Lehre und Forschung bei etit im Wandel

In der Lehre haben wir uns von einem einzigen Diplom-Studiengang Elektrotechnik mit acht Vertiefungsrichtungen in den 26 Jahren seit 1997 bis 2023 in mehrere zweiteilige Studiengänge (getrennt in Bachelor- und Masterstudiengang) erweitert. Dieser enorme Ausbau des Lehrangebots bei nur geringfügig erhöhter Professor:innen- und Mitarbeiter:innenzahl war meines Erachtens nur durch eine massive Ausweitung der digitalen Unterstützung des Verwaltungsaufwands realisierbar.

In der Forschung hat die Drittmittelfinanzierung gegenüber der Landesmittelünterstützung in den 26 Jahren massiv zugenommen Dadurch musste das Eigeninteresse an Forschungsthemen natürlich in gewissem Maße den Interessen der Geldgeber:innen untergeordnet werden. Im positiven Sinn sind dadurch aber viele neue Forschungsthemen hinzugekommen (z. B. Medizintechnik, Methoden der künstlichen Intelligenz für elektrotechnische Anwendungen, neue Materialanwendungen für die Elektro- und Informationstechnik), ohne dass die „alten“ Themen an Bedeutung eingebüßt hätten. Die Herkunft der Doktorand:innen ist deutlich internationaler geworden, unter anderem auch weil inländischer Nachwuchs rar ist.

Da gibt es eine ganze Reihe: Erstens, wurden drei Fachbereiche – 17 (Energietechnik), 18 (Kommunikationstechnik) und 19 (Datentechnik) – in einem einzigen Fachbereich vereinigt, dem heutigen Fachbereich 18 (Elektrotechnik und Informationstechnik, kurz etit). Damit verbunden waren verschiedene Herausforderungen, etwa eine geänderte Finanzierung der Fachgebiete, sowie jüngst die Erweiterung um mehrere Professorenstellen im Bereich der Medizintechnik.

Zweitens, die Umstellung der TU Darmstadt zu einer autonomen Universität mit Hoheit in allen Finanz- und Verwaltungsbereichen, wodurch z.B. ich nicht mehr Beamter des Landes Hessen, sondern Beamter der TU wurde, von der ich nun meine Pension ausgezahlt bekomme.

Drittens, massive Änderungen in der Lehre wie die Umstellung des Diplomstudiums auf das Bachelor- und Master-System, die Einführung von Akkreditierungen und Reakkreditierungen der Studiengänge alle fünf Jahre, außerdem die Einführung der neuen interdisziplinären Studiengänge Mechatronik (gemeinsam mit dem Maschinenbau) Informationssystemtechnik (gemeinsam mit der Informatik). Medizintechnik (gemeinsam mit der Medizin an der Goethe-Universität Frankfurt, Energy Science and Engineering (gemeinsam mit verschiedenen Fachbereichen der TU) sowie der internationalen Master-Studiengänge Information and Communication Engineering und Electrical Power Engineering. Letzterer wurde mittlerweile wieder eingestellt.

Viertens, die Einführung der Juniorprofessor:in-Position, was zur Folge hatte, dass der Karriereweg „Habilitation“ ein Stück weit an Bedeutung eingebüßt hat.

Fünftens, wurden seit 1997 enorme Mittel in die damals dringend erforderliche bauliche Sanierung der TU Darmstadt, die kurz davor noch TH Darmstadt hieß, investiert – mit zahlreichen Neubauten wie der ULB, dem Bauingenieur-Zentrum, dem Hörsaalzentrum und neuen Laboren auf der Lichtwiese, dem etit-Dekanatsbau, dem Welcome-Hotel und dem Karo5, dem Neubau daneben mit dem Studierenden-Cafe oder dem nun in Arbeit befindlichen Bau für internationale Begegnung. Daneben wurde zahlreiche Gebäude umfangreich renoviert, etwa die Otto-Berndt-Mensa, das Schloss für die neue Universitätsleitung und – unser Institut selbst betreffend – unser Laborgebäude, damit es nach 20 Jahren endlich nicht mehr in unsere beiden Labore hereinregnet.

