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Dienstag, Oktober 17, 2017
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Aktuelles aus der Angewandte Forschung

Elektromobilität, Materialien, Bionik, Medizintechnik, Erneuerbare Energien, Universität, Wissenschaft

Aus den Specials

  • Dach- und Fassadenelemente mit integrierten optoelektronischen Bauelementen

    fraunhofer0317 Das vom BMWI geförderte Verbundprojekt „Flex-G“ unter der Forschungsinitiative „ Energiewende Bauen “ ist kürzlich gestartet. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von Technologien zur Herstellung von transluzenten und transparenten Dach- und Fassadenelementen mit integrierten optoelektronischen Bauelementen. Im Fokus stehen dabei ein schaltbarer Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) und die Integration flexibler Solarzellen. Weiterlesen
  • Toolcraft unterstützt Hyperloop 2.0 Projekt der Warr e.V. an der TU München

    toolkraft0317 Die Idee des „Hyperloops“ stammt von Elon Musk, der nicht nur Paypal verwirklicht, sondern auch namhafte Firmen wie Tesla oder SpaceX gegründet hat. Jetzt geht der Traum vom schnellen Reisen in die nächste Runde: Dabei sollen Menschen in einer Kapsel mit Schallgeschwindigkeit (1200 km/h) in einer Vakuumröhre an ihr Ziel Weiterlesen
  • Würth Elektronik und Fela forschen gemeinsam an neuer Technologie

    wuerth0317 Trotz der der positiven Umsatzzuwächse innerhalb der Leiterplattenbranche ist davon auszugehen, dass die Konsolidierung noch nicht abgeschlossen ist. Leiterplattenhersteller müssen sich dem enormen Preisdruck asiatischer Hersteller, den steigenden Herstellungskosten in Europa und dem angespannten globalen Wettbewerbsumfeld stellen. Seit Anfang des Jahres vereint daher Würth Elektronik und Fela eine Entwicklungskooperation zur Weiterlesen
  • Dünnringlager in künstlichem Kniegelenk und E-Bike mit Automatikgetriebe

    rodriguez0217 Dünnringlager von Rodriguez erreichen trotz Miniaturisierung eine vergleichbare Leistungsfähigkeit und Lebensdauer wie normale Wälzlager. So lässt sich mit ihnen die Getriebeeinheit im Kniegelenk eines Exoskelettes ohne komplizierte und platzraubende Hilfskonstruktionen lagern. Zudem kommen sie in einem Fahrrad mit Automatikgetriebe zum Einsatz. Weiterlesen
  • Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien

    TUM0117 Forschungsbericht

    Akkus, deren Kathode aus einer Mischung aus Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium besteht, gelten derzeit als die leistungsfähigsten. Doch auch sie haben eine begrenzte Lebensdauer. Schon beim ersten Zyklus verlieren sie bis zu 10 % ihrer Kapazität. Woran das liegt und was gegen den darauffolgenden schleichenden Kapazitätsverlust unternommen werden kann, Weiterlesen

  • Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

    nanoscribe0117 Forschungsbericht

    Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden und das mit neuester 3D-Druck-Technologie von Nanoscribe realisieren.

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  • Prüfsystem für zukunftsweisende Composites-Forschung

    zwick10416 Im vergangenen Jahrzehnt hat sich die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der TU Chemnitz zu einer der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet des Leichtbaus entwickelt. Um den steigenden Prüfbedarf in immer neuen Anwendungsfeldern für Composites-Materialien decken zu können, hat sich die Professur SLK für ein fortschrittliches Prüfsystem von Zwick Roell Weiterlesen
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owl00312Titelstory

In fünf Querschnittsprojekten des Spitzenclusters OWL (Ostwestfalen-Lippe) stellen Forschungseinrichtungen anwendungsorientierte Ergebnisse der Spitzenforschung für die Unternehmen bereit. Dabei werden die Bereiche Selbstoptimierung, Mensch-Maschine-Interaktion, Intelligente Vernetzung, Energieeffizienz und System Engineering abgedeckt. Dieser Beitrag stellt die einzelnen Forschungsprojete vor:



