NTB. 45. Jahresbericht. Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs. FHO Fachhochschule Ostschweiz

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1 NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs FHO Fachhochschule Ostschweiz 45. Jahresbericht 2014

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3 INHALTSVERZEICHNIS Bericht des Rektors 05 Bericht des Hochschulrates 06 Bericht aus dem Leistungsbereich Lehre 08 Bericht aus dem Leistungsbereich Lehre 10 Das Studienangebot Bachelor 12 Das Studienangebot Master 13 Diplompreise Bericht aus dem Leistungsbereich angewandte Forschung und Entwicklung 16 Bericht aus dem Leistungsbereich angewandte Forschung und Entwicklung 18 Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik ESA 20 Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik PWO 22 Institut für Ingenieurinformatik INF 24 Institut für Computational Engineering ICE 26 Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT 28 Institut für Energiesysteme IES 30 Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme EMS 32 Veröffentlichungen / Vorträge 34 Veröffentlichungen 36 Vorträge, Poster 37 Externe Vorlesungen, Kurse 39 Öffentlichkeitsarbeit / Events 40 FHO Eckdaten zur Fachhochschule Ostschweiz 42 Betriebsrechnung und Grafiken Studierende an der NTB / Vergleich Mitglieder des Hochschulrates Adressen Dozierende 49 03

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5 Bericht des Rektors Der Neubau des «Labors 2» und die weitere Umsetzung des umfassenden Raumkonzepts waren 2014 neben zahlreichen Projekten die grössten Herausforderungen war aber auch ein Jahr des Erreichens von Etappenzielen. Rektor Prof. Lothar Ritter + 41 (0) lothar.ritter@ntb.ch Rektorat Beate Jungbauer + 41 (0) rektorat@ntb.ch Im November 2013 konnte mit den ersten Aushubarbeiten für den Neubau «Labor 2» begonnen werden. Aufgrund des milden Winters schritten die Bauarbeiten rasch voran, sodass am 17. März 2014 bereits die Grundsteinlegung gefeiert werden konnte. An der Feier nahmen neben den Regierungsvertretern der NTB-Trägerschaft auch zahlreiche Vertreter aus Politik und Wirtschaft teil. Das Rohgebäude mit Fassade wurde im Dezember 2014 so weit fertiggestellt, das Jahr 2015 wird somit von Innenausbauarbeiten und Installationen geprägt sein. Die feierliche Eröffnung des «Labor 2» ist für Januar 2016 geplant. Aber auch in den bestehenden Gebäuden konnte die Umsetzung des Raumkonzepts weiter vorangetrieben werden. So wurde der grosse Hörsaal G 1 renoviert und technisch wieder auf den neuesten Stand gebracht. Die Institute EMS und ICE konnten die neuen Räumlichkeiten beziehen, im Jahr 2015 starten die baulichen Massnahmen für die Institute IES und PWO. Für die zweite Phase der baulichen Massnahmen im Bereich MNT / Chemie werden die Planungsarbeiten und Bewilligungsverfahren im Frühjahr eingeleitet und anschliessend der Umbau realisiert. Damit wird das im Jahre 2013 begonnene Raumkonzept abgeschlossen. Aus Sicht der Hochschulentwicklung war 2014 ein Jahr des Erreichens von Etappenzielen. Beispiele sind die Genehmigung und der Start unseres Projektanteils in den schweizweiten SCCER-Forschungsbereichen «Effizienz» und «Mobility», die KTI-Genehmigung und der Arbeitsbeginn im Schlüsselprojekt «Analyse optischer Schichten LIDT» in Kooperation mit RhySearch sowie die erfolgreiche Reakkreditierung des Masterstudiengangs «Mechatronik» in Kooperation mit der Fachhochschule Konstanz. Unser Projekt «Praktikumsjahr.ch» für gymnasiale Maturanden konnte 2014 erstmals abgeschlossen und bereits zum zweiten Mal mit acht neuen Praktikanten gestartet werden. Die Teilnehmer des ersten Durchgangs haben 2014 ihr Studium an der NTB in Angriff genommen. Auf dem Weg zum Qualitätslabel «Recognized for Excellence R4E» konnte mit der Ist-Aufnahme der Prozesse ein wichtiger Meilenstein erreicht werden. Die Überarbeitung des NTB- Auftrittes mit dem ersten Ergebnis «Dokumentation Bachelorstudium», die gestartete Überarbeitung der Anstellungsordnung und die Positionierung der NTB im Weiterentwicklungsprozess der FHO werden die Entwicklung der NTB massgeblich prägen. Buchs, Chur, St. Gallen, im Februar 2015 Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Prof. Lothar Ritter Rektor 05

6 Bericht des Hochschulrates Präsident des Hochschulrates Dr. Theo Maissen Sitzungen Der Hochschulrat ist im Berichtsjahr zu drei Sitzungen zusammengekommen und hat Themen betreffend die Finanzen, den Neubau «Labor 2» und die Lehre sowie die angewandte Forschung und Entwicklung behandelt. Die Sommersitzung fand am 25. Juni 2014 auf Einladung des Präsidenten in Sevgein statt. Zur Weiterentwicklung der strategischen Ausrichtung der NTB zog sich der Hochschulrat zu einer Retraite am 21. Oktober 2014 nach Wildhaus zurück. Die Ergebnisse werden 2015 unter Einbezug der Hochschulversammlung weiterbearbeitet. In insgesamt acht Sitzungen des Präsidialausschusses und des Ausschusses Lehre, Forschung und Entwicklung wurden die von der Schulleitung vorgebrachten Themen behandelt und zuhanden des Hochschulrates verabschiedet. Der Wahlausschuss beriet in zwei Sitzungen über personelle Fragen. Mitglieder Im Berichtsjahr wurde Landesrat Mag. Harald Sonderegger, beratendes Mitglied aus Vorarlberg, zum Landtagspräsidenten in Vorarlberg bestimmt und hat somit sein Amt als Landesrat für Bildung zurückgelegt. Seine Nachfolgerin ist Frau Dr. Bernadette Mennel, die bereits 2009 als beratendes Mitglied im Hochschulrat der NTB vertreten war. Regula Roffler hat die Präsidentschaft der NTB-Studienstiftung nach 13 Jahren anlässlich der Generalversammlung am 25. April 2014 abgegeben. Sie war in ihrer Funktion auch beratendes Mitglied im Hochschulrat. Der Hochschulrat dankte ihr für ihre Arbeit und die Unterstützung bei zahlreichen Projekten der NTB und überreichte ihr ein kleines Geschenk. Ihr Nachfolger als Präsident der Studienstiftung und somit auch beratendes Mitglied im Hochschulrat, Dipl.-Ing. Karlheinz Oehri, konnte an der Sitzung vom 6. November 2014 begrüsst werden. Projekte und besondere Geschäfte Erneuerungsinvestitionen Im Rahmen des Neubaus «Labor 2» konnten 2014 gleich zwei Feste gefeiert werden: Am 17. März 2014 fand im Beisein der Regierungsräte Stefan Kölliker und Willi Haag (St. Gallen), von Regierungsrätin Dr. Aurelia Frick (Fürstentum Liechtenstein) und Regierungsrätin Barbara Janom Steiner (Graubünden) die feierliche Grundsteinlegung statt und bereits am 16. Oktober 2014 konnte das Richtfest mit allen beteiligten Firmen an der NTB gefeiert werden. Der Rohbau konnte somit bis Ende des Jahres fertiggestellt werden. Die Eröffnung und Inbetriebnahme des neuen Laborgebäudes ist im Frühjahr 2016 geplant. Neue Personalverordnung Der Hochschulrat hat an seiner Sitzung vom 25. Juni 2014 die Totalrevision der Anstellungsordnung (neue Personalverordnung) beschlossen. Da das bestehende Reglement teilweise überholt ist und den heutigen Regelungsbedarf ungenügend erfüllt, ist es notwendig, insbesondere das zu regeln, was vom Personalgesetz (sgs 143.1) und von der Personalverordnung (sgs ) des Kantons St. Gallen abweicht. Ebenso gilt es, die speziellen Bestimmungen für die NTB zu berücksichtigen. Zur Erarbeitung der neuen Personalverordnung wurden die Vertreter der Träger (Amtsleiter) eingeladen. Beteiligt am Prozess ist ebenfalls die Hochschulversammlung. RhySearch Der Kooperationsvertrag mit dem Forschungsund Innovationszentrum RhySearch konnte im Sommer 2014 genehmigt und unterschrieben werden. 06

