In der Vorlesung zeigen wir Euch den Aufbau von konventionellen, hybriden bis hin zu voll elektrischen Antriebssystemen mit zahlreichen Anwendungsbeispielen. Wir vergleichen den Verbrauch bei Verbrenner-Motoren und E-Motoren unter verschiedenen Fahrzyklen und gehen auf die leistungselektronischen Komponenten bei der elektrisch-mechanischen Energieumwandlung ein.

Die Höchstfrequenzelektronik hat der Kommunikations- und Sensortechnik in den vergangenen 25 Jahren die Türen zu völlig neuen, uns heute allgegenwärtigen Anwendungen geöffnet. Die populärsten Beispiele hierfür sind das Glasfasernetz, die Mobilkommunikation und das Automobilradar. Die dabei tatsächlich erreichten Geschwindigkeiten sind mit der Alltagserfahrung kaum greifbar und sollen daher zunächst anschaulich erläutert werden. Anschließend werden die Grundideen moderner elektronischer Bauelemente erläutert, die derartig hohe Geschwindigkeiten erreichbar werden ließen. Den Abschluss bildet ein Überblick über die in verschiedenen Forschungsprojekten entwickelten Mikrochips.

Fridays for Future hat es geschafft, den Kampf gegen die Klimaerwärmung stark in der öffentlichen Diskussion zu platzieren. Unsere tägliche Nutzung von Energie und damit verbundene Treibhausgasemissionen haben einen wesentlichen Anteil am Klimawandel. Was können wir also tun? Ein wesentlicher Schlüssel ist eine erfolgreiche Energiewende. In der Probevorlesung zeigen wir, welche Energiebedarfe jetzt und in Zukunft bestehen und wie diese Bedarfe nachhaltig gedeckt werden können.

Die Erhebung und Verarbeitung von Daten ist eine der wesentlichen Aufgaben von Informatik. Mit ausgeklügelten Verfahren können so Zusammenhänge hergestellt und wertvolle Informationen gewonnen werden: für die Stadt, um den zukünftigen Wohnbedarf zu ermitteln; für den Staat, um die Sicherheit zu gewährleisten; für Unternehmen, um ihren Umsatz zu steigern. Computer, Mobiltelefone und andere Alltagsgegenstände hinterlassen Datenspuren, die dazu führen, dass das Verhalten eines Menschen umfassender untersucht werden kann, als dies je möglich war. Diese Nebenwirkung der Informationsgesellschaft soll durch den Datenschutz in Grenzen gehalten werden.

In der Vorlesung wird eine Einführung in den Datenschutz gegeben. Ausgehend von den wichtigsten Grundsätzen, mit denen die Rechte der Betroffenen geschützt werden sollen, werden Prinzipien abgeleitet, die bei der Gestaltung von Informatiksystemen beachtet werden sollten, um den Datenschutz zu gewährleisten. Beispielhaft wird für einzelne Technologien gezeigt, welche Datenspuren bei ihrer Verwendung entstehen und welche Maßnahmen zum Schutz des Rechts auf informationelle Selbstbestimmung getroffen werden können.

Nicht ohne mein Smartphone – so denken wohl viele. Kein Wunder, denn in einem Smartphone steckt heute mehr Rechenleistung als früher in einem ganzen Rechenzentrum. Ein kleiner integrierter Computer (Prozessor) kann viele von den Apps angeforderte Berechnungen im Bruchteil einer Sekunde abarbeiten. Die Probevorlesung gibt einen Einblick ins Innere des Prozessors und erklärt zum Beispiel wie man die Eingabedaten so darstellen kann, dass man sie mit einfachen Hardware-Bausteinen verarbeiten kann.

In der Probevorlesung werden die notwendigen Prozessschritte vom Quarzsand als Ausgangsmaterial, bis hin zum funktionstüchtigen Mikrochip aufgezeigt. Dabei werden einzelne Prozessschritte wie beispielsweise das Ätzen, die Lithografie oder Möglichkeiten der Kontaktierung aus der Halbleitertechnologie erläutert, deren Prinzipien noch heute in der Herstellung von modernen Computerprozessoren Anwendung finden.

Mikrochips sind miniaturisierte elektronische Systeme. Sie werden in immer mehr Gegenständen des täglichen Lebens eingebaut: natürlich in Smartphone und Computer, aber auch in Spielzeugen oder Kaffeemaschinen. In der Forschung versucht man immer mehr Funktionen mit Mikrochips zu realisieren, weil sie klein und kostengünstig sind. In dieser Vorlesung wird Euch erklärt, wie ein Mikrochip aufgebaut ist und ein miniaturisiertes Radarsystem funktioniert, das an der Uni Paderborn entwickelt wurde. Außerdem könnt ihr live testen, wie das Radar blinden Menschen Orientierung gibt.

