating shear flowsapl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe Harlander

Cluster »FuSion« (Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Harald Schenk)

Profil

Funktionale Materialien und Schichtsysteme für die effiziente Energiewandlung (FuSion)

Innerhalb weniger Jahre wurde die ständige Verfügbarkeit hoher Rechenleistung in miniaturisierter Form genauso wie die Allgegenwart integrierter Sensoren ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens. Von 2007 bis 2012 hat sich die Anzahl von Sensoren für mobile Geräte wie Handys oder Kameras in beeindruckender Weise erhöht: Von 10 Millionen auf 3.5 Milliarden.* Neue Anwendungsfelder, wie das Internet der Dinge, Industrie 4.0, Smart Wearables, Smart Home, Smart Environment und weitere werden den Bedarf an integrierten Sensoren und an erforderlicher Rechenleistung explosionsartig erhöhen. Zum Betrieb der sogenannten Sensorknoten werden hohe Anforderungen an die elektrische Energieversorgung und die effiziente Energiewandlung gestellt. Für den Betrieb smarter, unabhängiger Sensoren sind neue Batterietypen zu entwickeln, nicht-elektrische Umgebungsenergie ist in elektrische zu überführen (Energy Harvesting) und die physikalischen oder chemischen Wirkmechanismen der Sensorknoten zur Erfassung von Umgebungsparametern müssen sich durch geringstmögliche Leistungsaufnahme auszeichnen. Neuartige Technologien und Ansätze sind für praktische jede Komponente Smarter Sensoren erforderlich, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Dies umfasst die System- und Prozessorarchitektur, die Sensor- und Berechnungsalgorithmen, die Leistungsversorgung, die Energiegewinnungs- und die Energieumwandlungsprozesse. 

Im Cluster FuSion sind die Forschungsaktivitäten der BTU Cottbus – Senftenberg und die von ausgesuchten außeruniversitären Forschungseinrichtungen zusammengeführt und fokussiert worden. Das gemeinsame Ziel ist es, ein tieferes, auf einem interdisziplinären Ansatz beruhendes Verständnis zu Materialen, Prozessen und Filmsystemen zu erlangen, das neue Lösungen für energieeffiziente Bauelemente eröffnet. Die Doktoranden sind in ein einzigartiges und hochgradig interdisziplinäres Umfeld eingebunden. Die Wissenschaftler des Clusters bringen international anerkannte Expertise in experimenteller und theoretischer Methodik in der Physik, der Chemie, den Materialwissenschaften, der Elektrotechnik, der technologischen Prozessentwicklung und der Anwendungsentwicklung mit. Durch die Kombination von Grundlagen orientierten Lehrstühlen der Universität und applikationsorientierten außeruniversitären Einrichtungen steht ein sehr vollständiges und hochqualitatives Forschungsumfeld zur Verfügung, in dem der Zugriff auf modernste und hochqualitative Geräte und Anlagen sowohl im akademischen als auch im professionellen Bereich gegeben ist. Diese werden für Charakterisierungsvorhaben genauso wie für Prozessentwicklung und Simulation genutzt.

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg AckerPhysikalische Chemie, Fak. 2
Dr. Torsten BoeckLeibniz IKZ
Prof. Dr. rer. nat. habil. Inga FischerExperimentalphysik und funktionale Materialien, Fak. 1
Prof. Dr. rer. nat. habil. Olaf KlepelTechnische Chemie, Fak. 2
Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. habil. Harald SchenkFrauenhofer IPMS und Mikro- und Nanosysteme, Fak. 1
Prof. Dr. rer. nat. habil. Ingo FlegeAngewandte Physik und Halbleiterspektroskopie, Fak. 1
Prof. Dr. rer. nat. habil. Peer SchmidtAnorganische Chemie, Fak. 2
Prof. Dr. rer. nat. habil. Götz SeiboldComputational Physics, Fak. 1
Stipendiat/innen 2016-2020
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Bölte, Jens-HenningDevelopment of porous surface functionalized carbon materials for electrochemical and catalytic applicationsProf. Dr. Olaf Klepel
Herold, StevenChemical reactivity on disturbed silicon surfacesProf. Dr. rer. nat. habil. Jörg Acker
Lange, FelixMolecular Beam Epitaxy growth of Si, Ge and SixGe1-x nanowires and modeling of synthesis conditions for multi-component compounds for thermoelectrics Prof. Dr. habil. Peer SchmidtDr. Torsten Boeck
Mahmoodinezhad, AliThin and conformal ALD deposited Co and Ni metal layers for battery and catalytic applicationsProf. Dr. rer. nat. habil. Ingo Flege
ShashankStudies and optimization of thin film layer properties in high efficient electrostatic actuatorsProf. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. habil. Harald Schenk

