Heureka - Schülerlabor E-Technik

Ziel des Workshops ist es, selbst eine WLAN-Antenne zu bauen! Die selbstgebauten Antennen können nach Abschluss des Seminars mit nach Hause genommen werden. So können die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die WLAN-Abdeckung zu Hause verbessern.

Der Tag beginnt mit einer Vorlesung über die Grundlagen der Antennentechnik. Nach einer kleinen Pause wird der Aufbau der Antenne erklärt, die die Teilnehmer daraufhin unter Anleitung selbst zusammen bauen. Den Abschluss bildet die professionelle Vermessung einiger Exemplare in der Antennenmesskammer des Institutes.

In der Mittagszeit ist ein gemeinsamer Mensabesuch geplant.

Wie wird ein Sprachsignal in einem Handy digital verarbeitet? Wie hört sich eine virtuelle Band räumlich an und wie erzeugt der Mensch Vokale? Diese und ähnliche Fragen werden im Rahmen eines vielseitigen Programms behandelt.

Der Workshop startet mit der Probevorlesung "Sprache in Bits und Bytes", in der unter
anderem durch die Analyse von Audio-Dateien erste Einblicke in den Bereich der digitalen Sprachverarbeitung vermittelt werden. Danach folgen Übungen am Rechner sowie eigene kleine Experimente, bei denen die Teilnehmer sich unter anderem mit der Klangbearbeitung mittels Autotune, einer virtuellen 3D-Musik-Band sowie Quantisierung und Verhallung beschäftigen. Höhepunkt ist der Besuch unseres IKS|Labs. Eine VR-Brille und 36 Lautsprecher versetzen die Schülerinnen und Schüler optisch und klanglich zwischen die Musiker des Aachener Sinfonieorchesters.

Ein begleitendes Quiz mit anschließender kleiner Preisvergabe dient als Anreiz, sich
spielerisch, aber intensiv mit den Themen auseinander zusetzen.

Das Auge ist ein mächtiges Sinnesorgan des Menschen: Mit einem kurzen Blick nehmen wir unsere Umgebung wahr und lassen sie von unserem Gehirn blitzschnell analysieren. Für Computer sind Bilder aber bloße Zahlenwerte, die erstmal keine Bedeutung haben. Wenn mein Auto wissen möchte, wo ein Fußgänger im Bild ist, oder welche Zahl jemand auf ein Blatt Papier geschrieben hat, muss er tiefer durchblicken. Das geht mit Deep Learning.

Nun hat der Computer gegenüber dem menschlichen Auge einen entscheidenden Vorteil. Der Computer kann tiefer blicken - zum Beispiel mit Röntgenstrahlen in das Innere von verschlossenen Überraschungseiern, und den Inhalt herausfinden ohne die Schale zu öffenen. Das geht mit der Computertomographie.

In diesem Workshop lernen die Schülerinnen und Schüler die Grundzüge der Computertomographie und des Deep Learnings kennen und anzuwenden.

Ohne Halbleiter funktioniert unsere moderne Informationstechnik nicht! Der Workshop startet mit einem Vortrag, der in die Herstellung, Funktionsweise und zukünftige Herausforderungen von zwei der wichtigsten Halbleiter-Bauelementen einführt: Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren und Solarzellen.

Dann folgt eine Laborführung, in der die Prozessierung von Bauelementen der Halbleitertechnologie mit Strukturgrößen bis in den Bereich von ca. 10 Nanometern gezeigt wird, d.h. in einer Ausdehnung, wie sie etwa Viren besitzen.

Je nach Verfügbarkeit der Geräte können die Schülerinnen und Schüler ein eigenes Experiment durchführen, wie beispielsweise eine Rasterelektronenmikroskopie-Aufnahme, eine Solarzellenschaltung oder anderes.

Im Rahmen des Workshops werden die Techniken der modernen Mikrochipherstellung anhand eines einfachen Beispiels demonstriert. Nach einer kurzen theoretischen Einführung in die Fotolithografie werden im Reinraumlabor die zuvor kennengelernten Prozesse vorgeführt. Dazu werden mehrere Bilder auf einen goldbeschichteten Siliziumwafer übertragen.

Im Anschluss werden die Anwendungsmöglichkeiten der Mikrotechnik anhand von im Institut entwickelten Systemen aus dem Bereich der biomedizinischen Technik vorgestellt.

Im Rahmen des Schüler-Workshops werden einige Themen rund um die Energiewende kurz vorgestellt. Anschließend wird gezeigt, wie in der Hochspannungshalle Blitze in unterschiedlichen Formen erzeugt werden können.

Das Institut für Hochspannungstechnik arbeitet schwerpunktmäßig im Bereich der Komponenten, Anlagen und Systeme der elektrischen Energieversorgung. Das Spektrum reicht von der Entwicklung neuartiger Systeme und Methoden bis zur Bewertung und Optimierung von Betriebsmitteln, Technologien und Energiesystemen.

Wichtige Hilfsmittel sind dabei mathematische Simulationen mit Softwarepaketen sowie experimentelle Untersuchungen. Aufgrund der engen Kooperation mit einer Reihe von  Forschungs- und Industriepartnern ist dabei ein enger Bezug zur Praxis gewährleistet.

Im Transportwesen, der Energieerzeugung- und Verteilung, der industriellen Antriebstechnik sowie vielen anderen Bereichen werden elektromagnetische Energiewandler in Form von Motoren, Generatoren und Transformatoren eingesetzt. Mit deren Erforschung und Weiterentwicklung beschäftigt sich das Institut für Elektrische Maschinen.

Im Rahmen der Veranstaltung werden Führungen durch die Versuchshallen angeboten, in denen auf verschiedenen Prüfständen elektrische Maschinen experimentell untersucht werden. Der Besuch eines 4MW Prüfstandes für Windenergieanlagen ist ebenfalls vorgesehen.

In Form einer kleinen praktischen Arbeit werden schaltungstechnische und elektronische Aspekte des Wissenschaftsbetriebes erläutert.