Passive Bauelemente Magnetics für GaN und SiC

Defizite bei der Ausbildung der Ingenieure?

Auf der APEC behauptete Dr. Ray Ridley bei seiner Keynote, dass US-amerikanische Universitäten lediglich 26 Minuten auf Kondensatoren und gerade einmal fünf Minuten auf Induktivitäten verwenden (siehe »GaN und Magnetics im Brennpunkt«; DESIGN&ELEKTRONIK 04/2016, S. 62ff.). Ist das Schwarzmalerei? Ist das hierzulande auch so? Was müsste aus Ihrer Sicht bei der Ausbildung geschehen?

Dr. Jörn Schliewe: Ich stimme dem nicht zu, zumindest nicht für Deutschland. Meine Erfahrung ist, dass wir sehr gute Universitäten und Fachhochschulen mit einer sehr guten Ausbildung haben. Ich kann mir nicht vorstellen, dass es bei uns so wenig Zeit ist, wie Herr Ridley behauptet. Wenn ein Student nach dem Grundstudium sich der Digitaltechnik zuwendet, dann ist sein Analog-Wissen naturgemäß eher klein.

Als Hauptproblem sehe ich, dass die Zahl der Studenten generell zu niedrig ist. Pro Jahrgang hat eine Universität etwa hundert Studenten der Elektrotechnik. Diese teilen sich nach dem Hauptstudium wiederum in vielleicht zwanzig Spezialisierungsrichtungen auf. Dann kann man sich ausrechnen, wie viele übrig bleiben. Hinzu kommt noch die Frage, was den jungen Leute so vorschwebt: Ist es eher die Digitaltechnik mit Richtung Programmierung oder ist es die Analogtechnik? Aus meiner Sicht müsste mehr dafür getan werden, die gesamtgesellschaftliche Bedeutung der Leistungselektronik in den Vordergrund zu rücken, schon bevor sich die Schüler für ein Studium entscheiden.

Geschadet hat meiner Meinung nach auch, dass die Marke »Diplom-Ingenieur« quasi abgeschafft wurde. Viele Hochschulen führen ihn ja deshalb auch wieder ein. Gerade viele FH-Studenten sind frustriert, weil sie sich nur noch »Bachelor« nennen dürfen.

Oliver Opitz: Es gibt ein gewisses Wissenslevel bei den Absolventen. Das Grundstudium vermittelt die Basics, und darauf aufbauend werden die komplexesten Berechnungen gemacht. Aber eine Vermittlung des realen Verhaltens oder des realen Aufbaus solcher Bauelemente kommt zu kurz. Daher haben wir die Bücherserie »Trilogie der induktiven Bauelemente« herausgegeben, die wir teils kostenfrei an Hochschulen verteilen. Wir wollen dieses Wissen vermitteln, aber nicht aus rein mathematischer Sicht, sondern aus technisch praxisorientierter. In diesen Büchern zeigen wir das Design unserer Bauteile bis hin zur Frage: Wie setzte ich sie in der Anwendung ein? Diese Bücher geben wir auch in Bewerbungsgesprächen her und schauen uns dann beim zweiten Gespräch an, ob der Bewerber sich vielleicht mit einem Kapitel näher beschäftigt hat.

Es fehlt ein bisschen so am »Sex Appeal« und auch bei den Professoren, sich mal nach vorne zu wagen und zu sagen: »Nicht nur Digitaltechnik oder Programmierung ist toll, sondern auch mal zum Beispiel Wärmeleittechnik«. Einfach mal ins Labor gehen und ausprobieren, wie heiß ein Ferrit werden kann oder mit einem »Dremel« eine eigens entworfene Kernform testen.

Philipp Stürmer: Warum sich die überwiegende Mehrzahl der Elektrotechnikstudenten nach dem Grundstudium der Digitaltechnik und Programmierung zuwenden, liegt meines Erachtens daran, dass sie im täglichen Leben viel mehr Berührungspunkte damit haben als mit Analogtechnik und Leistungselektronik.