Probevorlesung für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe

Dozentin: Dr. Kerstin Hesse

Vorkenntnisse: Mittelstufenstoff

Dauer: 90 Minuten

Beschreibung: Woher kommen die aus der Schule bekannten Teilbarkeitsregeln? Endstellenregeln, (z.B. die Regeln, dass eine Zahl genau dann durch 4 teilbar ist, wenn die von ihren letzten beiden Ziffern gebildete Zahl durch 4 teilbar ist) kann man sich mit Hilfe der Zahldarstellung in unserem Dezimalsystem leicht überlegen. Aber wie kommt man eigentlich auf die Quersummenregel für die Teilbarkeit durch 3, und wie kommt man auf die neue in der Vorlesung vorgestellte Regel zum Testen auf Teilbarkeit durch 33? Wir werden in dieser Vorlesung Restklassen kennenlernen und für diese eine Addition und Multiplikation einführen. Mit Hilfe dieser neuen „Maschinerie“ werden wir die Quersummenregel für Teilbarkeit durch 3 beweisen und können auch die neue Regel zum Testen auf Teilbarkeit durch 33 beweisen. 

Probevorlesung für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe

Dozentin: Dr. Kerstin Hesse

Vorkenntnisse: Mittelstufenstoff

Dauer: 90 Minuten

Beschreibung: Was sind die Lösungen von x^2 = -1 und x^2 + 4 = 0? In den reellen Zahlen haben diese Gleichungen keine Lösung. Daher erweitert man den Zahlbegriff und führt mit Hilfe der imaginären Einheit i, definiert durch i^2 = -1, die komplexen Zahlen ein. Geometrisch kann man sich die komplexen Zahlen als Punkte in einer (x,y)-Ebene vorstellen; die reellen Zahlen liegen dann alle auf der x-Achse. Wir lernen, wie man komplexe Zahlen addiert, subtrahiert, multipliziert und dividiert. Zum Abschluss zeigen wir, dass in den komplexen Zahlen jede quadratische Gleichung x^2 + a x + b = 0 (mit reellen Koeffizienten) nun mit Vielfachheit gezählt genau zwei komplexe Lösungen hat.

Netzwerke aus elektrischen Widerständen (R), Induktivitäten (L) und Kondensatoren (C) bilden das Rückgrat in jedem elektrotechnischen System. Ohne diese Netzwerke keine Energieversorgung, keine Handykommunikation, keine Pulsmessung. Aber, warum verhalten sich die Netzwerke so unterschiedlich? Wie kann ich ihr Verhalten beeinflussen? Was hat die Frequenz damit zu tun? Und, was schwingt eigentlich im Schwingkreis? Wir tauchen in dieser Probevorlesung, die sich aus Bausteinen einer meiner „realen“ Vorlesungen zusammensetzt, tief in die Theorie von exemplarischen Netzwerken ein, lernen ihr Verhalten zu verstehen und testen das neuerworbene Wissen abschließend am sogenannten Reihenschwingkreis.  

Morgens führt der erste Weg ins Badezimmer. Ein Blick in den Spiegel zeigt das Gesicht. Per Strahlungswärme wird z.B. die aktuelle Körpertemperatur erfasst, dazu bestimmt eine im Boden eingelassene Waage das momentane Gewicht und den Körperfettanteil. Eine Videokamera analysiert das körperliche Wohlbefinden anhand des Aussehens und stellt dabei einen leichten Gelbstich im Weiß der Augen fest. In der Vorlesung wird gezeigt, wie alltägliche Gegenstände in Zukunft auch medizinische Funktionen erfüllen und damit z.B. das Leben von älteren Menschen erleichtert wird.

Given the rapid pace of developments in computer vision and artificial intelligence (AI), as well as the availability of low-cost processors and (un)conventional sensors, robotics has been, and will continue to be, a game changer for our modern society. There are multiple companies investing billions of dollars in robotics, with differing authorities across the world exploring how they can adapt to the revolutionary research from robotics and AI. Our primary interest in this event is to introduce the basics of robotics and AI to the students. The event will begin with a introductory presentation about various robot types, and the importance of AI to make them smart. In the second part of the event, we will visit our laboratory and let a drone fly. The students will see what the requirements are when we make the drones fully autonomous.  

