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Der Bereich 3 gliedert sich in neun thematische Wahlcluster. Jedes Institut des Bereich 3 ist eindeutig einem Wahlcluster zugeordnet. Im folgenden sind die Wahlcluster mit ihrem thematischen Inhalt und den zugehörigen Instituten kurz dargestellt.

Wahlcluster Bereich 3

 

Wahlcluster Bereich 3

Produktentstehung

Die Entstehung von Produkten – von der Produktentwicklung über die Produktion bis zum Verkauf und unter Berücksichtigung von Nutzung und Entsorgung – wird im Cluster „Produktentstehung“ erforscht und gelehrt. Uns ist es wichtig, unsere Forschungsergebnisse an realen Systemen und in Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu evaluieren und in Innovationen zu überführen. Zentrale Forschungsfelder sind die technischen Systeme, die Entwicklungsprozesse, die Rolle des Menschen in der Entwicklung und in der Produktnutzung, die Fertigungsprozesse, die Logistik und der Materialfluss. Diese werden von den Instituten für Produktentwicklung – IPEK, Arbeitswissenschaft – ifab, Produktionstechnik – wbk sowie Fördertechnik und Logistik – IFL auf international hohem Niveau behandelt. 

Automatisierungstechnik

Der Cluster Automatisierungstechnik deckt mit seinen sechs Instituten (IAI, AIA, IRS, ITE, MRT, IIIT) die gesamte Spannweite der der Automatisierungstechnik ab, die eine Schlüsseldisziplin für zahlreiche Zukunfts- und Innovationsfelder des KIT darstellt. Die methodischen Arbeiten erstrecken sich über Automatisierungstheorie, Regelungs- und Steuerungstechnik, Messtechnik sowie Signal- und Bildverarbeitung. Mit diesem Systemwissenschaftlichen Focus vertreten die beteiligten Institute das KIT daher in zahlreichen Forschungsprogrammen der Helmholtz-Gemeinschaft. Bei der praktischen Umsetzung in der industriellen Produktion ist die Automatisierungstechnik nicht wegzudenken. Die Anwendungsfelder sind daher überaus vielfältig: neben klassischen Domänen wie Kraftfahrzeugtechnik, Robotik und Flug- und Raumfahrttechnik finden sich aktuell stark diskutierte gesamtgesellschaftliche Herausforderungen in der Energieautomatisierung, der Elektromobilität oder der Entwicklung kooperativer und autonomer Fahrzeuge. In einigen Bereichen wird durch die Einbindung einiger Institute in das Forschungszentrum Informatik (FZI) insbesondere auch die Förderung des Mittelstandes vorangetrieben.

Angewandte Materialien

Das Institut für Angewandte Materialien (IAM) ist eine führende Einrichtung in der Forschung und der Ingenieurausbildung im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Es ist eine der größten Einrichtungen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und fakultätsübergreifend aufgestellt. Es verbindet die Missionen des KIT Forschung, Lehre und Innovation und leistet wesentliche Beiträge zu den Themenfeldern Energie, Nano- und Mikrotechnologie und Mobilitätssysteme. Am IAM verfolgen wir einen interdisziplinären Ansatz in der Materialforschung, der die Vielfalt und Mehrskaligkeit materialwissenschaftlicher Fragestellungen abdeckt. Mit nationalen und internationalen Partnern erforschen wir Werkstoffe von ihrem atomaren Aufbau bis zu ihrer Funktion im Produkt. Wir schlagen dabei die Brücke von der Materialentwicklung über die Prozesstechnologie bis zur Systemintegration. Das IAM gestaltet die Lehre im Studiengang Materialwissenschaft und Werkstofftechnik und trägt die materialwissenschaftliche Ausbildung für weitere Studiengänge der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Das IAM verfügt über breite methodische Kompetenzen in den Bereichen Herstellung und Verarbeitung, Charakterisierung und Simulation. Es bietet damit seinen Mitgliedern ein attraktives wissenschaftliches Umfeld und ausgezeichnete fachliche und persönliche Entwicklungsmöglichkeiten.

 
Mechanik & Strömungsmaschinen

Im Instituts-Cluster Mechanik und Strömungsmaschinen agieren Institute mit Forschungsschwerpunkten Festkörper- und Strömungsmechanik, Thermodynamik und Strömungsmaschinen im Verbund. Die Institute verbindet ein starker Fokus auf die Grundlagenforschung im Maschinenbau und ein umfassendes Engagement in der grundlagenbezogenen Lehre sowohl in der Bachelor- als auch in der Masterausbildung. Die umfassende Expertise der Institute in der Modellierung und Simulation sowie in experimentellen Methoden findet Eingang in die angewandte Forschung in Kooperation mit in- und ausländischen Industriepartnern. Zugehörige Institute: ITM, FSM, ITS, ISTM, ITT.