Ich bleibe hier bei meinem Fachgebiet Elektrische Energiewandlung. Hier sehe ich vier Meilensteine. Die Energiewende mit der Einführung moderner Windgeneratortechnik bis hin zu heute 16 Megawatt (von damals ca. 0.5 Megawatt) mit ca. 6 Tonnen Magnetmaterial in einem getriebelosen 12 Megawatt-Generator und einer Windturbinenhöhe von 80 Prozent des Eiffelturms – wobei wir bei mehreren Industrieprojekten mitgewirkt haben, so an der Auslegung eines großen Unterwasser-Gezeitengenerators im Megawatt-Bereich für den Unterseebetrieb vor der schottischen Küste mit zwei deutschen Industriepartnern.

Die dritte Welle der Elektromobilität, nachdem die erste in den 1980-Jahren und die zweite in den 1990-er Jahren wieder versandete. Die spezielle Entwicklung der hochkompakten E-Motoren mit neuartigen Hair-Pin-Wicklungen, speziellen Kühlverfahren mit Öl oder Glykol, neuartiger Rotorgestaltung mit Reluktanzeffekten und Magneten und einer neuen Recycling-Strategie haben wir mit Projekten begleitet. Dazu haben wir mehrere multidisziplinäre Großprojekte mit dem Fachbereich Maschinenbau und der Industrie durchgeführt. Gerne erinnere ich mich an die Gestaltung von E-Bikes als Projektseminare mit Studierenden, als die E-Bikes noch in einer frühen Entwicklungs- und Forschungsphase waren.

Die Digitalisierungswelle Industrie 4.0 mit ihrer mechatronischen Durchdringung von Leistungselektronik, E-Motoren und Getrieben für baukastengerechte Plug-and-Play-Anwendungen. Dies brachte neue Probleme im vernetzten System mit parasitären hochfrequenten Störströmen, die in Motor und Getriebe die Kugellager zerstörten und im E-Motor die Wicklungsisolation. Hier konnten wir durch das Gründen einer langjährigen multidisziplinarisch aufgestellten Industrie-Universität- Forschergruppe zahlreiche Arbeiten zu den Parasitäreffekten mit teilweise mehrjährigen Dauerversuchen in unserem Labor bearbeiten und langjährig eine DFG-finanzierte Forschergruppe mit vier Professuren aus dem Fachbereich betreiben.

Hochdrehzahlantriebe mit Magnetlagerung: Bei mehreren Projekten unter anderem mit der hessischen Industrie haben wir Antriebe konzipiert, theoretisch untersucht und praktisch im eigenen Labor optimiert, die es für größere Leistungen bis ca. 40 kW bei Drehzahlen bis 60.000 pro Minute gestatten, die angetriebenen Kompressoreinheiten so klein wie ein Abgasturbolader-Flügelrad zu gestalten. Die Magnetlagerung rückte damit aus ihrem speziellen Nischendasein in die breitere Anwendung, verschleißfrei, verlust- und geräuscharm hohe Leistungen aus einem kleinen Motor- und Kompressorvolumen herauszuholen, was wir auch auf der Hannover Messe Industrie zeigen konnten. Gemeinsam mit dem Maschinenbau haben wir als forschende Gruppe von vier Professuren die integrierte Motor-Pumpen-Gestaltung vorangetrieben.

In der Lehre gab es drei große Herausforderungen: Wie kann bei ständig steigendem Wissensvolumen, aber begrenzter Lehrstundenzahl, den jungen Menschen das aktuelle Wissen der elektrischen Energiewandlung fundiert und doch kompakt übermittelt werden? Meine Lösung: entsprechende Skripte und Literatur zum Selbststudium.

Wie können die überwiegend mit Laptop und Handy aufgewachsenen jungen Menschen sinnvoll an Messtechnik, konstruktives Gestalten, Laborexperimente auch bei hohem Strom, hoher Spannung, hoher Leistung und Drehzahl mit all ihrem Gefährdungspotential herangeführt und begeistert werden? Meine Lösung: Durch Hands-on-Workshops und Design-Projekte. Dafür ist natürlich die entsprechende, kostspielige Ausstattung nötig.

Wie kann im Studium die Verbindung zur späteren beruflichen Praxis frühzeitig hergestellt werden, nachdem die verpflichtenden beruflichen Praktika im B.Sc. und M.Sc. abgeschafft wurden? Meine Lösung: Lehrbeauftragte aus der Industrie. Dazu Lehrbeauftragte von Partneruniversitäten, um eine möglichst große Breite an Themen in der Lehre abzudecken.