Querschnittsprojekt Selbstoptimierung

Die Anforderungen an die Verlässlichkeit, Benutzerfreundlichkeit und Ressourceneffizienz von Produkten und Produktionssystemen steigen mit den Ansprüchen der Kunden an Qualität und Bedienung. Zur Vermeidung hoher Kosten muss dabei auch der Energieverbrauch reduziert werden. Hohe Optimierungspotenziale beim Energieverbrauch liegen in Verfahren der Selbstoptimierung (S.O.). Diese integrieren intelligentes Verhalten in die Systeme, so dass sich Geräte und Maschinen eigenständig an sich ändernde Betriebsbedingungen anpassen können. Beispielsweise kann ein S.O. Energiemanagement in Elektrofahrzeugen die verfügbare Energie in Abhängigkeit der Betriebssituation und unter Berücksichtigung konkurrierender Ziele, wie Komfortmaximierung gegenüber Reichweitemaximierung, verteilen.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Instrumentariums, das Methoden und Verfahren der Selbstoptimierung anwendergerecht verfügbar macht. Unternehmen können so dabei unterstützt werden, S.O. in die maschinenbaulichen Systeme von morgen zu integrieren.

Dazu werden Methoden und Verfahren der Selbstoptimierung in Form von Lösungsmustern verfügbar gemacht und in einer Datenbank bereitgestellt. Dazu gehören beispielsweise maschinelles Lernen und Kognition, intelligente Steuerungs-, Regelungs- und Datenverarbeitungskonzepte sowie mathematische Optimierungsverfahren. Die Ergebnisse werden zu einem ganzheitlichen Vorgehen für die Entwicklung von S.O.-Systemen zusammengeführt. Unternehmen des Spitzenclusters validieren und überführen sie in marktfähige Produkte und Produktionssysteme. Beispiele sind selbstoptimierende Großwäschereien, Haushaltsgeräte oder Fertigungsprozesse in Produktionsanlagen und Maschinenbau. Das Projekt leistet einen entscheidenden Beitrag für den Innovationssprung von mechatronischen zu selbstoptimierenden Systemen.

Querschnittsprojekt Mensch-Maschine-Interaktion

owl10312Da Produkte und Produktionssysteme immer mehr Technologien und Funktionen integrieren, steigt auch die Komplexität ihrer Bedienung. Benutzungsprobleme können dazu führen, dass Maschinen und Geräte ihre volle Funktion nicht entfalten. In der sogenannten Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) stecken noch enorme Entwicklungspotenziale, wie intuitive Bedienschnittstellen, die mit Hilfe von Gestik, Berührung, Sprache oder Blicken gesteuert werden können. Mit Verfahren der MMI können Bedienung, kognitive Beanspruchung und emotionale Erlebnisqualität optimal auf den Nutzer abgestimmt werden. Vor dem Hintergrund des demografischen Wandels sichern Assistenzsysteme und interaktive Robotik die Beschäftigung von älteren Arbeitnehmern, insbesondere hoch-qualifizierten Spezialisten.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung innovativer Methoden und Verfahren für intuitive Bedienschnittstellen von Produkten und Produktionssystemen. Unternehmen erhalten dadurch kompetente Unterstützung, um die Technologien der MMI in die maschinenbaulichen Systeme von morgen zu integrieren und deren Benutzungsfreundlichkeit zu steigern.

Dazu werden Methoden und Verfahren der MMI in Form von Lösungsmustern verfügbar gemacht und in einer MMI-Toolbox für die Anwendung bereitgestellt. Dazu gehören beispielsweise die Sprachinteraktion, die Gestensteuerung, die dem Tastsinn nachempfundene sogenannte Taktilsensorik, die Blickverfolgung, die virtuelle Realität sowie die interaktive Robotik. Darüber hinaus werden Richtlinien und Evaluationsmethoden für die Anwendung der Methoden und Verfahren erarbeitet, z. B. im Hinblick auf Ergonomie, Verhaltensmessung und kognitive Belastung des Benutzers. Die Ergebnisse werden im Rahmen eines MMI-Transfer-Labors etabliert. Die Clusterunternehmen validieren sie und überführen sie in marktfähige Produkte und Produktionssysteme wie lernfähige Produktionsroboter oder intuitive Selbstbedienungssysteme.