Der Nanotechnologie werden vielfach geradezu ‚magische’ Fähigkeiten zugeschrieben. In diesem Vortrag werden wir zunächst klären, was ‚Nanotechnologie’ überhaupt bedeutet. Dann werden wir darüber sprechen, was ‚nano’ eigentlich so besonders macht und welche außergewöhnlichen Eigenschaften man von extrem kleinen Teilchen und Strukturen erwarten kann. Abschließend werden wir einige Anwendungen von Nanotechnologie sehen und ausprobieren und dabei auch diskutieren, welche Erwartungen an diese Technologie für die Zukunft realistisch sind.

Dozent: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid

Der Nanotechnologie werden vielfach geradezu ‚magische’ Fähigkeiten zugeschrieben. In diesem Vortrag werden wir zunächst klären, was ‚Nanotechnologie’ überhaupt bedeutet. Dann werden wir darüber sprechen, was ‚nano’ eigentlich so besonders macht und welche außergewöhnlichen Eigenschaften man von extrem kleinen Teilchen und Strukturen erwarten kann. Abschließend werden wir einige Anwendungen von Nanotechnologie sehen und ausprobieren und dabei auch diskutieren, welche Erwartungen an diese Technologie für die Zukunft realistisch sind.

Berechtigte und unberechtigte Kritik an Kunststoffen, Werkstoff und Wertstoff Kunststoff, Herstellung von Kunststoffprodukten. In diesen 1,5 stündigen Veranstaltungen führen wir die Schüler durch unterschiedliche Stationen, um einen Einblick in die Kunststofftechnik zu geben. Mögliche Stationen sind Blasfolienanlage, Spritzguss, 3D-Druck, Prüflabor und Fügen von Kunststoffen, die nach Bedarf vorgestellt werden. 

Jeder von uns ist täglich mit einem Kraftfahrzeug unterwegs. Sei es in einem Auto, einem Bus oder auch in der Bahn. Nur wenige machen sich wirklich Gedanken darüber, wie viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit in jeder einzelnen Komponente der Struktur steckt, um unseren Mobilitäts- und Sicherheitsansprüchen gerecht zu werden. Jedes Detail ist durchdacht und zahlreiche Schadensszenarien durchgespielt.
In der Vorlesung werden Anforderungen an moderne Karosserien vorgestellt. Dazu gehören z.B. eine hohe Crashsicherheit und eine möglichst geringe Masse um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Daher wird der Frage nachgegangen, welche Werkstoffe für den Leichtbau und die Crashsicherheit optimal geeignet sind und wie deren Verhalten in Simulationen abgebildet werden kann. Außerdem wird dargestellt, wie komplex Fertigungsverfahren aussehen, die geeignet sind, tausende Bauteile pro Tag herzustellen.

Die Chemie hat in der Bevölkerung oft den schlechten Ruf, Mensch und Umwelt zu schaden. Dagegen wird die schützende und entlastende Rolle der Chemie selten wahrgenommen. Mit dieser Probevorlesung werden Prozesse und chemische Verfahren vorgestellt und beleuchtet, die Mensch und Umwelt schützen sollen. Alltäglich gegenwärtige Reaktionen wie in der Mobilität und der Abgaskatalyse kommen darin vor, aber auch aktuelle Forschungsgebiete wie die Nutzung von Sonnenlicht zur Herstellung von chemischen Roh- und Treibstoffen. Die Definition von Nachhaltigkeit wird hierbei im Mittelpunkt stehen, da dieser Begriff oft – leider auch zu Unrecht – im Alltag gegenwärtig ist.

Informations- und Kommunikationstechnologien sind bedeutsame Triebfedern für heutige Vorgehensweisen in der Produktentstehung. Von der Ideenfindung über die Konstruktion neuer Produkte bis hin zum Management über ein Produktleben – Software verändert Vorgehen und schafft neue Möglichkeiten für den Menschen im Umgang mit komplexen Aufgaben. Immer wieder beeindruckend ist dabei die Geschwindigkeit der Weiterentwicklung: Noch vor einigen Jahren wären professionelle Zeichenprogramme (CAD) auf Laptops, die Berechnung von 3D-Modellen auf einfachen PCs oder der mobile Zugriff auf Produktdaten undenkbar gewesen. Der Vortrag zeigt diese Entwicklung und gibt einen Einblick in heutige Anwendungsbereiche der digitalen und virtuellen Produktentstehung.

Die Umformtechnik ist heute oftmals der Schlüssel für die effiziente und ressourcenschonende Herstellung innovativer, neuartiger Produkte mit hohem Gebrauchswert. Am Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik arbeiten wir intensiv an einer Weiterentwicklung der Produktionstechnik und hier insbesondere der Umformtechnik. Dabei konzentrieren wir unsere Forschungstätigkeiten auf die Untersuchung und Auslegung von Prozessen, Werkzeugen und Maschinen zur flexiblen und effizienten Fertigung von Bauteilen aus Blechen und Profilen.