In der Forschung sehe ich vier Herausforderungen: Das theoretische Durchdringen technisch relevanter Fragestellungen. Beispielsweise welche Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn der Antrieb des ICE-Hochgeschwindigkeitstriebzugs von der herkömmlichen Asynchron- auf die innovative Magnettechnologie ungestellt wird?

Die wissenschaftlich fundierte Teilhabe an industriellen Großprojekten mit neuartigen Entwicklungen, etwa die Entwicklung permanentmagneterregter Generatoren ohne Getriebe für die Energiewende.

Das Vorantreiben technisch-innovativer Ideen, so dass sie praxistauglich werden. Hier ist etwa die Weiterentwicklung des „lagerlosen“ E-Motors zu größeren Leistungen zu nennen. Bei diesem Prinzip verschwindet das Magnetlager für das magnetische Schweben; der E- Motor selbst übernimmt diese Schwebefunktion. Wir haben dazu Prototypen gebaut, um sie im eigenen Labor experimentell zu überprüfen.

Die Entwicklung von technisch machbaren Konzepten für den energiesparenden Einsatz neuer Technologien für die elektrische Energiewandlung, zum Beispiel. die Verwendung der seit zehn Jahren weiterentwickelten Hochtemperatur-Supraleiter der zweiten Generation als Bandleiter für die elektrischen Wicklungen in E-Maschinen für Windgeneratoren oder das elektrisch unterstützte Fliegen.

Für deren Ausbildung bin ich eingestellt worden, also waren und sind sie die zentrale Personengruppe, für die ich täglich „auf die Arbeit“ gefahren bin. Mit vielen habe ich bei den jährlichen „1-Wochen-Exkursionen“ der Energietechnik nähere Bekanntschaft geschlossen, und so auch einige als Mitarbeiter:innen gewinnen können, obwohl unser Anspruch „Theorie und Labor“ im Durchschnitt viel Arbeit bedeutet, was sich herumgesprochen hat.

Als Sprecher der früheren Vertiefungsrichtung „Allgemeine Elektrotechnik“, des früheren „EPE-Studiengangs“, als Sprecher der Vertiefung „Elektrische Energietechnik“ und der Vertiefung „Mechatronic Drives“, als Leiter des damaligen Lehr- und Studienausschusses des Fachbereichs etit (heute Studiendekan), als Studiendekan für die Berufslehrerausbildung und Umstellung dieses Studiums auf B.Sc.-M.Sc.-Kurse und als verantwortlicher Leiter der energietechnischen Lehrwerkstätte am Fachbereich für über 20 Azubis in dreieinhalb Lehrjahren habe ich viel Kontakt mit Studierenden und auch mit unseren Azubis gehabt, was mich jung gehalten hat.

Der engere Kontakt ergab sich für mich bei den früher noch verpflichtenden mündlichen Prüfungen, die sich als Teil der jeweiligen Gesamtprüfung an die schriftlichen Prüfungen unmittelbar angeschlossen hatten. Ab 2010 wurden diese mündlichen Prüfungen wegen Arbeitsüberlastung auf rein schriftliche Prüfungen umgestellt, so dass der persönliche Kontakt nunmehr bei den Seminarvorträgen, B.Sc.- und M.Sc.-Vorträgen, bei den Exkursionen und bei den HiWi-Arbeiten an unserem Institut stattfand.

Die Seminare zum Umbau eines Fahrrads zum E-Bike mit Probefahrt, die Advanced Design Projects mit Motorbau und Vermessung, aber auch das energietechnische Sommerfest mit Grillabend und die energietechnischen Exkursionen sind mir besonders gut in Erinnerung.

Gerne denke ich an die von unserem Institut organsierten Festkolloquien zu Ehren meines Amtsvorgängers und ehemaligem Vizepräsidenten der TU Darmstadt, Prof. Dr.-Ing. Egon-Christian Andresen und weiter an den Festakt zum 150. Geburtstags des Erfinders und E-Pioniers Michael von Dolivo-Dobrowolsky, der an der TU Darmstadt wirkte.

Zu meinem 60. Geburtstag wurde ich von unseren Mitarbeiter:innen mit einem wunderbar organisierten wissenschaftlichen Kolloquium im Lichtenberghaus überrascht, mit viel Publikum und vielen Ehemaligen als Referent:innen. Die Betriebsausflüge des Instituts in die nähere Umgebung in Hessen und in der Pfalz im Sommer und die Ausflüge zur Weihnachtsfeier im Winter zu den Weihnachts- und Christkindlmärkten sind ebenfalls unvergessliche Erlebnisse.