Cluster »Hybride Simulation« (Sprecher: Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Mussenbrock)

Profil

Hybride Simulation von GaN-HEMTs und Mikrowellenschaltungen

Im Fokus der Forschung steht die Modellierung und Simulation von High-Electron-Mobility-Transistoren im Materialsystem Gallium-Nitrid (GaN-HEMTs). Obwohl GaN-HEMTs eine Schlüsseltechnologie für jede Art von Funkübertragung der Zukunft darstellen, ist die GaN-Technologie selbst - anders als die Silizium-Technologie - noch nicht vollständig verstanden und kontrollierbar. Ein Grund dafür ist in der komplizierten Physik der III-V-Halbleiter zu finden. Im Rahmen des Clusters soll eine hybride Simulationsplattform für GaN-HEMTs in einer realistischen Mikrowellen-Schaltungsumgebung entwickelt werden, mit deren Hilfe man neben grundsätzlichen physikalischen auch technologisch sowie schaltungstechnisch relevante Fragestellungen adressieren kann.

Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG):

Das Cluster diente zur Vorbereitung des internationalen Forschungsprojekts »Charakterisierung und Modellierung von Niederfrequenz-Dispersion in Gallium-Nitrid Transistoren im Schaltbetrieb« gefördert durch die DFG (2020-2023). Es handelt sich um ein Kooperationsprojekt mit Prof. Ingmar Kallfass, Universität Stuttgart, und Prof. Dan Ritter, Technion, Israel Institute of Technology, Haifa.

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr.-Ing. Matthias RudolphFachgebiet Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Mussenbrockehem. Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik, Fak. 1
Stipendiat/innen 2018-2020
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Beleniotis, PetrosPhysics-based modeling of GaN HEMTsProf. Dr.-Ing. Matthias Rudolph

Cluster » Signaturen stark gestörter Landschaften« (Sprecher: Prof. Dr. Klaus Birkhofer)

Profil

Signaturen stark gestörter Landschaften – am Fallbeispiel von Bergbaulandschaften

Zu den wenigen verbleibenden terrestrischen „weißen Flecken auf der Landkarte“ gehören Bergbaugebiete weltweit. Bergbaugebiete sind jedoch nur ein Beispiel für Regionen, die durch erhebliche Störungen geprägt sind. Anders als die kartographische „terra incognita“ gestörter Landschaften erwarten lässt, geht das beantragte GRS-Microcluster dementsprechend davon aus, dass stark gestörte Landschaften durchaus durch spezifische „Signaturen“ gekennzeichnet sind.
Signaturen von gestörten Landschaften im Sinne dieses Microclusters manifestieren sich in messtechnisch nachweisbaren, raumzeitlichen Musterbildungen und sind Ausdruck von skalenübergreifenden Stoffumsetzungs- und -verlagerungsvorgängen.
Die zentralen Fragestellungen des Verbundvorhabens sind:

  • Anhand welcher spezifischen raumzeitlichen Musterbildungen lassen sich Signaturen gestörter Landschaften im Vergleich zu ungestörten Landschaften identifizieren und wie lassen sie sich erklären?
  • Sind gestörte Landschaften Stoffquellen für benachbarte, ungestörte Landschaftsteile und welche Auswirkungen haben diese Stofftransporte?

Zur Bearbeitung dieser Fragestellungen wird das Microcluster das Fallbeispiel der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaften nutzen.

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr. rer. nat. Klaus BirkhoferÖkologie, Fak. 2
Dr. Sabine ChabrillatSektion Fernerkundung, Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Prof. Dr. rer. nat. habil. Brigitte NixdorfGewässerschutz, Fak. 2
Prof. Dr. rer. nat. Christoph HinzHydrologie und Wasserressourcenbewirtschaftung, Fak. 2
Dr. Michael HupferAbteilung Chemische Analytik und Biogeochemie, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Dr. Davood MoghadasForschungszentrum Landschaftsentwicklung und Bergbaulandschaften (FZLB)
apl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael MutzGewässerschutz, Fak. 2
apl. Prof. PD Dr. rer. nat. habil. Wolfgang SchaafBodenschutz und Rekultivierung, Fak. 2
Stipendiat/innen 2018-2021
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Feng, LanyaSpecies composition and trophic ecology of beetle communities in disturbed landscapesProf. Dr. rer. nat. Klaus Birkhofer
Schreckinger, JoséIRES sediment microbial structure and function signatures in severely disturbed landscapes and a changing climateapl. Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Mutz
Hafar, BrianTransient water balance dynamics of highly disturbed landscapesProf. Dr. rer. nat. Christoph Hinz