7 Finanzen Der Hochschulrat genehmigte den 44. Jahresbericht 2013 und die Jahresrechnung Der Ertragsüberschuss von CHF 1,4 Mio. wurde gemäss gültigem Verteilschlüssel an die Träger zurückerstattet. Anlässlich der Sommersitzung wurde der Voranschlag 2015 zuhanden der Träger verabschiedet. Personelles Der Wahlausschuss des Hochschulrates hat mit Dr. Michael Wilhelm einen neuen Studiengangleiter Systemtechnik NTB gewählt. Dr. Wilhelm wird ebenfalls Mitglied der Schulleitung sein, nachdem Prof. Josef Graf per 31. Dezember 2014 in den Ruhestand getreten ist. Dr. Michael Marxer, derzeit wissenschaftlicher Mitarbeiter mit Notenverantwortung, wurde vom Wahlausschuss zum Dozenten für Produktionsmesstechnik gewählt bzw. zur Wahl durch den Hochschulrat in Vorschlag gebracht. Buchs, Chur, St. Gallen, im Februar 2015 Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Der Präsident des Hochschulrates Dr. Theo Maissen 07

8 Leistungsbereich Lehre 08

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10 Bericht aus dem Leistungsbereich Lehre Leiter Leistungsbereich Lehre Prof. Lothar Ritter Im Leistungsbereich Lehre konnten im Berichtsjahr an den NTB-Studienorten Buchs, Chur und St. Gallen insgesamt fünf Ingenieurinnen und 80 Ingenieure das Bachelor-Studium Systemtechnik NTB erfolgreich abschliessen. Mit diesem Abschlussjahrgang sind insgesamt 1181 Systemtechnik-Ingenieurinnen und -Ingenieure der NTB auf dem Arbeitsmarkt. Am 15. September 2014 haben an den drei Studienorten der NTB 96 Studierende ihr Bachelor-Studium Systemtechnik NTB aufgenommen. 18 dieser Neueintretenden studieren im berufsbegleitenden Modell, was die Bedeutung dieser Ausbildungsform für Studierende und Unternehmen unterstreicht. Das Bachelor-Studium Systemtechnik NTB basiert auf dem Konzept der ganzheitlichen und interdisziplinären Ingenieurausbildung, welches an der NTB entwickelt wurde. Die Studierenden gestalten ihr Studium aktiv mit und vertiefen sich während der Ausbildung individuell in einer von fünf Studienrichtungen (Profile). Systemtechnik NTB wird an allen drei Standorten sowohl als Vollzeitstudium als auch in berufsbegleitender Variante angeboten. Ende 2014 waren 317 Studierende im Bachelor-Studium Systemtechnik NTB eingeschrieben. Seit ihrer Eröffnung 1970 haben 3723 erfolgreiche Absolventinnen und Absolventen die NTB als Ingenieure oder Fachingenieure verlassen. Mit dieser Zahl hoch qualifizierter Fachkräfte leistet die NTB seit über 40 Jahren einen entscheidenden Beitrag zur wirtschaftlichen Entwicklung und zum Erfolg der Regionen Ostschweiz, Liechtenstein und Vorarlberg. Studienbeginn Studierende, wovon 18 im berufsbegleitenden Modell Master-Abschlüsse 2014 Master of Science in Engineering MSE FHO Master of Advanced Studies FHO in Optische Systemtechnik Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme NTB Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik Master of Advanced Studies FHO in Software-Engineering 10

11 Die NTB bietet seit Herbst 2008 zusammen mit den FHO-Hochschulen HSR Rapperswil und HTW Chur die Ausbildung zum «Master of Science in Engineering MSE FHO» an. Die MSE FHO-Ausbildung an der NTB fokussiert auf die beiden Schwerpunkte (Master Research Units) «Systemtechnik, Automation und Produktionstechnik» sowie «Mikro- und Nanotechnologie». Mehrere Dozierende der NTB wirken zudem federführend am Angebot der für die ganze Schweiz zentral durchgeführten Theorie-Module in Zürich und Bern mit haben 17 Studierende ihre MSE FHO- Ausbildung an der NTB begonnen. Insgesamt absolvieren derzeit 35 Studierende ihr MSE- Studium an der NTB. Im Berichtsjahr haben 18 Absolventen der NTB das FHO-Diplom als «Master of Science in Engineering MSE FHO» erhalten. Zusätzlich haben im Jahr 2014 drei Absolventen das Diplom als «Master of Advanced Studies FHO in Optische Systemtechnik», drei Absolventen das Diplom als «Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme NTB», sieben Absolventen das Diplom als «Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik» und ein Absolvent das Diplom «Master of Advanced Studies FHO in Software-Engineering» erhalten. 11

12 Das Studienangebot Bachelor- und Masterstudiengänge, Zertifikatskurse Bachelor Bachelor- Studiengang Systemtechnik NTB Das Bachelor-Studium Systemtechnik NTB ist eine ganzheitliche und interdisziplinäre Ingenieurausbildung, bei welcher die Studierenden ihr Studium individuell nach Interessen und Neigungen aktiv mitgestalten. Es kann an den Stand orten Buchs, St. Gallen und Chur (Kooperation mit HTW Chur) sowohl als Vollzeit studium in drei Jahren als auch berufsbegleitend in vier Jahren studiert werden. Studienrichtungen zur FAchlichen Vertiefung: Maschinenbau Sie werden zum modernen Maschinenbauer ausgebildet, mit soliden Kenntnissen in Elektronik und Informatik. Ob im Versuchs- oder Testlabor, in der Entwicklung von Produkten und Geräten oder in der Fertigung. Hier gestalten Sie aktiv die Produkte aus dem Bereich Mechanik und Mechatronik von morgen! Elektronik und Regelungstechnik Für alle, die fasziniert sind, wie elektronische Geräte unseren Alltag beeinflussen. Ob Mess-, Steuer- oder Regelungstechnik, vom Prototyp bis hin zur Serienreife, Sie sind ganz nah dran. Ingenieurinformatik Stichwort Embedded Systems. Ohne eingebettete Computersysteme läuft fast gar nichts. CAX Softwareentwicklungen, wissensbasierte Systeme und Computer Vision sowie spezialisierte Web-Anwendungen, sie sind in unserem Alltag immer mehr vorhanden. Ihre Chancen auch. Mikrotechnik Zauberwort Mikro- und Nanotechnologie. Hier spielen physikalische Hintergründe von technischen Systemen eine wesentliche Rolle. Vakuum- und Beschichtungstechnik, Optik, Mikro-, Medizin- sowie Labor- und Werkstofftechnik, mit diesem Studium der kleinen Teile haben Sie eine grosse Zukunft vor sich! Informations- und Kommunikationssysteme (in Kooperation mit HTW Chur) Computer und Mobiletelefone sind die Informationsmittel der Gegenwart und werden in Zukunft eine noch wichtigere Rolle spielen. Als Internet-Ingenieur sind Sie über die Welt der Apps und IP-Netzwerke im Bilde. Anstelle von Wahlmodulen kann optional die Zusatzqualifikation Produkt- und Projekt ingenieur belegt werden. 12