Ich stelle fest, dass wir bei Kundenbesuchen den jungen Ingenieuren beinahe schon Einführungskurse in die Analogwelt geben müssen. Eine Spule ist eben nicht das im Schaltplan eingezeichnete idealisierte Bauelement. Und junge Ingenieure stehen dann auf einmal vor den alltäglichen Problemen wie Verluste, Wärmeabfuhr, Schock und Vibration.

Die Grundausbildung an deutschen Hochschulen ist gut. Vielleicht aber denkt der ein oder andere Professor: »Wenn sich ein Student nicht für mein Spezialgebiet interessiert, dann braucht er gar nicht zu kommen«. Ich finde, sie sollten sich offensiver um die Studenten bemühen.

Norbert Pieper: Beleuchten wir das Ganze mal betriebswirtschaftlich. Was ist der größte Markt in der Elektrotechnik? Induktivitäten alleine haben ein Marktvolumen von sechs Milliarden Dollar. Diskrete Halbleiter stehen bei zwanzig Milliarden, und da sind die Mikroprozessoren noch nicht mitgerechnet. Vor diesem Hintergrund muss sich ein Professor natürlich auch am Markt orientieren und dann überlegen, in welche Richtung er die Studenten steuern muss.

Sehen wir uns nur an, wie wenig Fortschritt es bei passiven Bauelementen in den letzten zwanzig Jahren gegeben hat und wie viel Fortschritt es im gleichen Zeitraum bei den Halbleitern gegeben hat. Bei den Induktivitäten gab es am wenigsten Fortschritt; nur die Eisenpulverkerne kamen durch den vermehrten Einsatz von DC/DC-Wandlern auf. Einen Trafo mit Weicheisen- oder Ferritkern gibt es schon seit mindestens hundert Jahren! Ein bisschen anders sieht es bei Kondensatoren aus; da hatten wir in den letzten zwei Jahrzehnten die Tantals und die MLCCs. Und wenn man sich dann die Feldrückläufer ansieht, so sind meistens Kondensatoren schuld an den Ausfällen. Also müssen Ingenieure mehr über die wissen als über Induktivitäten. Und das bildet sich auch in den Lehrinhalten der Hochschulen ab.

Philipp Stürmer: Und wenn Studenten ihre berufliche Zukunft planen, dann stehen da eher nicht Firmen wie Vishay, Würth oder Epcos im Vordergrund. Sie wollen lieber zu Google, BMW oder auch zu Infineon.

Dr. Jörn Schliewe: Aber da liegt es dann in der Verantwortung unserer Branche, an die Universitäten in der Umgebung heranzutreten und Exkursionen und Werksbesichtigungen anzubieten. Klar kann man Induktivitäten auch mit einem Satz abhandeln, aber aus wissenschaftlicher Sicht gibt es da noch so viel zu erforschen; es gibt zum Beispiel immer noch kein allgemeingültiges Modell für Magnetmaterialien.

Dr. Peter Friedrichs: Zudem gilt es, den Wissensstand, den wir uns erarbeitet haben, aufrechtzuerhalten und das Wissen der Spezialisten an den Nachwuchs weiterzugeben. Professor Albach aus Erlangen beispielsweise wird uns auch nicht über seine universitäre Laufbahn hinaus erhalten bleiben, und da besteht die reale Gefahr, dass sein ganzes Know-how mit dem Weggang wegbricht. Warum? Weil sich die Universität bis heute nicht dafür entscheiden konnte, diesen Schwerpunkt, diese Kompetenz für die Zukunft zu berücksichtigen. Da kommt dann vielleicht wieder ein neuer Digital-Professor – ohne das jetzt per se abzuwerten –, aber das spezifische Wissen ist dann eben weg. Im Rahmen der ECPE und dem Cluster Leistungselektronik diskutieren wir sehr intensiv, wie diese Kompetenz aufrechterhalten werden kann.

Dr. Jörn Schliewe: Die ECPE ist ein hervorragendes Sprachrohr, um den Stellenwert der Leistungselektronik herauszukehren. Darüber hinaus bietet die ECPE auch Schulungen und Kurse an, bei denen zum Beispiel Professor Albach mitwirkt. Da kann man eine ganze Menge an Wissen und Erfahrung kostengünstig abgreifen.

Vielen Dank für Ihre Zeit und die offene Diskussion.

Das Gespräch führte Ralf Higgelke