Die Ehrungen mit Preisen für tüchtige Studierende und Doktorand:innen unseres Instituts an der Universität, aber auch extern, etwa bei der industriellen SEW-Stiftung, beim VDE/ETG, bei der ICEM-Konferenz waren auch sehr erhebend und haben den qualitativ hochwertigen Gehalt unserer Leistungen bestätigt.

Die Erinnerungen an die Zeit mit Humboldtstipendiaten aus Montenegro und Nigeria, mit wissenschaftlichen Gästen unter anderem aus Rumänien, aus Österreich, Schweiz und Japan, und vor allem die gemeinsamen Doktorand:innenseminare mit dem E-Maschinen-Lehrstuhl der TU Dresden an vielen Orten in Deutschland und im Kleinen Walsertal in Österreich mit vielen Erinnerungsfotos werden mich begleiten.

Aber auch viele wissenschaftliche Erfolge an der TU selbst: gelungene Doktorprüfungen mit Auszeichnungen oder die Einweihung des von uns mit externer Hilfe und Finanzierung durch HSP2020 renovierten Studierendenlabors für E-Antriebe durch Kanzler Manfred Efinger vor fünf Jahren sind mir in guter Erinnerung.

Wer sich einer guten Sache verpflichtet und ihrem Fortschritt die Treue hält, sich durch Misslichkeiten welcher Art auch immer davon nicht abbringen lässt, sondern seinen einmal als richtig erkannten Weg beharrlich weiter geht, ohne große Ansprüche an die eigene Person zu stellen, der kann viel Gutes bewirken. Diese sehr allgemeine Erfahrung ist ein Lebensrezept, was unabhängig von einer speziellen Tätigkeit für mich Gültigkeit hat.

Bei meinem Nachfolger Prof. Dr.-Ing. Yves Burkhardt, der sowohl Universitäts- als auch Industriepraxis mitbringt, mit Forschungs-, Lehr- und Führungserfahrung, liegt die Zukunft der elektrischen Antriebssysteme an der TU Darmstadt in guten Händen. Forschungsthemen gibt es genug. Allein die Fortsetzung bereits angestoßener Themen ist lebensfüllend. Der Mangel an qualifiziertem Nachwuchs rückt die qualitativ auf hohem Niveau befindliche Lehre bei uns an eine für die moderne Gesellschaft strategisch wichtige Stelle.

Auf Grund des rasanten Welt-Bevölkerungswachstums und den damit verbundenen Herausforderungen der Versorgung, der starken Urbanisierung, der Wanderbewegungen, der steigenden Lebensansprüche vieler, ist eine rasch voranschreitende Technisierung unserer Menschheit nötig, um für all dies geeignete Lösungen zu finden. Mit einem „Zurück zur Natur wie Robinson“ wird das für die Allgemeinheit nicht möglich sein, sondern nur, wenn auch durch Unterstützung von findiger Ingenieursleistung die anstehenden Aufgaben bewältigt werden.

Für die jungen Leute von heute mit technisch-naturwissenschaftlichem Interesse ist damit ein weites und überlebenswichtiges Tätigkeitsgebiet umschrieben, so dass mir um die berufliche Zukunft unsrer Studierenden nicht bange ist – wenn sie bereit sind, sich den Herausforderungen zu stellen. Das gilt in ähnlichem Maß für alle, die im Erforschen technisch- naturwissenschaftlicher Zusammenhänge ihre berufliche Zukunft sehen.

Selbst wenn manche Fragestellungen nicht sofort ihre Anwendung in der Praxis zeigen, ist doch häufig durch ihre Bearbeitung ein Weg für neue Lösungen geebnet worden. Allerdings: Auch wenn immer mehr technische Hilfsmittel uns und damit den jungen Menschen von heute zur Verfügung stehen, um die Aufgaben zu lösen, wünsche und hoffe ich, dass das eigenständige Denken, das Herunterbrechen komplizierter Sachverhalte auf vereinfachte Grundschemata, das „Dahinter-Schauen“ und das „Verstehen-Wollen“ immer an erster Stelle stehen möge.

Und vor allem, dass ein gegenseitiger Respekt und eine gesunde Portion Demut dem Leben gegenüber stets und vor allem in den Herzen der Jungen wachen möge, so wie das hoffentlich auch bei uns Alten der Fall war, auch wenn man es vielleicht nicht immer sofort gemerkt hat.