13 Master Master-Studiengang Schweiz Master of Science in Engineering FHO 2 Master Research Units an der NTB für die Vertiefungsmodule und die Master-Diplomarbeit: «Mikro- und Nanotechnologie», «Systemtechnik, Automation und Produktionstechnik» Master-Studiengänge mit internationalen Partnern Master of Engineering Mechatronik Kooperation: NTB, Hochschule Konstanz HTGW Master of Science Optische Systemtechnik Kooperation: NTB, Hochschule Ravensburg- Weingarten Master of Science Micro- and Nanotechnology Kooperation: NTB, Fachhochschule Vorarlberg, Zürcher Hochschule der Angewandten Wissen schaften ZHAW, Empa Master-Studiengänge Weiterbildung MAS Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik MAS Master of Advanced Studies FHO in Software Engineering (wird derzeit nicht mehr angeboten) MAS Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme NTB MAS Master of Advanced Studies FHO in Optische Systemtechnik Zertifikatskurse Weiterbildung Die MAS-Studiengänge sind modular aufgebaut. Die Module können als Zertifikatskurse einzeln absolviert werden und führen zum Abschluss CAS Certificate of Advanced Studies FHO resp. DAS Diploma of Advanced Studies FHO. 13

14 Diplompreise 2014 Die besten Abschlüsse in den einzelnen Studienrichtungen im Bachelorstudium Systemtechnik NTB Diplomand Studienrichtung Industrieförderpreis Jason Deane Maschinenbau Hilti AG Förderpreis Diplomand Studienrichtung Industrieförderpreis Michael Schuler Elektronik und Regelungstechnik ThyssenKrupp Presta AG Förderpreis Diplomand Studienrichtung Industrieförderpreis Seraphin Vetter Mikrotechnik SFS intec AG Förderpreis Diplomand Studienrichtung Industrieförderpreis Nicola Lenherr Ingenieurinformatik Oerlikon Balzers AG Förderpreis Diplomand Studienrichtung Industrieförderpreis Michael Klaus Informations- und Kommunikationssysteme Leica Geosystems AG Förderpreis 14

15 Die NTB-Preisträger der Gesellschaft Schweiz-Liechtenstein für die besten Studienleistungen Goldmedaille Silbermedaille Bronzemedaille Michael Schuler Kyle Axel Elford Alexander Drexel Electrosuisse SEV Verband für Elektro- Energie- und Informationstechnik vergab für die beste Diplomarbeit im Fachbereich Thema Diplomanden Institute Referent / Korreferent SunCar-Bagger Sicherheit von Hochstromrelais Marcel Straub und Sebastian Spirig EMS Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme ESA Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik Prof. Dr. Max Stöck / Prof. Adrian Weitnauer Gemeinde-Buchs-Preis Thema Diplomanden Institute Referent / Korreferent 7 kw induktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge Falk Kyburz und Tobias Weder IES Institut für Energiesysteme EMS Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme Prof. PhD Kurt Schenk / Prof. Dr.-Ing. Max Stöck Swiss Engineering STV-Preis für die beste Studienleistung Diplomand Michael Schuler 15

16 Leistungsbereich angewandte Forschung und Entwicklung 16

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18 Bericht aus dem leistungsbereich angewandte Forschung und Entwicklung Seit drei Jahren kann sich der Umsatz im Technologietransfer auf hohem Niveau halten. Im Rahmen der koordinierten Energieforschung des Bundes wirkt die NTB mittlerweile in zwei Aktionsfeldern mit je einem Forschungsteam mit. Die Zusammenarbeit unter den Forschungspartnern unter der Leitung des Forschungszentrums RhySearch hat mit der Lancierung des ersten grossen Projektes eine wichtige Hürde nehmen können. Für das kommende Jahr gilt es nun einerseits, die internen Prozesse auf die bevorstehende Qualitäts-Akkreditierung vorzubereiten und andererseits, die externe Wahrnehmung der Forschung und der Lehre an der NTB zu stärken. Leiter Prof. Dr. Daniel Lippuner Prorektor NTB Leitung af&e / DL Werdenbergstrasse Buchs SG +41 (0) institute@ntb.ch / institute Die sieben Institute der NTB zeigten wiederum einen grossen Effort, um mit rund 14 Mio. CHF den Jahresumsatz über dem Vorjahresniveau zu halten. Der Leistungsbereich des Technologietransfers macht mittlerweile über 40 % des NTB-Jahresbudgets aus. Kurz vor Weihnachten haben wir Prof. Josef Graf aus dem Kreis der Institutsleiter verabschiedet. Aber auch nach seiner Pensionierung wird er der NTB mit seinen wertvollen Diensten im Rahmen verschiedener Unterrichtstätigkeiten zur Verfügung stehen. Die Leitung des Instituts EMS hat Prof. Josef Althaus interimistisch bis September 2015 übernommen. Von den sieben von der KTI unterstützten Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCER) konnte die NTB mit einem Forschungsteam (Leitung Prof. Max Stöck) bereits Anfang 2014 im Bereich «Elektro-Mobilität» die Tätigkeit aufnehmen. Im zweiten Durchlauf wurde Mitte 2014 auch das SCCER zum Bereich «Energie-Effizienz» bewilligt, in welchem die NTB ebenfalls mit einem Forschungsteam engagiert ist. Hier konnte Prof. Stefan Bertsch (Leiter des Instituts IES) sogar die Verantwortung für ein eigenes Work Package im Bereich der Energie-Effizienz industrieller Prozesse über nehmen (Näheres siehe Beitrag des Instituts IES). Nach der Einstellung eines Geschäftsführers im Forschungszentrum RhySearch wurde im zweiten Quartal des Berichtsjahres die operative Arbeit im Kreis der «Gatekeeper» in Angriff genommen. Seitens NTB übernimmt der Prorektor af&e / DL diese Scharnierfunktion mit dem Ziel, gemeinsame Forschungsprojekte zu initiieren und themenbezogen Kontakte zwischen den beiden Institutionen zu vermitteln. Dank des grossen Einsatzes des NTB- Dozenten Prof. Andreas Ettemeyer konnte das erste grosse Forschungsverbundprojekt mit RhySearch im Bereich der Prüfung optischer Beschichtungen in der zweiten Jahreshälfte lanciert werden (Details zum sog. LIDT-Projekt siehe Beitrag des Instituts PWO). Das LIDT- Projekt ist für RhySearch der Auftakt zum Aufbau eines international tätigen Forschungszentrums für optische Beschichtung. Die Vorbereitungen zur Erlangung des EFQM-Qualitäts-Zertifikats «Recognized for Excellence» liefen im Berichtsjahr auf vollen Touren. Einerseits verfügen wir nun über ein vollständiges Handbuch mit ausführlicher Beschreibung aller relevanten NTB-Prozesse. Andererseits haben wir Indikatoren festgelegt, um diese Prozesse gemäss EFQM-Modell aus Mitarbeiter-, Kunden- und Gesellschafts-Sicht messen zu können. 18