Durch das Projekt wird die Benutzerfreundlichkeit von Produkten und Produktionssystemen erheblich verbessert. Zudem lassen sich Effizienz und Qualitätssicherung in der Produktionstechnik und bei der Konfiguration, Wartung und Instandhaltung erheblich steigern.

Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung

owl30312Produkte und Produktionssysteme können nicht automatisch mit ihrer Umgebung interagieren und mit anderen Systemen kommunizieren. Werden beispielsweise an einer Produktionsanlage neue Komponenten angeschlossen, muss die ganze Anlage mit hohem Aufwand manuell neu eingestellt werden. Wie es gehen könnte, zeigt das Beispiel eines USB-Sticks, der sich beim Anschließen selbständig als neue Komponente am Computer implementiert (Plug-and-play). Diese Funktionalität soll auch für Geräte, Maschinen und Produktionsanlagen verfügbar gemacht werden. Dazu müssen die einzelnen Komponenten ihren eigenen Zustand und ihre Umgebung eigenständig analysieren. Intelligente Vernetzung ermöglicht dann selbständige Interaktionen zwischen den Komponenten.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Erarbeitung von Plug-and-play-Funktionalitäten für intelligente Geräte, Maschinen und Produktionsanlagen, indem Hard- und Softwarekom-ponenten entwickelt und auf einer Plattform bereitgestellt werden. Dabei sollen vor allem die Anforderungen des Zusammenwirkens unterschiedlicher Komponenten, die Verlässlichkeit und die Integrationsfähigkeit in ressourceneffiziente Geräte berücksichtigt werden.

Dazu wird eine Referenzarchitektur, d. h. eine Software-Schablone mit einheitlicher Terminologie und Schnittstellenadaptionen, entwickelt, die vielfältige Interaktionsszenarien in dynamischen und kooperativen Netzwerken unterstützt. Wiederverwendbare Kommunikationsmuster für die Vernetzung, Mechanismen zur Selbstkonfiguration sowie Verfahren zur Informationsverdichtung sind zu erarbeiten und in einer Implementierungsplattform zusammenzuführen. Die Unternehmen des Spitzenclusters validieren die Projektergebnisse und überführen sie in marktfähige Produkte und Produktionssysteme wie intelligente Automatisierungsgeräte. Durch die Projektergebnisse ist es in Zukunft möglich, dass Einzelkomponenten mit dem Umfeld interagieren und sich diesem autonom anpassen.

Querschnittsprojekt Energieeffizienz in intelligenten technischen Systemen

owl40312Einen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit hinsichtlich der Energieeffizienz leistet die Verbesserung der energetischen Wirkungsgrade der beteiligten Komponenten durch neuartige Technologien. Ein weiterer Ansatz führt über die Optimierung der Prozessführung, um den Bedarf an Energie für die Ausführung einer bestimmten Aufgabe insgesamt zu reduzieren. In einer Produktionsanlage werden hierzu beispielsweise miteinander kommunizierende Controller eingesetzt, die den Energiebedarf der Komponenten untereinander abstimmen. Auf diesem Gebiet besteht ein erheblicher Forschungsbedarf.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Instrumentariums für die effiziente und bedarfsgerechte Wandlung, Steuerung und Verteilung von Energie in der Produktion. Dabei geht es insbesondere um die Energiewandlung, das Energiemanagement in Anlagen und Geräten, die Stromversorgung der Unternehmen, die Effizienzsteigerung von Soft- und Hardwarekomponenten sowie die Ent- und Erwärmung.

