2022

SEkaseG – Systematische Elektrifizierung konventionell angetriebener stark emittierender Großgeräte

Um die Potenziale elektrischer Antriebskonzepte voll ausschöpfen zu können, ist es notwendig, das Maschinenkonzept revolutionär zu verändern. Viele der an solchen Entwicklungsprojekten beteiligten Partner haben nicht die Ressourcen, eine solche Disruption allein zu stemmen. Zu diesem Zweck sollen eine Softwareumgebung sowie Handlungsempfehlungen zu deren Einsatz zur Elektrifizierung von konventionell angetriebenen Großgeräten ausgearbeitet werden, um auch Marktteilnehmern mit geringerem Investitionspotenzial und höherem Risikobewusstsein (insb. KMU) einen Eintritt in disruptive Technologieveränderung zu ermöglichen.

Die universell einsetzbare Softwareumgebung soll nach Projektende als Open Source Lösung bereitgestellt werden und leistet somit vorwettbewerblich einen wichtigen Beitrag zur hersteller­unabhängigen Elektrifizierung von bisher konventionell betriebenen Großgeräten, indem sie aktuelle Entwicklungsbausteine intelligent kombiniert. Dabei grenzen sich die Großgeräte maßgeblich durch eine im Betrieb stark schwankende Leistungs­anforderung und kleine Elektrifizierungs-Teams zu bestehenden Konzepten (z. B. Automobilindustrie) ab.

Zur Veranschaulichung und zur Validierung der digitalen Entwicklungsgrundlage wird anhand einer futuristischen Rüttelplatte die digitale Modellqualität messtechnisch untersucht. Der Einsatz einer integrierten Simulationsumgebung erschließt die Potenziale, die sich aus der Elektrifizierung ergeben, für neue Unternehmen und Anwender, insb. KMU.


2021

Bildgestützte robotische Mikrochirurgie in der Ophthalmologie – BiRoMicO

In der Ophthalmochirurgie erstreckt sich das Operationsfeld über wenige Millimeter, sodass seitens des Operateurs eine extrem hohe Präzision und Geschicklichkeit vorausgesetzt sind. Ein für die geforderte Präzision limitierender Faktor ist der physiologische Tremor, der sich im Bereich von 100 bis 200 μm bewegt und auch auf die feinen Instrumente übertragen wird. Neue Therapieverfahren setzen jedoch eine enorm hohe Präzision voraus: Die Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration mittels Stammzelltherapie zeigt sich z. B. als hocheffiziente Therapie. Hierfür werden Stammzellen über subretinale Injektion zwischen den Photorezeptoren und dem retinalen Pigmentepithel eingebracht; ein Injektionsbereich, der nur wenige Mikrometer umfasst. Das sichere Auffinden dieses Injektionsbereiches stellt besondere Anforderungen an die Bildgebung aber auch an die Instrumenten­führung.

Um die technischen Rahmenbedingungen für diese Behandlungen bereitzustellen, wird in dem Projekt ein volldigitales 3D-Operationsmikroskop mit integrierter simultaner Kohärenztomographie für die Ophthalmologie entwickelt. In die multimodale Bildgebung des Mikroskops wird parallel ein robotischer Mikromanipulator integriert, der über die 3D-Bildgebungsinformation exakt und intuitiv gesteuert werden kann. Zudem können durch den volldigitalen Ansatz Bild- und Positions­informationen aller Systemkomponenten abgeglichen und dokumentiert und dadurch die erfolgreiche Therapie sichergestellt werden.


Deep Learning für automatisiertes Fahren auf der Rennstrecke – rAIcing

Als im Jahr 2018 das Förderprojekt rAIcing startet, steht die Automobilindustrie vor großen Herausforderungen. Zentrale Trends stellen das autonome Fahren und die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte dar.


Erhöhung der Ausfallsicherheit in elektrischen Antriebssystemen durch softwarebasierte Diagnose und eine rekonfigurierbare Motorregelung – Antrieb-SDR

Im Zuge der fortschreitenden Elektrifizierung und Automatisierung werden immer häufiger elektrische Antriebssysteme eingesetzt. Dieser Trend findet in nahezu allen technischen Bereichen statt, womit auch die Anzahl intelligenter Antriebe mit höchsten Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit steigt. Beispielhaft seien hier kollaborierende Roboter, die Automatisierungstechnik, die Elektromobilität, die Luftfahrt oder das autonome Fahren zu nennen.

Ein defekter Sensor im Antriebssystem führt meist zum Ausfall des gesamten Antriebs. Da dies fatale, teils lebensbedrohliche Folgen haben kann, wird ein fehlertolerantes Konzept zur Antriebsregelung entwickelt. Das Konzept bezieht neben der konventionellen Antriebsregelung drei weitere Stufen mit ein. Die erste Stufe umfasst eine erweiterte Beobachterstruktur, welche die verschiedenen Sensor-signale softwarebasiert rekonstruiert und somit alternative Sensorsignale zur Verfügung stellt. Die zweite Stufe besteht aus einem Diagnoseverfahren, welches im Antriebssystem auftretende Fehler frühzeitig erkennt und zudem die genaue Ursache identifiziert. Auf den ersten beiden Stufen aufbauend kommt die Rekonfigurationsstufe zum Einsatz. Die Rekonfigurationsstufe führt in Abhängigkeit von der kontinuierlichen Fehlerdiagnose eine Adaption der Regler- und Sensorkonfiguration durch, um einen sicheren Betrieb des Antriebs auch beim Auftreten eines Fehlers zu gewährleisten.


InKoMo – Interaktive, kollaborative Montage komplexer Bauteile

In der industriellen Fertigung geht ein klarer Trend von der Massenproduktion hin zur individualisierten Massenfertigung. Das bedeutet, die zu produzierenden Produkte werden in vom Konsumenten gewünschten personalisierten Varianten mit kleinen Losgrößen gefertigt. Eine Hochautomatisierung ist in solchen Fällen selten wirtschaftlich, weswegen oftmals eine manuelle Montage durchgeführt wird.


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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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