19 Baustatus «Labor 2» Seit November 2013 wird am Erweiterungsbau «Labor 2» gearbeitet. Bis auf einige Umgebungsarbeiten konnte die äussere Bauhülle bis Ende 2014 fertiggestellt werden. Seither ziert ein stattlicher Aluminium-Kubus mit einer anmutigen Spiegelglas-Krone das Campus-Gelände. Doch erst das Innenleben, das mehr als die Hälfte des Gesamtbudgets von ca. 18 Mio. CHF ausmacht, wird der NTB einen Quantensprung in der Kälte- / Wärmetechnik sowie in der Mikrosystemtechnik bescheren. Ein wesentlicher Anteil der im Berichtsjahr anfallenden Arbeit fiel somit auf die Planung, öffentliche Ausschreibung und Werkvergabe der technischen Infrastruktur. Hier einige Highlights aus dem Bauverlauf: Bereits im Januar 2014 konnten die Pfählungsarbeiten erfolgreich abgeschlossen und konnte mit dem eigentlichen Bau gestartet werden. Am 17. März 2014 fand im Beisein von Regierungsvertreter(inne)n aller drei Träger bei schönstem Frühlingswetter die Grundsteinlegung des Neubaus statt. Ein ausführlicher Bericht und Impressionen sind im neusten NTBfolio (siehe zu finden. Mitte August 2014 fanden die Lieferung und der Einbau der beiden Wärmespeicher (je 36 m3 Füllinhalt) statt. Am 16. Oktober 2014 wurde die Fertigstellung des Dachgeschosses mit einem Richtfest für alle Bauarbeiter und am «Labor 2» beteiligten Planungsteams feierlich begangen. Seit Dezember 2014 ist die Zufahrtsstrasse asphaltiert. NTB-Technologietag (26. Juni 2014) Das Motto «Erfolgreich wachsen durch Vernetzung und Innovation», hochkarätige Referierende für Vorträge und eine Podiumsdiskussion sowie spannende Kurzreferate zu aktuellen Forschungsprojekten lockten nahezu 200 Teilnehmer an den diesjährigen Technologietag am NTB-Campus Buchs. Der Anlass wurde auch rege genutzt, um das Netzwerk zwischen der Industrie und der Hochschule zu pflegen. Das Programm und die Folien einiger Hauptreferenten sind auf abrufbar. Die NTB im Kanton Graubünden Graubünden stand 2014 im besonderen Fokus zur Bekanntmachung unserer Hochschule. Anlässlich des Karrieretages an der Klosterschule Disentis durfte die NTB den angehenden Maturandinnen und Maturanden die Alternative eines FH-Studiums zu einer ETH-Ausbildung näherbringen. Am NTB-Technologietag war mit TRUMPF eine Bündner Firma an der Podiumsdiskussion vertreten. Schliesslich widmete sich die im Oktober erschienene Ausgabe des NTBfolio dem Hauptthema Graubünden, woraus erste Artikel in der Bündner Presse (Bündner Tagblatt) erscheinen werden. 19

20 Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik ESA Das Institut ESA blickt auf ein erfolgreiches Jahr 2014 zurück. Sowohl im Bereich der Lehre als auch der angewandten Forschung sind innovative und interessante Projekte durchgeführt worden. Das Institut ESA ist ein kompetenter Partner, um neue und bahnbrechende Ideen im Bereich der Elektronik zum konkreten Erfolg zu führen. Prof. Guido Piai Institutsleiter ESA Mitarbeitende 5 Dozenten 10 wissenschaftliche Mitarbeiter NTB Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik (ESA) Werdenbergstrasse Buchs +41 (0) guido.piai@ntb.ch Kurzbeschreibung des Instituts Das Institut entwickelt praxisorientierte analoge und digitale Elektroniklösungen in einem interdisziplinären Umfeld. Es beschäftigt sich schwerpunktmässig im Anwendungsfeld der intelligenten Sensorik und Aktorik, wobei es neben der klassischen Schaltungstechnik und eigenen Leiterplattenfertigung auf die Kompetenzen Mess- und Sensor-Elektronik, Kommunikationstechnik und Signalverarbeitung spezialisiert ist. Das Institut pflegt ein Netzwerk aus der Elektronikindustrie in der Wirtschaftsregion Alpenrhein / Bodensee und fördert die Sichtbarkeit der Elektronik-Kompetenz der NTB in Forschung und Bildung. Rückblick auf das Jahr 2014 Im Jahr 2014 konnte sich das Institut ESA an mehreren Fronten behaupten. Die Dozenten des Instituts engagieren sich in der Studienrichtung «Elektronik und Regelungstechnik» und vermitteln den Studierenden theoretisch fundiertes und praxisorientiertes Wissen. Im Rahmen von studentischen Arbeiten wurden verschiedene Themenbereiche bearbeitet, zum Beispiel Elektro-Fahrzeuge, RFID-Systeme und Medizintechnik. Mehr als die Hälfte der Zeitressourcen wurden im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung im Rahmen von direkt finanzierten und geförderten Projekten investiert. Damit wurden Schweizer Firmen, die hauptsächlich im Rheintal beheimatet sind, erfolgreich bedient. Aktuelle Schwerpunkte bilden die Messelektronik für verschiedene Anwendungen, RFID, Radar und EMV. Rege Kontakte zur Industrie fanden auch über Dienstleistungen (Leiterplattenfertigung, Musterbau, Messaufträge verschiedener Art) statt. Zudem sind im Jahr 2014 die Dozenten Adrian Weitnauer und Tindaro Pittorino vom Hochschulrat als Professoren gewählt worden. Ausblick auf das Jahr 2015 Im Jahr 2015 werden weitere Anstrengungen unternommen, um die Lehre bezüglich Praxisorientierung und Aktualitätsbezug zu optimieren. Das Institut wird zudem ab Mitte 2015 eine Reihe von Veranstaltungen organisieren. Diese haben zum Ziel, den Wissensaustausch im Bereich der Elektronik im Rheintal zu fördern. Dabei wird das Institut auch in die Organisation des Technologietages der NTB am 18. Juni 2015 eingebunden, der im Zeichen zukünftiger intelligenter Produktionssysteme und deren konkreter Umsetzung stehen wird. Die Sensorik und Aktorik, insbesondere aber deren intelligente Vernetzung, wird im Jahre 2015 auch ein Schwerpunkt der angewandten Forschung und Entwicklung des Instituts sein. Weiter will das Institut ESA in ausgewählten Bereichen, zum Beispiel in der Hochfrequenztechnik und der Medizintechnik, die eigene Rolle als Vermittler zwischen Grundlagenforschung (ETH-Bereich) und Industrie stärken. 20