Im Bereich der Energiewandlung werden Entwurfsverfahren für die Leistungselektronik von Anlagen und Geräten erarbeitet, um den Wirkungsgrad der eingesetzten Energie zu erhöhen. Für ein effizientes Energiemanagement in Produktionsanlagen werden eine Methodik zur optimierten Steuerung von Energieverbrauchern, -erzeugern und -speichern sowie die notwendige Automatisierungstechnik konzipiert. Zur optimalen Auslastung von elektrischen Industrienetzen werden Berechnungsverfahren bereitgestellt, mit denen Spannungsabfälle, Leitungsverluste und Netzrückwirkungen bereits bei der Planung berücksichtigt werden können. Weiterhin sind Konzepte zu erarbeiten, mit denen die Ressourceneffizienz von Hardware- und Softwarekomponenten evaluiert und verbessert werden können. Die Clusterunternehmen validieren die Ergebnisse und überführen sie in marktfähige Produkte und Produktionssysteme. Dies geschieht beispielsweise mittels effizienter Energiewandler für Elektrofahrzeuge, in einem intelligenten Energiemanagement in Haushaltsgeräten und mit der Realisierung eines dezentralen Kleinkraftwerks (Microgrid).

Querschnittsprojekt Systems Engineering

owl20312Intelligente Technische Systeme verbessern Benutzerfreundlichkeit, Verlässlichkeit und Ressourceneffizienz von Produkten und Produktionssystemen. Durch das Zusammenspiel unterschiedlicher Komponenten und Technologien entstehen hohe Anforderungen an den Produktentwicklungsprozess wie ein ganzheitliches Systemverständnis und die Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus. Dazu müssen unterschiedliche Disziplinen zu einer übergreifenden Entwurfssystematik zusammengeführt werden, was als Systems Engineering (SE) bezeichnet wird. Bislang gibt es auf diesem Gebiet jedoch nur Einzellösungen, es fehlt an einer ganzheitlichen Methodik.

Ziel des Forschungsprojekts ist die Erarbeitung eines Instrumentariums für die fachdisziplinübergreifende Entwicklung intelligenter Produkte und Produktionssysteme. Dabei geht es um eine ganzheitliche Methodik sowie die Bereitstellung von Werkzeugen und Erfahrungswissen.

Dazu wird ein Modell entwickelt, das ein disziplinübergreifendes Systemverständnis schafft und Basis für alle Entwurfsaktivitäten in den jeweiligen Disziplinen ist – insbesondere in Maschinenbau, Elektro- und Software- sowie Regelungstechnik. Auf dieser Grundlage werden Methoden zur Sicherung der Vereinbarkeit unterschiedlicher Modelle entlang der gesamten Produktentstehung erarbeitet. Modellbasierte Synthese- und Analysemethoden wie Fehlerbaum- und Risikoanalyse sichern die spezifizierten Systemeigenschaften. Leitfäden, Werkzeuge und ein Wissenscluster bieten den Unternehmen dazu praxisnahe Unterstützung. Die Clusterunternehmen validiert die Ergebnisse und setzen sie in Projekten um, beispielsweise für die Entwicklung eines intelligenten Scheinwerfers oder die intelligente Verarbeitung von Großbauteilen.

Die Projektergebnisse ermöglichen den Unternehmen, Intelligente Technische Systeme effizient und effektiv zu entwickeln. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Abstimmungsbedarfe und nachträgliche Änderungen entfallen und die Produktqualität steigt.


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Di Okt 17 Kompakt Forum: Motion Lösungen Veranstalter: Mitsubishi Electric
Mi Okt 18 @09:00 tec.nicum on tour Veranstalter: Schmersal
Mi Okt 18 @11:00 Infrarot Workshop Veranstalter: Optris
Mi Okt 18 @11:00 Infrarot Workshop Veranstalter: Optris
Do Okt 19 @11:00 Infrarot Workshop Veranstalter: Optris
Do Okt 26 @11:00 Infrarot Workshop Veranstalter: Optris und Strategische Partnerschaft Sensorik