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Foto: Bodo Kremmin / LUH
Hier finden Sie die aktuellen Themen, die für studentische Arbeiten (Studien-, Bachelor-, Master- und/oder Diplomarbeiten) am IMR angeboten werden. Für genauere Informationen zu den einzelnen Themen wenden Sie bitte an den jeweiligen Ansprechpartner.
Aktuell ausgeschriebene Themen vom IMR
Fertigungsmess- und Prüftechnik
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Robuste Lasertriangulation durch neuronale Tiefenschätzung
Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
In rauen Umgebungen, wie sie in industriellen Prozessen mit Funken, Reflexionen oder starker Verschmutzung auftreten, wird die Genauigkeit optischer Messsysteme erheblich beeinträchtigt. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens, das neuronale Tiefenschätzung aus Monokularkameras mit der Lasertriangulation kombiniert, um die Linienextraktion während der Messung robuster zu gestalten.
Kernidee ist hierbei, dass mittels neuronaler Netze (z. B. MiDaS, DPT) Tiefenkarten aus voll ausgeleuchteten Aufnahmen vorhergesagt werden können. Diese Tiefeninformationen sollen zyklisch während der Lasertriangulationsmessung genutzt werden, um die erwartete Position der Laserlinie einzugrenzen und dadurch Ausreißer — etwa durch Mehrfachreflexionen, Rauch, Funken oder andere stochastische Störungen — gezielt zu unterdrücken sowie fehlende Messpunkte zu interpolieren.
Deine Aufgaben:
- Literaturrecherche zu neuronaler Tiefenschätzung und Lasertriangulation
- Implementierung und Test einer Prädiktionspipeline
- Vergleich mit bestehenden Verfahren (je nach Umfang)
- Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse
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Peter Shobowale, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
30823 GarbsenGebäudeRaum![]()
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Peter Shobowale, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon -
Neugestaltung eines optischen Messsystems zur Profilvermessung an Kautschukextrudern
Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur KI-basierten Regelung eines Kautschukextruders wird ein optisches Messsystem entwickelt, das mithilfe von Profilsensoren – bestehend aus Industriekameras und Linienlasern – die Geometrie des extrudierten Kautschukstrangs erfasst. Das Messsystem ist Teil des Sensorkonzepts und dient als Prozess-Rückführung für die KI-basierte Regelung. Das System ist prototypisch aufgebaut und bereits funktionsfähig und wird hinsichtlich Echtzeitfähigkeit weiterentwickelt.
Das bestehende System befindet sich in einem prototypischen Zustand und weist Optimierungspotenzial hinsichtlich konstruktivem Aufbau, Wartungsfreundlichkeit sowie thermischem Verhalten auf. Insbesondere die Zugänglichkeit des Messbereichs ist durch die aktuelle Sensoranordnung eingeschränkt und soll im Hinblick auf eine bevorstehende umfangreiche Messkampagne verbessert werden. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein überarbeitetes Sensor- und Systemdesign mit Fokus auf einer einseitigen Sensoranordnung konzipiert, prototypisch umgesetzt und unter thermischen sowie konstruktiven Gesichtspunkten evaluiert werden.
Deine Aufgabe:
- Analysiere zunächst das bestehende Messsystem und arbeite thermische sowie konstruktive Schwachstellen heraus. Dafür stehen dir das Messsystem und die zugehörigen CAD-Dateien zur Verfügung.
- Erarbeite auf Grundlage deiner Analyse ein neues Sensordesign. Dazu setzt du dich mit Industriekameras, Linienlasern und den entsprechenden Application Notes der Hersteller auseinander.
- Realisier dein Konzept. Nutze zunächst unsere 3D-Drucker, anschließend können wir einen Prototypen in unserer Feinmechanik-Werkstatt fertigen lassen.
- Untersuche dein Konzept mithilfe des Prototyps auf Sensor- und Systemebene unter verschiedenen Gesichtspunkten (z. B. Eigenaufheizung, Wärmeeintrag durch das Messobjekt, Zugänglichkeit, Stabilität, thermisches Verhalten und Umsetzbarkeit).