21 Referenzprojekte, Auszeichnungen und Anlässe Hochfrequenz-Feldstärkesensor Bei der Produktion von Dünnschichtsolarzellen wird in Plasmareaktoren bei 40 MHz eine mehrlagige Beschichtung aufgebaut. Dazu ist ein sehr homogenes elektrisches Feld im Reaktor notwendig. Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojektes der Institute ICE und ESA sind Konzepte zur Verbesserung der Homogenität simuliert, bewertet und verifiziert worden. Zur Feldstärkemessung entwickelte das Institut ESA einen busfähigen Sensor, dessen Funktionsprinzip auf der Messung des Verschiebungsstroms beruht. Die sehr kleinen Signale müssen bei 40 MHz um das 400-fache verstärkt werden. Der Sensor erreicht eine Genauigkeit von 0.1 %. Elektronik für Kraft-Moment-Sensor Zwei Studenten des Profils Maschinenbau haben während ihrer Diplomarbeit einen Kraft-Moment-Sensor entwickelt. Das Ziel bestand darin, am Ende eines Roboterarms die Kräfte zum Greifer in sechs Achsen aufzunehmen. Die Herausforderung für ESA bestand darin, innerhalb kurzer Zeit eine Datenerfassungs- und Visualisierungs-Elektronik zu erstellen. Dazu wurden unter extremen Platzbeschränkungen sechs induktive Distanzmesser im µm-bereich, sechs 3D-Beschleunigungsmesser und sechs 3-Achsen-Gyros auf zwei Printplatten mit 100 µm Leiterbahnabstand untergebracht. Die Daten werden mit einem Atmel-AVR-Prozessor gesammelt und via USB weitergegeben. Fachbereich Elektromagnetische Verträglichkeit Die Beratungsdienstleistungen des Fachbereichs EMV werden immer stärker nachgefragt. Das Arbeitsfeld umfasst inzwischen nicht nur Elektronikanwendungen, sondern auch Fehleranalysen und Beurteilungen im Starkstrombereich. In einem Rechenzentrum brannten die Hauptsicherungen durch, obwohl nichts auf einen Kurzschluss deutete. Eine mehrere Wochen dauernde messtechnisch begleitete Stromqualitäts-Analyse deckte schliesslich die Ursache auf. Auf den Stromschienen sind feine Zinn-Einkristalle (sogenannte Whisker) gewachsen und haben einen Lichtbogen gezündet. Im normalen Stromnetz glühen solche Zinnhaare einfach durch, ohne Schaden anzurichten, während hier eine USV für kurze Zeit genügend Strom zur Plasmabildung lieferte V / 20 A / 400 khz-schalter In Rahmen eines KTI-Förderprojekts wurde ein Schalter entwickelt, der sowohl mit hohen Frequenzen bis zu 400 khz als auch mit Gleichstrom arbeiten kann. Die hohe Sperrspannung von 2000 V bei einem Strom von 20 A sind keine Betriebsbedingungen für handelsübliche Bauteile. Beispielsweise können IGBTs zwar die erforderliche Sperrspannung abdecken, eignen sich jedoch nur für mittlere Frequenzen bis 200 khz und Impulsanwendungen (kein Gleichstrom). Daher wurde ein Schalter realisiert, der aus der Kaskadierung von mehreren FETs (Feld Effekt Transistoren) besteht. Die Entwicklung einer induktiven, galvanisch getrennten Versorgung und Signalübertragung waren Teil der Aufgabe. HF-Feldstärke-Sensor Kraft-Moment-Sensor Zinn-Whisker 21

22 Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik PWO Das Institut PWO war 2014 mit über einem Dutzend grösserer KTI- und EU-Entwicklungsprojekte sowie mit zahlreichen Kleinprojekten und Beratungsdienstleistungen gut ausgelastet. Über die Region hinaus gewann das Institut Aufmerksamkeit durch den Start eines neuen Forschungsthemas «Optical High End Coatings». Prof. Dr.-Ing. Andreas Ettemeyer Institutsleiter PWO Mitarbeitende 4 Dozenten 14 wissenschaftliche Mitarbeiter NTB Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik (PWO) Werdenbergstrasse Buchs +41 (0) pwo@ntb.ch Kurzbeschreibung des Instituts Das Institut PWO konzentriert sich auf die anwendungsorientierte, fertigungsnahe Präzisionsmess- und Prüftechnik. Ziel ist die Optimierung von Fertigungsprozessen durch Beratung in den Bereichen Koordinatenmesstechnik, optische Sensorik und Werkstofftechnik oder durch Entwicklung innovativer Mess- und Prüfverfahren für spezielle Anwendungen. Zur Umsetzung dieses Konzeptes setzen wir einen «Baukasten» verschiedener Technologien ein, auf dessen Basis wir neue Lösungen für unsere Kunden entwickeln. Daneben spielen auch die Weiterbildung und Schulung in unseren Kernkompetenzbereichen eine wichtige Rolle, für die wir innovative Lernkonzepte entwickeln und anbieten. Rückblick auf das Jahr 2014 Nach dem Stabwechsel in der Institutsleitung im Jahr 2013 überarbeitete das PWO-Team seine strategische Ausrichtung. Zusätzlich wurden in einem externen Sounding-Board Empfehlungen für die künftige Ausrichtung des Kompetenzfelds Produktionsmesstechnik entwickelt und in die Strategie integriert. So konnte die Ausrichtung der Institutskompetenzen auf den gemeinsamen Fokus «Optimierung von Fertigungsprozessen» gelenkt werden. Besondere Beachtung erlangte 2014 die Bewilligung des Forschungsprojektes «LIDT* und Degradationsprüftechnik für industrielle Anwendungen» durch die KTI. Dieses Forschungsprojekt dient als Kick-off zum Aufbau eines Forschungszentrums für optische High-End-Beschichtungen am neuen Forschungszentrum RhySearch. PWO war und ist federführend in diese Entwicklung integriert und zeigt exemplarisch, wie die neue Kooperation zwischen RhySearch und der NTB ablaufen kann. *LIDT = Laser Induced Damage Threshold Ausblick auf das Jahr finden im PWO einige wichtige Veranstaltungen statt. Im September ist wieder unsere bekannte Fachtagung Produktionsmesstechnik im Programm. Sie steht dieses Jahr unter dem Motto «Präzision für die Praxis». Bereits im Juni werden wir einen ersten internationalen Workshop zum Thema «Optical Coatings for Laser Applications» an der NTB veranstalten, mit welchem wir unsere neuen, bereits oben genannten Prüfmöglichkeiten einweihen und vorstellen wollen. Noch früher im April begrüssen wir den Schweizerischen Verband für Wärmebehandlung zu seiner jährlichen Tagung an der NTB. Zusätzlich werden wir im Rahmen eines allmonatlich stattfindenden Photonik-Kolloquiums mit verschiedenen Referenten aus Industrie und Forschung versuchen, die NTB als Zentrum für Photonik im Rheintal sichtbarer zu machen. Diese Aktivitäten bieten uns einige logistische Herausforderungen, denn die lange geplanten Renovierungs- und Umbaumassnahmen im Optik- und Messtechniklabor werden dieses Jahr in Angriff genommen. 22