Durch die Vernetzung von Polymeren entstehen neue Materialien mit vielseitigen Eigenschaften. Darunter findet man z.B. elastische Gummis, Superabsorber und sogenannte Smarte Polymere. In der Vorlesung werden Beispiele aus der Lebenswelt vorgestellt und die Gründe für ihre Eigenschaften auf molekularer Ebene erklärt.

Probevorlesung für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe

Dozentin: Dr. Kerstin Hesse

Vorkenntnisse: Mittelstufenmathematik

Dauer: 90 Minuten

Beschreibung: Aus dem Film "Die Vermessung der Welt" weiß man, wie Carl Friedrich Gauß den Wert n(n+1)/2 der Summe der natürlichen Zahlen von 1 bis n schon als kleiner Schüler elegant berechnete. Wie aber beweist man eine (erratene) Formel für die Summe der dritten Potenzen der natürlichen Zahlen von 1 bis n, und wie beweist man allgemeiner mathematische Summenformeln, Ungleichungen und Teilbarkeitsbeziehungen, die für alle natürlichen Zahlen gelten? − In dieser interaktiven Vorlesung lernt ihr, wie man solche mathematischen Aussagen mit dem Prinzip der vollständigen Induktion beweisen kann. Dabei werdet ihr auch selber einfache Beweise mit vollständiger Induktion durchführen.       

Probevorlesung für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe

Dozentin: Dr. Kerstin Hesse

Vorkenntnisse: Mittelstufenstoff

Dauer: 90 Minuten

Beschreibung: Angenommen in einem Hotel gibt es unendlich viele mit den natürlichen Zahlen durchnummerierte Zimmer, die alle belegt sind. Kann man dann noch einen, mehrere oder sogar unendlich viele weitere Gäste in dem Hotel unterbringen, indem man den bereits vorhandenen Gästen gegebenenfalls andere Zimmer zuweist? – Diese überraschende und paradox klingende Frage hat mit dem Begriff der Abzählbarkeit zu tun. Wir lernen in dieser Probevorlesung abzählbare und überabzählbare Mengen kennen und werden beweisen, dass die rationalen Zaheln abzählbar und die reellen Zaheln überabzählbar sind. Unter anderem werden wir dann auch die oben formulierte Frage beantworten können.

Die Umformtechnik ist heute oftmals der Schlüssel für die effiziente und ressourcenschonende Herstellung innovativer, neuartiger Produkte mit hohem Gebrauchswert. Am Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik arbeiten wir intensiv an einer Weiterentwicklung der Produktionstechnik und hier insbesondere der Umformtechnik. Dabei konzentrieren wir unsere Forschungstätigkeiten auf die Untersuchung und Auslegung von Prozessen, Werkzeugen und Maschinen zur flexiblen und effizienten Fertigung von Bauteilen aus Blechen und Profilen.

Probevorlesung für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe

Dozent: Prof. Dr. Martin Kolb

Vorkenntnisse: Elementare Stochastik

Dauer: 60 Minuten (Online)

Beschreibung: Unter "Gesetz der kleinen Zahl" versteht man die folgende Frage: Wie viele "Erfolge" hat man typischerweise in einem Experiment mit sehr vielen Versuchen, wobei jedes einzelne Experiment kleine Erfolgswahrscheinlichkeit hat. Wir werden uns mit dieser Frage sowohl theoretisch auseinandersetzen, aber auch mögliche interessante Anwendungen diskutieren, die von einem Werbespot für eine amerikanische Biermarke bis hin zu Bombeneinschlägen in London reichen.

Ohne Extraktion könnten wir unseren morgendlichen Kaffee nicht genießen, ohne Destillation würde das Hochprozentige auf der Party fehlen und die Luft, die wir atmen, wird mittels Absorption sauber gehalten. In dieser Veranstaltung gewinnen die Schülerinnen, anhand von Beispielen aus dem täglichen Leben, Einblicke in die Grundverfahren der Fluidverfahrenstechnik.

Moderne Leichtbau-Karosserien leisten durch ihr Multi-Material-Design einen wesentlichen Beitrag zur umweltschonenden Mobilität. Ein entscheidender Schlüssel der neuen Karosserieentwicklung sind dabei sichere, wirtschaftliche und werkstoffgerechte Fügetechnologien. Im Rahmen der Herbstuni gewährt das Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) interessierten Schülerinnen Einblicke in Neu- und Weiterentwicklungen mechanischer, klebtechnischer und thermischer Fügetechniken für das Verbinden von neuen Leichtbauwerkstoffen in der Mischbauweise für die automobile Massenproduktion.