In der Medizintechnik müssen an unterschiedlichsten Stellen – wie zum Beispiel in Infusionssystemen oder Diagnostikgeräten – Flüssigkeiten in geringsten Mengen präzise dosiert werden. Hierbei spielen mikrofluidische Ventile als mechatronische Systeme, bestehend aus einer Kombination von mechanischen Ventilen, elektrischen Aktoren und einem Mikroprozessor zur Steuerung und Regelung, eine Schlüsselrolle. Ein zentrales Element für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ventile ist der im Mikroprozessor implementierte Regelungsalgorithmus und dessen Parametrierung. Diese Parametrierung muss stets an den jeweiligen Anwendungsfall des Ventils angepasst werden.

Aufgabe

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll in Kooperation mit der Staiger GmbH & Co. KG ein Baukasten zur Erstellung realitätsnaher Simulationsmodelle im Kontext mikrofluidischer Ventile entwickelt werden. Das bedeutet, dass verschiedene physikalische Komponenten wie Leitungen, Kapazitäten, Drosseln etc. modelliert und zu unterschiedlichen Gesamtsystemen verschaltet werden sollen.
Basierend auf den so erstellten Modellen soll ein bei Staiger bereits vorhandenes Optimierungsverfahren für die Reglerparameter angewendet und ggf. weiterentwickelt werden. Ziel ist es, die Optimierung mithilfe des zu entwickelnden Baukastens vollständig virtuell durchzuführen, um eine große Menge an Daten in kurzer Zeit zu generieren. Der derzeitige Ansatz nutzt hierfür ein vereinfachtes Simulationsmodell und physische Versuche. Um sicherzustellen, dass die aufgebauten Simulationsmodelle realitätsnah sind, sollen Messungen an physischen Prototypen als Vergleich herangezogen werden.

Profil

• Masterstudent/in im Bereich Maschinenbau, Informatik, Elektrotechnik, Mechatronik oder ähnlichem Studiengang
• Gute Kenntnisse in Programmiersprachen wie Python, C++ oder ähnlichen
• Erfahrung mit Simulationssoftware und -modellen und deren Implementierung wünschenswert
• Gute Deutsch- und Englischkenntnisse