für den Maschinen- und Anlagenbau
Spannende Einblicke in wissenschaftliche Erkenntnisse von Hochschulen, Universitäten und Instituten auf Basis der Ingenieurwissenschaften
Bild: Dassault Systèmes
für den Maschinen- und Anlagenbau
Spannende Einblicke in wissenschaftliche Erkenntnisse von Hochschulen, Universitäten und Instituten auf Basis der Ingenieurwissenschaften
Bild: Dassault Systèmes
Institut und Hochschule sowie die Forschungsabteilungen der Unternehmen schaffen neue Trends auf Basis ihrer Forschungs Erkenntnisse aus den einzelnen Wissenschaften. Neben der Grundlagenforschung hat die Angewandte Forschung meist ganz gezielt Anwendungen im Blick, die durch neue wissenschaftliche Erkenntnisse auf ein neues Niveau gehoben werden. So werden Forschungsergebnisse oft zum Trendsetter oder Problemlöser. Verschiedene Hochschulen und die Bereiche vom Fraunhofer Institut berichten von ihren Forschungsergebnissen.
Die angewandte Forschung konzentriert sich 2024 verstärkt auf nachhaltige Materialtechnologien, energieeffiziente Antriebssysteme und KI-gestützte Produktionsprozesse. Besonders im Fokus stehen innovative Leichtbaukonzepte, die in der Automobil- und Luftfahrtindustrie Gewicht reduzieren und die CO₂-Bilanz verbessern. In der Elektromobilität treiben neue seltene-Erden-freie Elektromotoren die Entwicklung voran, um Rohstoffabhängigkeiten zu minimieren.
Parallel gewinnen Giga-Casting-Verfahren für großflächige Aluminiumbauteile an Bedeutung, wodurch Herstellungsprozesse effizienter werden. In der Fertigungstechnik setzen Unternehmen zunehmend auf Industrie 5.0, bei der Mensch-Maschine-Kollaboration durch adaptive Robotersysteme optimiert wird. Zudem erforschen Halbleiterhersteller neue Leistungselektronik auf Siliziumkarbid-Basis, um Energieverluste in elektrischen Systemen zu minimieren.
Mit steigenden Investitionen bleibt die Industrie bestrebt, durch anwendungsnahe Forschung nicht nur technologische Fortschritte zu erzielen, sondern auch Produktionseffizienz, Nachhaltigkeit und globale Wettbewerbsfähigkeit weiter zu steigern.
Während einige noch im LTE oder 4G Netz stecken und das 5G Mobilfunknetz seine Einführung bereits mit Bravour meistert, wirft das 6G Netz seine Schatten auf etwa 2030 schon voraus. Mit dem kommenden Mobilfunkstandard beschäftigt sich z. B. das Leuchtturmprojekt 6G-ANNA oder die welteit erste bidirektionale Richtfunkstrecke mit Internetanbindung der Uni Stuttgart. Auch das Karlsruher Institut für Technologie KIT hat das 6G Netz im Visier und präsentiert ein Konzept für höchste Datenübertragungsraten in der Terahertz Kommunikation.
Es ist ein spannender neuer Forschungsbereich, der im Zuge des Megatrends Künstliche Intelligenz (KI) zunehmend an Bedeutung gewinnt: Das so genannte Neuromorphe Computing, auch Brain like Computing setzt Technologien ein, die menschliches Gehirn und Nervensystem nachahmen. Damit könnte es umfassende assoziative Lernprobleme lösen. Zudem besteht die Chance, den Energieverbrauch der aktuell siliziumbasierten Schaltkreise deutlich zu senken. In dem 2020 gestarteten EU-Projekt Neuronn arbeitet das Fraunhofer EMFT.
An der TU München hat man sich der Bearbeitung neuer Materialien mit bestehenden Fertigungsmethoden in der Biegetechnik angenommen. An dem praktischen Beispiel einer Freiformbiegemaschine von J. Neu GmbH Maschinenbau & Handel spielt das IoT CNC Steuerungsmodul DAU von Mitsubishi Electric eine wesentliche Rolle. Am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen von Prof. Dr.-Ing Wolfram Volk wird derzeit an Projekten geforscht, die für die Biegetechnik, entscheidende Weiterentwicklungen bringen können.
Mit Quantencomputer lassen sich die Grenzen der Recheneffizienz stark erweitern. Sie werden Probleme lösen, mit denen Computer heute noch überfordert sind. Sie könnten aber auch zweckentfremdet werden, um die derzeit gängigen Public-Key-Verschlüsselungsverfahren unsicher zu machen. Rohde + Schwarz Cybersecurity forscht deshalb an der Abwehr solcher Bedrohungen.