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
30823 GarbsenGebäudeRaum![]()
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon -
Entwicklung eines Kalibrierverfahrens für ein optisches Mehrkamerasystem
Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur KI-basierten Regelung eines Kautschukextruders wird ein optisches Messsystem entwickelt, das mithilfe von Profilsensoren – bestehend aus Industriekameras und Linienlasern – die Geometrie des extrudierten Kautschukstrangs erfasst. Das Messsystem ist Teil des Sensorkonzepts und dient als Prozess-Rückführung für die KI-basierte Regelung. Das System ist prototypisch aufgebaut und bereits funktionsfähig und wird hinsichtlich Echtzeitfähigkeit weiterentwickelt. Das System besteht aus radial angeordneten Profilsensoren mit überlappenden Sichtfeldern. Für den langfristigen Einsatz unter realen Produktionsbedingungen sollen schnelle und robuste Kalibrierverfahren entwickelt werden, um den Wartungsaufwand im Betrieb zu minimieren.
Deine Aufgaben:- Konzipiere und entwickle schnelle, praxisnahe Kalibrierverfahren für a) Einzelsensoren (Laser-zu-Kamera, Laser-Ebenenbestimmung) und b) das Gesamtsystem (Kamera-zu-Kamera-Extrinsics)
- Vergleiche zwei Kalibrierstrategien in Form von a) planaren Targets (z.B. Präzisions-Schachbrett) und b) 3D-Kalibrierkörper (z.B. ArUco-Würfel)
- Implementiere deine Ansätze in Python/OpenCV und entwickle einen reproduzierbaren Workflow (Toolbox + Anleitung)
- Evaluiere und vergleiche beide Ansätze anhand definierter Szenarien und Metriken (z.B. Rückprojektionsfehler, 3D-Abweichungen, Zeit-/Bedienaufwand)
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
30823 GarbsenGebäudeRaum![]()
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon -
Feature Engineering für Inline-Metrologie: Merkmalsextraktion aus Punktwolken, Temperaturdaten und Zeitreihen
Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur KI-basierten Regelung eines Kautschukextruders wird ein optisches Messsystem entwickelt, das mithilfe von Profilsensoren – bestehend aus Industriekameras und Linienlasern – die Geometrie des extrudierten Kautschukstrangs erfasst. Das Messsystem ist Teil des Sensorkonzepts und dient als Prozess-Rückführung für die KI-basierte Regelung. Das System ist prototypisch aufgebaut und bereits funktionsfähig und wird hinsichtlich Echtzeitfähigkeit weiterentwickelt.
Anhand der vorliegenden Rohdaten (unstrukturierte Punktwolken, Oberflächentemperaturen und Zeitreihen) sollen robuste Methoden entwickelt werden, um relevante Merkmale abzuleiten.Deine Aufgabe:
- Analysiere den Rohdatensatz, baue ein Datenverständnis auf und bereite die Daten auf (Bereinigung, Synchronisierung von Geometrie, Temperatur und Zeit).
- Definiere einen Feature-Katalog mit allen relevanten geometrischen, thermischen und zeitlichen Merkmalen.
- Entwickle Algorithmen, um die definierten Merkmale zuverlässig aus den Rohdaten abzuleiten.
- Fusioniere die Datentypen, insbesondere Thermo-Geometrie-Fusion.
- Analysiere die Merkmale über die Zeitreihe und glätte sie bei Bedarf.
- Evaluiere die Daten und führe eine Sensitivitätsanalyse durch.
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
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Paul-Felix Hagen, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon
Industrielle und medizinische Bildverarbeitung
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Nutzung von Topografiedaten zur Charakterisierung hybrider poröser Werkstoffe
Studien-/Masterarbeit
Motivation & Hintergrund
Poröse Materialien stehen aufgrund ihrer neuartigen Eigenschaften im Fokus aktueller Forschung. Ihre Entwicklung erfordert eine präzise volumetrische Vermessung und detaillierte Charakterisierung. Zu diesem Zweck wird das Material im Serienschnittverfahren schichtweise abgetragen, wobei die Topografie jeder Schnittfläche hochauflösend erfasst wird.