23 Referenzprojekte, Auszeichnungen und Anlässe Lebenslanges Lernen neue Kurse und Methoden Unser Fortbildungsangebot wurde weiter ausgebaut und ergänzt. Dabei kamen auch neue Messgeräte zum Einsatz. Beispielsweise wurde das Aufbauseminar «Form und Lage» für Konstruktion, Fertigung und Messtechnik komplett neu entwickelt. Die Ausbildung auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik in Zusammenarbeit mit dem Verein CMTrain ( erhielt eine bereits erfolgreich getestete Erneuerung, indem Blended-Learning-Kurse auf Tablets angeboten werden. Die ersten Erfahrungen mit diesem innovativen Konzept, einer Mischung aus elearning und Workshops, sind sehr positiv. Hotgauge Messen bei hohen Temperaturen Das Eurostar-Projekt «Hotgauge» kam zu einem erfolgreichen Abschluss. Es ist ein neues Inline-Messsystem für die Vermessung von bis zu 900 Grad heissen Turbinenschaufeln entstanden. Die Präzision liegt bei unter 0,1 mm. Das Abkühlverhalten konnte modelliert werden, sodass nun Vergleiche zwischen den Messdaten des Objekts im heissen Zustand und den CAD-Daten durchgeführt werden können. Ein grosser Teil der Software für die Kalibrierung des Systems und für die 3D-Rekonstruktion der gescannten Objekte entstand im PWO- Forschungsteam. Inline Polierprüfung Zur Optimierung des Polierprozesses von optischen Komponenten wurde ein Verfahren zur Insitu-Überwachung von Oberflächen getestet und optimiert. Dazu wird das zu polierende Bauteil mit Laserlicht durchstrahlt und das von der zu prüfenden Oberfläche reflektierte Licht ausgewertet. Anhand der Intensitätsänderung können sowohl der Polierfortschritt als auch Kratzer erkannt werden. Das Verfahren funktioniert sogar während des Poliervorgangs. So kann der Polierprozess optimiert und effizienter gestaltet werden. Röntgendurchstrahlung: schneller und besser Für die Abbildung mikroskopischer Details im Inneren von Bauteilen aus Polymeren, Keramik oder Metallen nutzen wir eine 200-kV-Röntgen-Durchstrahlungsanlage. Die Aufzeichnung geschieht nun neu auf Imaging-Plates, die anschliessend mit einer Auflösung von bis zu 25 µm gescannt und kontrastreich dargestellt werden. Damit können wir verborgene Defekte (Lunker, Löt- und Schweissfehler) ebenso zerstörungsfrei sichtbar machen wie mikroskopische Details in schwer zugänglichen Bauteilen (im Bild eine Gasturbinenschaufel aus einer Nickel-Legierung). Das Imaging-Plate-System wird zusätzlich auch bei der Bestimmung von Kristallorientierungen mit dem Laue-Verfahren genutzt. Messung einer Turbinenschaufel Inline-Prüfung des Polierfortschritts Kühlkanäle in einer Turbinenschaufel 23

24 Institut für Ingenieurinformatik INF Das Institut INF hat im vergangenen Jahr ein grösseres KTI-Projekt abgeschlossen und ein neues gestartet. In Zusammenarbeit mit andern NTB-Instituten wurden einige weitere Forschungsprojekte zum erfolgreichen Abschluss gebracht. Im Laufe des Jahres konnten drei vakante Stellen von wissenschaftlichen Mitarbeitern neu besetzt werden. Prof. Dr. Norbert Frei Institutsleiter INF Mitarbeitende 5 Dozenten 12 wissenschaftliche Mitarbeiter NTB Institut für Ingenieurinformatik (INF) Werdenbergstrasse Buchs +41 (0) inf@ntb.ch Kurzbeschreibung des Instituts Die Kompetenzen des Instituts liegen in der Bildung von Modellen und deren informationstechnischen Umsetzung auf den Gebieten CAx-Anwendungen, Computer Vision, wissensba-sierten Systemen, Embedded Systems und spezialisierten Web-Anwendungen. Sowohl in der Entwicklung konkreter Anwendungen für den Unterricht als auch für die Industrie kommen moderne Werkzeuge und Technologien zum Einsatz. In mittleren bis grösseren Projekten entwickeln wir zusammen mit unseren Industriepartnern spezielle Softwareprodukte. Rückblick auf das Jahr 2014 Auch im Jahr 2014 war das Institut INF sehr gut mit Lehre und angewandter Forschung und Entwicklung ausgelastet. Ende Oktober konnte das KTI-Projekt «Präzise 3D-Rekonstruktion von Gebäudemodellen aus Bildern mit interaktiver Nachbearbeitung, Modellveredelung und Exportfunktionalität» erfolgreich abgeschlossen werden. Ebenfalls wurde das Kooperationsprojekt EEROS-Robotic-Framework ( zusammen mit dem Institut EMS vollendet. Im Auftrag des Start-up-Unternehmens ENLUF GmbH entwickelte unser Institut innerhalb der Rekordzeit von einem knappen halben Jahr eine spezialisierte Tourismus-App (für Android und IOS) für das Schilthorngebiet (siehe Projektbeispiel auf der Folgeseite). Diese Arbeit kann nun im Rahmen eines neu bewilligten KTI-Projektes fortgesetzt werden. Das Ziel besteht in der Erweiterung der bestehenden App durch eine «augmented» Darstellung von «Points of Interest» mit Hintergrundinformation und Navigation. Durch Einbindung der Ortsund Lage-Informationen der Mobilgeräte soll die App auch bei Schlechtwetter funktionieren. Im letzten Jahr konnten die drei vakanten Institutsstellen durch neue wissenschaftliche Mitarbeiter wieder besetzt werden. Schliesslich wurde Rene Pawlitzek vom Hochschulrat im April zum Professor gewählt. Ausblick auf das Jahr 2015 Im neuen Jahr wird das KTI-Projekt «ClassCAD Cloud» abgeschlossen. Prototypen des im Browser lauffähigen CAD-Systems sind bereits zu bestaunen ( apps/local_drag/). Bearbeitet wird in diesem Jahr auch das neue Projekt «PrivaPower Manager innovative Komplettlösung für s Energiemanagement» (Smart-Grid Gesamtpaket). Geplant sind verschiedene neue KTI-Projekte, zum Beispiel ein EEROS-Folgeprojekt (Open- Source «Roboterbetriebssystem»), ein Projekt zur Indoor-Navigation oder ein Projekt zur automatischen Konstruktion von Kühlkanälen in Druckgussformen. 24

25 Referenzprojekte, Auszeichnungen und Anlässe Komplettes Gebäudemodell aus Video Wie lassen sich Gebäudemodelle aus Videos oder Fotografien erstellen? Möglich macht dies «ImageTo3D», eine Software, basierend auf Bildverarbeitungsalgorithmen. Aus Aufnahmen berechnet sie eine 3D-Szene, welche interaktiv zu einem kompletten 3D-Modell mit Geschossen und Innenräumen ergänzt und veredelt wird. Der automatisch erkundete Gebäudeaufbau ermöglicht den Export in ein Format, welches die nahtlose Weiterverwendung des Gebäudemodells in Ingenieur- und Architekturprogrammen erlaubt. Die Software wurde in einem KTI-Projekt zusammen mit den Firmen SJB, AWV und CadCA- MATION am Institut INF entwickelt. «Investigatio» Fahndungssystem Im Rahmen einer Bachelorarbeit entstand ein neuartiges Fahndungssystem mit dem Namen «Investigatio». Bei diesem System werden Fahndungen auf einem zentralen Server der Polizei erstellt. Bei der Aktivierung einer Fahndung wird die Information nach einer gesuchten Person an alle beteiligten Smartphones übertragen. Die Besitzer können den Aufenthaltsort einer gesuchten Person anonym an den zentralen Server verschicken, wo die Daten ausgewertet werden. Mithilfe dieses Systems kann jede Person mit einem Smartphone der Polizei bei ihrer Arbeit weitreichende Hilfe leisten. Enluf-Explore Was sehe ich innerhalb eines bestimmten Gebietes? Wo kann ich Spaghetti essen? Wo gibt es einen Souvenirshop? Das sind Fragen, die sich Gäste einer Wander- und Skiregion immer wieder stellen. In Zusammenarbeit mit der Firma ENLUF wurde eine modular aufgebaute Mobile-App entwickelt, mit der diese Fragen regional für ein Tourismusgebiet beantwortet werden. Enthalten sind Funktionen zur Navigation anhand der üblichen Panoramakarten. Dank «Augmented Reality» weiss der Gast immer, was er sieht. Punkte, sogenannte «Points of Interests», werden dem Gast direkt über dem Live-Bild seines Smartphones angezeigt und digital durch Informationen ergänzt. ClassCad Cloudframework (CCCF) Zusammen mit der AWV Informatik AG entwickelt das Institut im Rahmen eines KTI-Projektes das ClassCad Cloud-Framework. Das Framework stellt SW-Module bereit und ermöglicht damit eine effiziente und einfache CAD-Cloud-Anwendungsentwicklung. Im Moment entwickeln wir mit dem CCCF eine Werkzeuganwendung sowie einen Produkt-Konfigurator mit 3D-Layoutfunktionalitäten. Weitere Anwendungen, zum Beispiel im Umfeld der Blechbearbeitung, sind vorgesehen. ImageTo3D-Übersicht Enluf-Explore App Werkzeuganwendung mit dem CCCF (Screenshot Internetbrowser) 25

