Bachelorarbeit / Masterarbeit - Drehwinkelgeber für Mini-Rheometer mit laserbelichteten Glasstrukturen

Sie möchten durch Ihre ingenieurstechnischen Fähigkeiten einen wirksamen Beitrag zur Lösung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen, z.B. in den Bereichen Information, Energie und Bioökonomie leisten? Dann sind Sie am Institut für Biomakromolekulare Systeme und Prozesse (IBI-4) genau richtig. Dort untersuchen wir das kollektive Verhalten von biologischen Makromolekülen, um ein grundlegendes quantitatives Verständnis ihres Phasen- und Transportverhaltens und ihrer biologischen Funktionen zu erlangen. Damit wollen wir dazu beitragen, Prozesse in der biologischen Informationsverarbeitung auf einer physikalischen Basis grundlegend zu verstehen. Diese Aufgabe erfordert oft die Entwicklung völlig neuer experimenteller Methoden. Gemeinsam mit dem Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik - Engineering und Technologie (ZEA-1) konzipieren, entwickeln und fertigen wir herausragende wissenschaftlich-technische Geräte und Experimente, für die es technisch oder kommerziell bislang noch keine Lösung gibt und die auf dem Markt nicht erhältlich sind.

Ihre Aufgaben:

Rheometer sind Messgeräte zur Bestimmung von Verformungs- und Fließverhalten einer Flüssigkeit. Die Bandbreite alltäglicher Produkte im Themenfeld Rheologie reicht von Ölen und Lacken über Lebensmittel bis hin zu Kosmetika und Pharmazeutika. Mit gegenwärtigen Rheometern können Flüssigkeiten erst oberhalb einem Probenvolumen von 100 Mikroliter untersucht werden. Ziel des Projekts ist somit die Entwicklung eines Mini-Rheometers für die Forschung und Entwicklung, mit dem rheologische Untersuchungen bereits an extrem kleinen Probenvolumina ermöglicht werden. Der Direktantrieb muss entsprechend der rheologischen Untersuchung präzise Rotationsbewegungen ausführen, die durch einen miniaturisierten Drehgeber zu messen sind.
In der ausgeschriebenen Arbeit entwickeln Sie ein hochauflösender Drehwinkelgeber, der fs-belichtete Strukturen im Glas als Maßstab nutzt und optisch detektiert. Das für die Erzeugung der Strukturen zu verwendende Selective-Laser-Etching (SLE) ist ein zweistufiges Fertigungsverfahren, welches sowohl die fs-Laserbelichtung einer dreidimensionalen Geometrie im Glasvolumen als auch das Nasschemische Ätzen umfasst. Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Festlegung der Spezifikationen und Erstellung eines Pflichtenhefts, aufbauend auf den Anforderungen des Gesamtsystems
• Entwicklung verschiedener Sensorkonzepte von der Detektion der belichteten Struktur bis zum elektrischen Signal
• Entwicklung der Sensorelektronik
• Konzeptbewertung und Aufbau eines Teststandes aus Optikelementen zur experimentellen Machbarkeitsuntersuchung
• Untersuchung des Einflusses verschiedener Strukturparameter auf das Sensorsignal
• Möglichkeiten der Miniaturisierung und Implementierung im bestehenden Mini-Rheometer
• Entwicklung einer Auswerteelektronik zur Einbindung in die Steuerelektronik des Mini-Rheometers (optional)

Ihr Profil:

• Sehr gute Leistungen in Ihrem Studium der Fachrichtung Mechatronik, Physik oder vergleichbare Studienrichtung
• Interesse an der Entwicklung von Geräten für die Grundlagenforschung
• Selbstständige und analytische Arbeitsweise innerhalb eines Projektteams
• Idealerweise Vorkenntnisse und Interesse im Bereich Optik oder Optoelektronik
• Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse (C1/B2)

Unser Angebot:

Wir arbeiten an hochaktuellen innovativen Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten! Wir bieten Ihnen:

• Ein interessantes und gesellschaftlich relevantes Thema für Ihre Abschlussarbeit mit zukunftsorientierter Themenstellung
• Ideale Rahmenbedingungen für Praxiserfahrungen neben dem Studium
• Interdisziplinäre Zusammenarbeit an Projekten in einem internationalen, engagierten und kollegialen Team
• Eine exzellente wissenschaftliche Ausstattung und die neueste Technologie
• Qualifizierte Betreuung durch wissenschaftliche Kolleg:innen
• Eigenverantwortliche Vorbereitung und Durchführung der übertragenen Aufgaben
• Flexible Arbeitszeitgestaltung sowie eine angemessene Vergütung je nach angestrebtem Hochschulabschluss
• Einen großen Forschungscampus im Grünen, der beste Möglichkeiten zur Vernetzung mit Kolleginnen und Kollegen sowie zum sportlichen Ausgleich neben der Arbeit bietet
• Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten, z.B. im Homeoffice

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: https://go.fzj.de/Benefits

Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.