Um aus den Topografiedaten Informationen über das Probenmaterial zu gewinnen, soll eine volumetrische Rekonstruktion erfolgen. Hierbei werden Datenpunkte aus verschiedenen Messverfahren kombiniert, um ein möglichst genaues 3D-Modell zu erstellen. Auf Grundlage dieser Topografie- und Volumendaten werden Metriken zur Porosität sowie zur Beschaffenheit der Poren abgeleitet, welche eine Charakterisierung des Materials ermöglichen.
Ziel dieser Arbeit ist die volumetrische Rekonstruktion aus redundanten Topografiedaten. Hierzu sollen geeignete Methoden aus der Bild- und Punktwolkenverarbeitung angewendet werden. Aus dem rekonstruierten Volumenmodell sollen Metriken zur Charakterisierung der Probe abgeleitet werden.
Vorkenntnisse:
- Programmierkenntnisse (Python)
- Interesse an Punktwolken und 3D-Daten
- Interesse an Bildverarbeitung
- Motivation und eigenständiges Arbeiten
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Ansprechpartner der Arbeit
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Oumaima Guissem, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
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Oumaima Guissem, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon -
Konstruktion eines tomografischen optischen Systems für rückwirkungsfreie Strömungsmessung
Bachelorarbeit
Motivation & Hintergrund
Die Analyse von Strömungsfeldern ist eine zentrale Grundlage für die Optimierung technischer Bauteile. Dabei ist es essenziell, dass das Messverfahren die Strömung nicht beeinflusst. Ein Verfahren zur rückwirkungsfreien optischen Messung von dreidimensionalen Strömungsfeldern ist das tomografische Background-Oriented Schlieren (TBOS) Verfahren.
Bei TBOS wird das Feld anhand von Bildpaaren eines Targets mit und ohne Strömungseinfluss bestimmt. Hierbei kommen Algorithmen wie Optical Flow oder Particle Image Velocimetry (PIV) zum Einsatz. Aufgrund der geringen Verzerrungen muss das Target speziell an die verwendeten Algorithmen angepasst werden. Zudem erfordert der Afubau eine präzise und stabile Ausrichtung von Kamera und Target. Die Integration einer homogenen und leistungsstarken Hintergrundbeleuchtung stellt eine zusätzliche Herausforderung dar.
In dieser Arbeit soll ein Aufbau entwickelt werden, welcher eine stabile Positionierung des Targets mit einer flächigen, homogenen Hintergrundbeleuchtung kombiniert. Das Target soll auf die Anforderungen der verwendeten Bildverarbeitungsverfahren abgestimmt und dessen Eignung experimentell validiert werden.
Vorkenntnisse:
- Interesse an Konstruktion und experimentellem Arbeiten
- Interesse im Bereich der Bildverarbeitung
- Motivation und Fähigkeit zum eigenständigen Arbeiten
- Strukturierte und analytische Arbeitsweise
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Ansprechpartner der Arbeit
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Johannes Stegmann, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
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Johannes Stegmann, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Telefon -
Direkte tomografische Rekonstruktion inhomogener Brechungsindexfelder
Studien-/Masterarbeit
Motivation & Hintergrund
Die Analyse von Strömungsfeldern ist eine zentrale Grundlage für die Optimierung technischer Bauteile. Durch die Rückwirkung von Messystemen auf die zu beobachtenden Strömungsfelder werden diese gestört. Ein Verfahren zur rückwirkungsfreien optischen Messung von dreidimensionalen Strömungsfeldern ist das tomografische Background-Oriented Schlieren (TBOS) Verfahren.
TBOS basiert auf der Ablenkung von Lichtstrahlen in inhomogenen Brechungsindexfeldern. Durch den Vergleich von Referenz- und Ablenkungsaufnahmen lässt sich daraus das Brechungsindexfeld – und somit das Dichtefeld der Strömung – rekonstruieren. Dies erfolgt über einen tomografischen Kameraaufbau und bislang mittels klassischer Rekonstruktionsverfahren.