26 Institut für Computational Engineering ICE Das Institut für Computational Engineering hat ein erfolgreiches Jahr abgeschlossen. Die Auslastung war sehr gut, die Umsätze entsprechend positiv. Der Anteil an KTI- Projekten konnte deutlich erhöht werden. Prof. Dr. habil. Michael Schreiner Institutsleiter ICE Mitarbeitende 4 Dozenten 10 wissenschaftliche Mitarbeiter Kurzbeschreibung des Instituts Im ICE sind Experten aus Mathematik und Physik vereint. Durch die gemeinsame Nutzung der Kompetenzen Modellierung und Simulation, Datenanalyse und Statistik sowie Optimierung können anspruchsvolle systemtechnische Aufgaben bearbeitet werden. Durch die tiefe und grundlegende Herangehensweise an Aufgabenstellungen gelingt es, frühzeitig Synergien zwischen den unterschiedlichsten Anwendungen zu schaffen. Entsprechend gross ist das Portfolio an möglichen Ingenieur anwendungen, bei denen die ICE-Kompetenzen zum Tragen kommen. Es reicht von statistischen Untersuchungen über Optimierung und Anwendungen des Data Mining bis hin zu grossen Multiphysics- Auf gaben im Sinne der Systemtechnik. Rückblick auf das Jahr 2014 Das Institut ICE hatte im Berichtsjahr eine sehr hohe Auslastung und konnte die angestrebte Vergrösserung des Anteils an KTI-Projekten auf 75 % des Forschungsumsatzes erreichen. Viele Projekte laufen in enger Kooperation mit den anderen Instituten an der NTB. Das Institut ICE positioniert sich so auch innerhalb der NTB als Experte in den Bereichen Modellbildung, Simulation, Numerik und angewandte Mathematik. Personell gab es 2014 keine Wechsel. Inzwischen ist es gelungen, für einen wissenschaftlichen Mitarbeiter ein Promotionsprojekt, gemeinsam mit der TU Dortmund, zu starten. Im Bereich Weiterbildung konnten einige Kurse speziell für Firmen abgehalten werden. Der High-Performance-Computing-Cluster, der vom ICE gemeinsam mit den Informatikdiensten betreut wird, wurde auch von den anderen Instituten intensiv genutzt. Vor allem in der Abschlussphase der Bachelorarbeiten kam der Cluster so stark zum Einsatz, dass die Mitarbeiter und die Studierenden lange Wartezeiten in Kauf nehmen mussten. Darum soll er 2015 erweitert werden. Ausblick auf das Jahr 2015 Nach einer personellen Konsolidierungsphase soll das ICE 2015 wieder wachsen. Angestrebt wird der Gewinn zweier neuer Dozenten für Mathematik. Für weitere Mitarbeiter soll die Möglichkeit zur Promotion in Kooperation mit anderen Universitäten gefunden werden. Die gute Zusammenarbeit mit den Kunden soll ausgebaut werden. Verstärkt will das ICE seine Kompetenzen auch für kleinere KMU anbieten. Um das Angebot für Weiterbildungskurse einem grösseren Kreis bekannt zu machen und damit mehr Interessenten zu gewinnen, wird die entsprechende Werbung in enger Kooperation mit dem Institut PWO erfolgen. NTB Institut für Computational Engineering (ICE) Werdenbergstrasse Buchs +41 (0) ice@ntb.ch 26

27 Referenzprojekte, Auszeichnungen und Anlässe Top in Packaging Seit 40 Jahren stellt die Firma VC999 in Herisau Vakuumverpackungsanlagen für die Lebensmittelindustrie, Medizintechnik und diverse andere Industriezweige her. Eine optimierte Auslegung des Vakuumsystems von Food-Verpackungsanlagen erhöht die Produktivität, minimiert Kosten und Energieverbrauch. Heutige Methoden für die Auslegung sind unzureichend. Wir entwickeln ein validiertes Simulationswerkzeug für eine optimierte Auslegung solcher Verpackungsanlagen. Für die transiente Modellierung kommen sowohl konzentrierte (1D) als auch reduzierte, verteilte Modelle zum Einsatz. Durchblick gewinnen: Polieren von Saphirgläsern Die Firma Stettler Sapphire AG in Lyss stellt Saphirsubstrate her. Die Anforderungen an die Oberflächenqualität sind sehr hoch, der Konkurrenzdruck steigt. Das Polieren von Saphirsubstraten ist ein mehrstufiger Prozess mit sehr vielen Stellparametern. Das Institut ICE entwickelt ein Simulationstool, das es erlaubt, Oberflächenrauheit und Abtrag in Abhängigkeit dieser Parameter zu simulieren und so in einem nächsten Schritt den Polierprozess zu optimieren. Die Firma Reishauer AG in Wallisellen als Hauptumsetzungspartner stellt die Diamanten im Mikro- und im Nanometerbereich zur Verfügung und entwickelt zudem die Diamant-Poliersuspensionen. Zusätzlich am Projekt beteiligt sind das Institut MNT, das Labor für Werkstoffe und die ZHAW in Winterthur. High-End-Lösungen mit Open-Source-Software Die Alpla-Werke Alwin Lehner GmbH & Co stellen Kunststoff- Flaschen mit verschiedenen Prozessen her. Für die Entwicklung der jeweiligen Prozesse verwendet Alpla Simulationsmethoden. Das ICE hat gemeinsam mit Alpla untersucht, wie sich das Framework OpenFOAM für den Design-Prozess einsetzen lässt. OpenFOAM ist ein Open-Source-Simulations-Code, der im Rahmen dieses Projektes mit Routinen für die Beschreibung von Mehrphasenströmungen mit viskoelastischen Materialien erweitert wurde. 2. International CFD Automatic Design Workshop Das ICE führte am 2. September 2014 den 2. Internationalen CFD Automatic Design Workshop erfolgreich durch. Zahlreiche Industrieteilnehmer aus der Schweiz, aus Liechtenstein und Deutschland informierten sich über die neuesten Entwicklungen im automatischen Design zur optimalen Auslegung von Strömungsmaschinen. Als Highlight konnte das ICE die selbst entwickelte «NTB CFD Automatic Design Toolbox» vorstellen. Diese wurde in einer Live-Demo verwendet, um verschiedene Optimalformen eines Flügels für eine Windkraftanlage zu identifizieren. Feinpolieren von Saphirsubstraten Mehrphasenströmung mit OpenFOAM 27