Cluster »CD-CPS« (Sprecher: Prof. Dr. Douglas Cunningham)

Profil

Cognitive Dependable Cyber Physical Systems

Eingebettete Elektronik-Baugruppen mit Rechner-Kernen und „vergrabener“ Software sind heute umfassend als „intelligente Kerne“ an nahezu jeder Facette des modernen Lebens beteiligt. Ihre Einsatzbereiche reichen von der autonomen Kontrolle von Ampelsystemen, Informations- und Kommunikationssystemen oder sogar Automobilen und Flugzeugen, über eine semi-automatische Verwaltung von Kraftwerken bis hin zur Bereitstellung von Unterstützung und Ratschlägen für Mechaniker und Chirurgen. Die nächste Generation dieser Baugruppen muss über kognitive Fähigkeiten verfügen, um aus komplexen und oft verrauschten Datensätzen – die von Sensoren unterschiedlicher Art stammen – Informationen zu gewinnen, zu integrieren und um diese mit anderen oft heterogenen Informationen und gespeichertem Wissen verknüpfen zu können. Darauf aufbauend müssen kognitive Systeme die Informationen abstrahieren und interpretieren, um anschließend informierte Entscheidungen zu treffen und das Verhalten des Gesamtsystems, zu dem auch Menschen gehören können, zu koordinieren. Zunehmend sind solche Systeme in der Lage, menschliche Tätigkeiten so auszuführen, wie Menschen es tun würden. Die Integration solcher kognitiven Systeme in das alltägliche Leben bedingt allerdings nicht nur, dass das Verhalten des Systems mit menschlichem Verhalten kompatibel ist, sondern auch, dass wir uns auf das System verlassen können. Die Systeme müssen zuverlässig und sicher sein. Das übergeordnete Ziel des Clusters ist es, solche „kognitiven und zuverlässigen cyber-physikalischen Systeme“ (CD-CPS) zu erforschen und durch die Ausbildung von hochqualifiziertem Personal auch die regionale Industrie in diesem Bereich langfristig zu unterstützen.

Projektleiter/innen
Projektleiter/innenFachgebiet, Fakultät
Prof. Dr. habil. Douglas W. CunninghamGraphische Systeme, Fak. 1
Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael BreußAngewandte Mathematik, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Christian HentschelMedientechnik, Fak. 1
Prof. Dr. Dr. rer. nat. habil. Petra HofstedtProgrammiersprachen und Compilerbau, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. Rolf KraemerSystem Design, Fak. 1 und Leibniz IHP
Prof. Dr. Peter LangendörferSicherheit in pervasiven Systemen, Fak. 1 und Leibniz IHP
Prof. Dr.-Ing. Jörg NolteVerteilte Systeme und Betriebssysteme, Fak. 1
Prof. Dr. phil. Christer PetersenAngewandte Medienwissenschaften, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Ingo SchmittDatenbanken und Informationssysteme, Fak. 1
Prof. Dr. rer. biol. hum. Erich SchneiderMedizinische Informationssysteme, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. Heinrich T. VierhausTechnische Informatik, Fak. 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias WolffKommunikationstechnik, Fak. 1
Stipendiat/innen 2016-2021
Stipendiat/inThema der DissertationBetreuer/in
Ashkerov, MikhailMotion detection in image sequences and 3d reconstruction from motion Prof. Dr. Douglas W. Cunningham
Hahn, PhilippSocial Virtual Agents and the Effects of the Degree of Visual Realism on Socio-Emotional CommunicationProf. Dr. Douglas W. Cunningham
Schneidereit, ToniPDE-basierte Bildverarbeitungsmodelle für quantenmechanische InformationsgewinnungProf. Dr. rer. nat. habil. Michael Breuß
Schorradt, MartinThe Semantic and Spatio-Temporal Structure of Audible SpeechProf. Dr. habil. Douglas W. Cunningham
Saha, Sanjit KumaQuantum-Based Modelling and QueryingProf. Dr.-Ing. habil. Ingo Schmitt