Ziel dieser Masterarbeit ist die Implementierung eines Verfahrens zur direkten Rekonstruktion gemäß Nicolas et al. In diesem Verfahren wird die Auswertung der Strahlablenkungen als ein komplexes Optimierungsproblem formuliert, welches auf raytracingbasierten Methoden beruht. Die direkte Lösung dieses Problems ermöglicht die unmittelbare Berechnung des Brechungsindexfeldes
Vorkenntnisse:
- Programmierkenntnisse (Python)
- Interesse an Punktwolken und 3D-Daten
- Interesse an Raytracing
- Motivation und eigenständiges Arbeiten
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Ansprechpartner der Arbeit
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Johannes Stegmann, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
30823 GarbsenGebäudeRaum![]()
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Johannes Stegmann, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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Einrichtassistenzsystem für Transferpressen auf KI-Basis
Einrichtassistenzsystem für Transferpressen auf KI-Basis
Motivation & Hintergrund
Die Einarbeitung mehrstufiger Umformwerkzeuge erfordet viel Know-How und kann bis mehrere Tage bis zu einzelnen Wochen dauern. Im Rahmen des SPP 2422 wird deshalb eine KI-basierte Methode entwickelt, die den Einrichter bei diesem Vorgang unterstützen soll. Hierzu wurde ein Werkzeug mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensorik konstruiert.
Die Datenverarbeitung soll im Rahmen einer studentischen Arbeit geschehen. Mögliche Themen für die Arbeit umfassen die Kalibrierung und Synchronisierung der unterschiedlichen Sensoren, die Rekonstruktion der geometrischen Features aus den 3D-Punktwolken und den Aufbau eines KI-Modells für die automatisierte Analyse des Einrichtungsprozesses.
Mögliche Aufgaben
- Bestimmung der Unsicherheiten im Messvolumen
- Kalibrierung der Laserebene anhand eines Kalibrierkörpers in allen drei Triangulationssensoren
- Transformation der Punktwolken in ein gemeinsames KOS
- Rekonstruktion der geometrischen Features aus den Punktwolken
- Analyse der Daten aus den Dauerversuchen
- Aufbau des KI-Modells für den Einrichtassistenten
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Ansprechpartner der Arbeit
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Malte Nagel, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
TelefonAdresseAn der Universität 1
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Malte Nagel, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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Multi-Kamera Objektverfolgung unter Zuhilfenahme von Deep-Learning Methoden
Studien-/Masterarbeit
Motivation & Hintergrund
Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll ein Trackingverfahren implementiert werden, das detektierte Objekte in einem Multikamera-Setup auf temporaler und spatialer Ebene eindeutig zuordnet. Ziel der Arbeit ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das anhand von Offlinedaten Bewegungsmuster der detektierten Objekte erstellen kann. Das System soll anhand unterschiedlicher Komplexitätsstufen der Offlinedaten – in Bezug auf Verdeckungen, Fehlklassifikationen und Bewegungsunschärfen – evaluiert werden.
Als Ausgangslage bzw. Eingangswerte für das Verfahren stehen unter anderem die folgenden Parameter zur Verfügung: erkannte Objektklassen, erkannte Keypoints, Objektpositionen aus vorherigen Frames sowie die aus einer Stereotriangulation ermittelte Objektlage im 3D-Raum. Mithilfe dieser Daten können Verfahren wie IoU Matching, Filtermethoden oder Deep-Learning- Methoden wie DeepSORT verwendet werden.Vorkenntnisse:
- Gute Programmierkenntnisse (bevorzugt Python)
- Vorerfahrung in der Bildverarbeitung
- Hohes Maß an eigenständigem Arbeiten
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Ansprechpartner der Arbeit
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Leon Wiese, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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Leon Wiese, M. Sc.Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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Iterative Geometrieadaption einer Referenzgeometrie anhand von triangulierten Merkmalspunkten
Iterative Geometrieadaption einer Referenzgeometrie anhand von triangulierten Merkmalspunkten
Motivation & Hintergrund
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird ein Systemdemonstrator für die Erfassung des Verschleißzustandes von Turbinenschaufeln entwickelt. Grundlage hierfür bildet ein Sensorkopf mit mehreren Industriekameras. Um die zeit- und kostenaufwändige Rekonstruktion der Oberfläche zu vermeiden, werden Bilddaten mit einem Referenzmodell der Turbinenschaufel fusioniert.