28 Institut für Mikro- und Nanotechnologie MNT Für das Institut MNT stand das Jahr 2014 neben der intensiven Projektarbeit auch im Zeichen der Planungsarbeiten für den neuen Reinraum im Neubau «Labor 2». Ausschreibungspakete zur Infrastruktur wurden erstellt und die eingegangenen Angebote geprüft. Im Bereich Polymerics konnten neue Mitarbeitende gewonnen werden. Die Nachfrage für unsere Analytik- Dienstleistungen erreichte 2014 einen Höchststand. Prof. Dr. André Bernard Institutsleiter MNT Mitarbeitende 5 Dozenten 23 wissenschaftliche Mitarbeiter 4 TechnikerInnen NTB Institut für Mikro- und Nanotechnologie (MNT) Werdenbergstrasse Buchs +41 (0) mnt@ntb.ch Kurzbeschreibung des Instituts Das Institut MNT lebt den mikrotechnischen Systemgedanken. Für die Kunden werden mikro(opto-)elektromechanische Systeme MOEMS konzipiert von der Idee über das Design bis hin zur Kleinserien-Fertigung im Reinraum. Daneben spielen auch materialspezifische Entwicklungsprojekte, spezielle Fertigungsprozesse und Analytik eine wichtige Rolle. Das Institut verfügt dazu über einen grossen Park von Prozessanlagen und Instrumenten. Fünf Reinräume der Klasse 100 / 1000 beherbergen Anlagen für die Photolithographie, Beschichtungs- und Ätztechnik und das Packaging. Speziell auch für mikrooptische (Photonics) wie auch polymertechnische Lösungsansätze stehen eine hervorragende Infrastruktur und fundiertes Know-how einsatzbereit. Rückblick auf das Jahr 2014 Das vergangene Jahr war neben der Arbeit in Forschungsprojekten gezeichnet von den Planungsarbeiten für die neuen Reinräume. Im Dienstleistungsgeschäft war die Nachfrage sehr gross; wir haben knapp 125 verschiedene Kunden bedient wurden insgesamt 20 von der KTI geförderte Projekte und eines vom BAFU im Institut bearbeitet. Die zweijährlich stattfindenden Rheintaler Mikrotechniktage (RhoMit) wurden dieses Jahr wieder zusammen mit unserem Partner FHV in Dornbirn organisiert und bildeten ein Highlight. Zu den behandelten Schwerpunkten im Institut gehörten u. a. Rapid-Prototyping /Manufacturing für miniaturisierte Objekte, Materialentwicklung (Nano-Komposite) mit besonderen Eigenschaften (optisch, elektrisch, thermisch), mikrotechnische Energiesysteme (konzentrierte Fotovoltaik, Wärme), ultrakleine Werkzeuge für die Produktion und Messtechnik sowie individuelle Codierung und Markierung von Objekten zur Rückverfolgbarkeit und zum Fälschungsschutz. Für Letzteres wird ein eigener Patentantrag eingereicht werden. Ausblick auf das Jahr 2015 Nach der Fertigstellung des Rohbaus «Labor 2» stehen der Innenausbau des neuen Reinraums und die Evaluation der entsprechenden Infrastruktur im Fokus. Es gilt, eine neue Sputteranlage und eine Plasma-unterstützte Anlage zur Gasphasenabscheidung zu beschaffen. Auch 2015 wird wiederum mit einem jungen ETH-Startup (SwissLitho AG) ein ehrgeiziges KTI-Projekt gestartet, bei dem es um die Industrialisierung eines bisher im akademischen Forschungsumfeld positionierten Nanostrukturierungswerkzeuges geht. Für den Bereich der metallischen und optischen Beschichtungen werden im kommenden Jahr wichtige Weichen gestellt, die neben Anlagenbeschaffung und Analytik auch Projekte mit entsprechenden Industriekunden zum Ziel haben. 28

29 Referenzprojekte, Auszeichnungen und Anlässe KTI-Projekt SmartTag Reader (u-nica ag) Zusammen mit der Firma u-nica aus Malans wurde in einem mehrjährigen Projekt ein mobiler Security Tag Reader entwickelt. Das Gerät erlaubt die visuelle und spektrale Verifikation von fluoreszenzbasierten Sicherheitsmarkern und kann mittels Smartphone-App gesteuert werden. Im Rahmen des Projekts wurden vom MNT gemeinsam mit den Instituten ESA und INF das optische System, die Ansteuerungselektronik sowie die Steuerungssoftware entwickelt und in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner in ein Gehäuse integriert. Im Oktober 2014 konnte das KTI-Projekt erfolgreich abgeschlossen werden. KTI-Verbundprojekt «SMACK» abgeschlossen Zusammen mit EMPA und CSEM sowie den Firmen APM Technica, Fisba Optik, Baumer Electric, Unisensor, UCP Group, unter Koordination des Nano-Cluster Bodensee, hat das Institut MNT neue strukturierte multifunktionale Polymere entwickelt. Diese finden als dünne Klebstoff-Filme oder Vergussmassen Anwendung im «Packaging» optischer und optoelektronischer Systeme. Entwickelt wurden zwei Klebstoffe mit hoher optischer Transparenz, erhöhter Wärmeleitfähigkeit sowie sehr hohem Brechungsindex. Letzterer ist künftig unter dem Namen Epicol 173 bei APM Technica erhältlich. Teile der Arbeit konnten auch in einem angesehenen Journal publiziert werden. Das Projekt wird von der KTI nach Rückmeldung des KTI-Experten als Erfolgsstory betrachtet. Rheintaler Mikrotechniktage (RhoMit) 2014 Die Fachtagung RhoMit (Rheintaler Mikrotechniktage), die erstmals erfolgreich gemeinsam mit der FH Dornbirn 2012 am Standort Buchs durchgeführt wurde, fand dieses Jahr im April in Dornbirn statt. Elf Referenten aus Forschung und Industrie zeigten neueste mikrosystemtechnische Arbeiten und Verfahren. Vertreten waren unter anderem Sony, IBM, ETH und das Landeskrankenhaus LKH Feldkirch. Einer der Höhepunkte der Konferenz, die an zwei Halbtagen stattfand und von etwa 80 Teilnehmenden besucht wurde, war sicherlich das Referat von Dr. Alfred Hobisch mit der anschliessenden Führung durch die Pathologie des LKH mit Einsicht in die modernen forensischen Methoden. Neubau «Labor 2» und Planung neuer MNT-Reinraum Nach Fertigstellung der Aussenhülle des Erweiterungsbaus «Labor 2» stehen seit einigen Monaten die Innenausbauarbeiten im Fokus. Im oberen Stockwerk des dreigeschossigen Gebäudes entsteht nun der neue Reinraum (RR7) des Instituts MNT. Die Fingerstruktur beherbergt Räume für die Beschichtung, die Nasschemie, die Reinigung und Vorbehandlung der Substrate und die Lithografie. Ferner ist ein Raum für die staubfreie Analytik vorgesehen. Die Reinraumklasse wird ISO5 (Fotolitho) bis ISO7 (Beschichtung) erreichen. Insgesamt sind über 500 m2 Fläche zu planen und zu bauen. Prototyp des Readers und des Smartphone zur Steuerung Linsenpaar mit hochbrechender (links) und konventioneller (rechts) Klebefuge. 29