Lapp forscht an Gleichstrom für die Industrie und kündigt damit die nächste Energie-Revolution an. Erste Pilotprojekte zeigen das Potenzial einer Energieversorgung mit Gleichstrom, womit sich bis zu 20 % Energie einsparen ließen. Nachdem das Unternehmen im letzten Jahr erste Leitungen für DC-Anwendungen vorgestellt hat, präsentiert es in diesem Jahr weitere Ausführungen.
Die wirtschaftlichen Folgen der instabilen Lieferketten verdeutlichen die Bedeutung der Mikroelektronik, insbesondere bezogen auf den gegenwärtigen Chipmangel. Laut Fraunhofer ist eine Technologie Souveränität in Forschung und Entwicklung erforderlich, um für die Zukunft gerüstet zu sein. Auch bedarf es neuer Produktionsstätten in Europa. Dieser Herausforderung stellt sich das Leistungszentrum Funktionsintegration für die Mikro / Nanoelektronik. Es bündelt die Kompetenzen von mehreren Instituten.
Wärmepumpen arbeiten heute nahezu ausschließlich auf Basis von Kompressor-Technologie. Kompressoren benötigen schädliche Kältemittel. Vor diesem Hintergrund entwickeln sechs Fraunhofer-Institute im Fraunhofer-Leitprojekt “Elkawe” hocheffiziente elektrokalorische Wärmepumpen, die ohne schädliche Kältemittel auskommen.
Interstellar Lab stellt das selbsterhaltende System zur Nahrungsmittelproduktion Biopod vor, welches nachhaltiges menschliches Leben auf dem Mars, der Erde und dem Mond durch Erzeugung und Wiederverwendung von Nahrung, Wasser und Luft ermöglicht. Zum Einsatz kommt dabei ein virtueller Zwilling, mit dem sich die Leistung des Mikrohabitats und der biologischen Systeme simulieren, testen und optimieren lassen. Entwickelt wurde Biopod mit der Dassault Systèmes Branchenlösung Reinvent the Sky.
Von der Höchstleistung der Evolution des Menschen sind Roboter zum jetzigen Zeitpunkt noch weit entfernt. Ein Entwicklerteam des non-profit Projektes Roboy aus München hat sich aber das Ziel gesetzt, einen Roboter zu entwickeln, der dem Menschen im gesamten Auftreten so nahe wie möglich kommen soll. Roboy 2.0 wurde mit der kollaborativen Software "Fusion 360" von Autodesk entwickelt.
Mit der Augmented Reality Anwendung Augmented Things hat das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern einer über 100 Jahre alten Pfaff Nähmaschine neues Leben eingehaucht. Wer also nicht mehr weiß, wie sich die gute alte Nähmaschine bedienen lässt, erhält über Smartphone oder Tablet Informationen zur Handhabung.
Leise und leicht gleitet das Solarflugzeug Icaré über Mengen im Landkreis Sigmaringen hinweg. Die Universität Stuttgart testet in einem fliegenden Labor hochpräzise Navigationstechnik. Die WissenschaftlerInnen sammeln Daten zur Navigation und Flugsteuerung. Damit möchte man dem autonomen Fliegen ein Stück näherkommen, wie es in einem Flugtaxi zu finden ist.
Von der schönen Berglandschaft würde man wohl nicht so viel mitbekommen auf einer Fahrt mit dem Hyperloop in einer halben Stunde von München nach Berlin. Viele Forschungsinstitute beschäftigen sich derzeit mit der Idee von Tesla CEO und SpaceX Elon Musk. Tata Steel hat einen CO2 armen Stahl für die Röhren entwickelt. Erste Teststrecken werden gebaut. Auch die Technische Universität München (TUM) hat ein Forschungsprogramm gestartet und baut eine Teststrecke.
Synthetische Kraftstoffe sollen die Klimabilanz konventioneller Antriebe deutlich verbessern. Neue Ergebnisse aus der Werkstoffforschung von Freudenberg Sealing Technologies zeigen nun, welchen Einfluss das als Dieselersatz diskutierte OME auf die Langzeitstabilität von Dichtungen hat. Demnach eignen sich Dichtungen auf Basis des bereits verbreiteten Materials Fluorkautschuk (FKM) grundsätzlich auch für regenerative Kraftstoffe. Doch zwischen den einzelnen FKM-Typen gibt es überraschend große Unterschiede.
Wirft man ein kieselsteingroßes Aluminiumkügelchen in einen Becher mit gefiltertem Meerwasser, entsteht Wasserstoffgas, das innerhalb von wenigen Minuten aufsteigt und aus dem Behälter entweicht. Die Ingenieure des MIT optimieren diese einfache chemische Reaktion als effiziente und nachhaltige Möglichkeit zur Erzeugung von Grünem Wasserstoff, mit dem ihrer Vorstellung nach Motoren oder Brennstoffzellen an Bord von Seeschiffen und Unterwasserfahrzeugen angetrieben werden können.