Nano & Mikrosysteme
Kraftwerkstechnik

Die Forschungsausrichtung des Wahlclusters „Kraftwerkstechnik“ fokussiert auf verschiedene Aspekte der Energiewende in Deutschland: Vor dem Hintergrund des beschlossenen Ausstiegs aus der Nutzung der Kernenergie befassen wir uns mit der Optimierung des Rückbaus kerntechnischer Anlagen (Technologien, Strategien), der Behandlung und Endlagerung radioaktiver Abfallstoffe (Langzeitverhalten radioaktiver Abfallformen und relevanter Radionuklide) sowie umfassenden Sicherheitsbetrachtungen zum Kernkraftwerksbetrieb (Vermeidung, Bekämpfung und Beurteilung von Störfällen). Angesichts der langen Zeiträume, die der vollständige Ausstieg aus der Kernenergie einschließlich der Endlagerung erfordern wird (mehrere Jahrzehnte), liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung der dringend benötigten Kompetenzen in allen erforderlichen nuklearwissenschaftlichen Disziplinen.Verbunden mit der geplanten verstärkten Nutzung regenerativer Energiequellen entwickeln wir neue unkonventionelle Energietechnologien (konzentrierende Solarthermie, Geothermie) und dringend benötigte Speichertechnologien basierend auf Wasserstofferzeugung, –speicherung sowie thermischen Verfahren. Als Langfristoption werden Technologien und Komponenten für den Bau und Betrieb grundlastfähiger Fusionskraftwerke entwickelt. Zugehörige Institute: IKET, INR, IFRT, INE.

 

 
Information & Kommunikation

Das Wahlcluster „Information und Kommunikation“ umfasst innerhalb eines breiten Spektrums an wissenschaftlichen und innovativen Arbeiten im Wesentlichen die folgenden Themen: Entwicklung neuer Module und Systeme der Mikrowellentechnik, Methoden und rechnergestützte Werkzeuge zum Entwurf elektronischer Systeme und Mikrosysteme, Modellierung des menschlichen Herzens mit seinen elektrophysiologischen sowie mechanischen Eigenschaften und Biosignalverarbeitung, Mobilkommunikation und der sie beherrschenden Digitalen Signalverarbeitung, Virtual Engineering im Produktlebenszyklus
Entsprechend setzt sich die Partnerlandschaft aus allen innovativen Industriezweigen der Informationstechnik zusammen. Organisatorisch gehören dem Cluster die Institute CEL, IBT, IMI, ITIV und IHE an. 

Elektrische Energie

Der Wahlcluster „Elektrische Energie“ fokussiert sich auf Forschungsthemen für eine sichere, effiziente und umweltschonende Energieerzeugung, -verteilung, -wandlung und –nutzung. Dazu gehören kompakte und effiziente Technologien für Energiesysteme; Verfahren und Komponenten zur Erzeugung regenerativer Energien; Schlüsseltechnologien für Fusionskraftwerke; Netzführungs-strategien und Regelungskonzepte für verteilte Energieerzeuger und –verbraucher sowie die effiziente Umwandlung und Speicherung elektrischer Energie. Themen im Bereich der Anwendungen elektrischer Energie sind die Erforschung und Entwicklung von energieeffizienten industriellen Prozessen, von Motoren und Stromrichtern sowie energieeffizienten Antriebs- und Stromrichtersystemen. Sämtliche Forschungsthemen sind interdisziplinär. Es besteht ein enger Bezug zur Physik, zu den Materialwissenschaften und zum Maschinenbau/Mechatronik. Neben den industrierelevanten Themen hat die Grundlagenforschung zur Gewinnung von Theorien und grundlegenden Erkenntnissen einen hohen Stellenwert. Im Wahlcluster „Elektrische Energie“ haben sich das Elektrotechnische Institut (ETI), das Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH), das Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik (IHM) und das Institut für Technische Physik (ITEP) zusammengeschlossen. 

Fahrzeugtechnik

Der Wahlcluster Fahrzeugtechnik umfasst die Institute FAST (Fahrzeugsystemtechnik) und IFKM (Kolbenmaschinen). Straßen- und Schienenfahrzeuge, mobile Arbeitsmaschinen, Leichtbautechnologien und
Verbrennungskraftmaschinen für mobile und stationäre Anwendung sowie deren Einbindung in ihren systemischen Gesamtkontext stehen im Fokus der Aktivitäten in Forschung, Lehre und Innovation.