Ziel der Arbeit
In dieser Arbeit soll die bestehende Datenregistrierung verbessert werden, indem das Referenzmodell anhand von triangulierten Merkmalspunkten adaptiert wird. Im ersten Schritt erfolgt eine Vorauswahl der Punkte. Anschließend werden geeignete Optimierungsgrößen sowie Zwangsbedingungen ermittelt. Diese Größen und Bedingungen dienen als Grundlage für die iterative Anpassung des Netzwerks.
Ziel dieser Arbeit ist die theoretische Erarbeitung eines Verfahrens zur Geometrieadaption, sowie die anschließende Implementierung in die bestehende Datenverarbeitungsstruktur. Eine Validierung soll anhand von bestehenden Referenzmessungen erfolgen.
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Ansprechpartner der Arbeit
Regelungstechnik
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Im Bereich der Regelungstechnik werden aktuell keine studentische Arbeiten angeboten.
Im Bereich der Regelungstechnik werden aktuell keine studentische Arbeiten angeboten.
Akustik
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Im Bereich der Akustik werden aktuell keine studentische Arbeiten angeboten.
Im Bereich der Akustik werden aktuell keine studentische Arbeiten angeboten.
Betreuung von externen Arbeiten bei Unternehmen
Voraussetzungen
Das Thema der studentischen Arbeit muss zu den aktuellen Forschungsschwerpunkten des Instituts (Regelungstechnik, Akustik, Robotik, optische Messtechnik, Bildverarbeitung) passen und hinreichenden wissenschaftlichen Ansprüchen genügen.
Für die Betreuung einer Masterarbeit erwarten wir, dass Sie zuvor eine sehr gute studentische Arbeit am IMR angefertigt haben oder erfolgreich als wissenschaftliche Hilfskraft am IMR tätig waren.
Für die Betreuung einer Bachelor-/ Studienarbeit erwarten wir, dass Sie gute bis sehr gute Klausur-Ergebnisse in den IMR Vorlesungen vorweisen können und/oder erfolgreich als wissenschaftliche Hilfskraft am IMR tätig waren.
Vorbereitung
Identifizieren Sie die zu Ihrem Thema fachlich passende Arbeitsgruppe des IMR.
Kontaktieren Sie den jeweiligen Leiter der ausgewählten Arbeitsgruppe. Fassen Sie in Ihrer Anfrage die Eckpunkte Ihrer Arbeit (Unternehmen, grobes Thema) Zusammen. Nehmen Sie zudem Stellung inwiefern Sie die Voraussetzungen des IMR erfüllen.
Der Gruppenleiter wird Ihre Unterlagen prüfen und Ihnen Rückmeldung bezüglich einer möglichen Betreuung geben. Zudem wird der Gruppenleiter einen wissenschaftlichen Artikel vorbereiten, welcher im Vorbereitung auf das Gespräch zusammengefasst werden soll. Dies dient der Sicherung der wissenschaftlichen Qualität der Arbeit.
Bereiten Sie in Abstimmung mit der externen Institution eine detaillierte Aufgabenstellung als Entwurf und einen Zeitplan für die Durchführung der Arbeit vor.
Vereinbaren Sie einen Termin für ein Vorgespräch in Begleitung Ihres externen Betreuers, zu dem Sie eine detaillierte Aufgabenstellung und den Zeitplan ausarbeiten und mitbringen.
Verfahren während der Arbeit
Im Rahmen des Vorgesprächs muss das Thema vorgestellt werden, damit sichergestellt werden kann, dass die Aufgabenstellung den wissenschaftlichen Ansprüchen entsprechend der Prüfungsordnung genügt.
Zur Hälfte des Bearbeitungszeitraums ist eine Präsentation des Arbeitsumfangs und des Arbeitsfortschritts am IMR vorgesehen. Zum Ende der Arbeit wird eine Abschlusspräsentation erwartet.
