2021

BakeTex – Textile Backunterlage

Als Unterlage für Backwaren sind in der Backindustrie derzeit Bleche aus Stahl oder Aluminium anerkannter Standard. Innovationen wie perforierte Bleche oder solche mit Wabenstruktur setzen sich jedoch langsam durch. Sie versprechen zum einen Energieeinsparungen, da durch die geringere Masse weniger Material aufgeheizt werden muss und warme Luft den Boden der Backware leichter erreicht. Gleichzeitig wird die Backzeit verkürzt. Zum anderen kann die Backware besser Feuchtigkeit abgeben und wird knuspriger.

Im Rahmen des vorliegenden Projekts soll eine Backunterlage aus textilem Material entwickelt werden, mit der Verbesserungen im Backprozess erreicht werden können. Durch die textile Struktur soll ein niedrigeres Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Backunterlagen erreicht werden. Weiterhin soll es so möglich werden, die Backunterlage bei Nichtgebrauch zusammenzufalten und platzsparend zu verstauen. Dazu soll eine geeignete Aufhängevorrichtung entwickelt werden, welche den Einsatz in Transportwägen erlaubt. Zur besseren Nachverfolgung des Backprozesses ist der Einsatz von wiederbeschreibbaren Chips oder textilen Indikatoren denkbar. Außerdem können durch Einweben oder Aufsticken metallischer oder metallisierter Fäden individuelle Produktbrandings realisiert werden. Weitere Ziele sind die Schadstofffreiheit des Produkts, Waschbarkeit und Langlebigkeit sowie Temperaturbeständigkeit von -40 bis 300 °C.


Funktionalisierung 3D (FDM)-Bauteile für Detonationsbeschichtung

Der 3D-Druck als hoch variable, werkzeuglose Fertigungstechnologie zur Darstellung komplizierter Bauteilgeometrien hat über wenige Jahre eine hohe Durchdringung in vielen Industriebereichen erfahren, wie beispielsweise im Bereich Ersatzteilbeschaffung im Maschinenbau. Beim Fused Deposition Modeling (FDM/FFF), das im Rahmen dieses Projekts zur Darstellung der Bauteile herangezogen wird, werden thermoplastische Polymere aufgeschmolzen und schichtweise abgelegt.

Im Rahmen dieses Projekts soll ein Polymergemisch identifiziert werden, das grundsätzlich gute Verarbeitungseigenschaften aufweist und sowohl für die additive Fertigung als auch für eine Beschichtung mittels Detonationsspritzen geeignet ist. Die Auswahl erfolgt nach Relevanz (Anwendungen) und Eignung für die Beschichtungstechnik. Anhand eines Demonstratorbauteils werden verschiedene Materialien und Prozessparameter im Hinblick auf die Beschichtungsqualität untersucht, welche in diversen Prüfverfahren bemessen und gegenübergestellt wird.

Ziel ist die Darstellung von Bauteilen aus kostengünstigen Polymergemischen mit Oxidkeramik- bzw. Metallbeschichtung, die durch herausragende Bauteil- und Oberflächeneigenschaften bestechen und somit bei anspruchsvollen Bedingungen einsetzbar sind.


InnoReSt – Innovative Regelungs- und Steuerungsstrategien für Druckerhöhungsanlagen

Im Rahmen des Projekts geht es zunächst darum, Fluidförderanlagen mithilfe eines hinreichend genauen mathematischen Modells zu charakterisieren. Hierdurch wird es ermöglicht, das dynamische Druck- und Volumenstromverhalten in der Anlage nachzubilden und anhand dieser Nachbildung echte nichtlineare selbstanpassende Regelungsalgorithmen zu entwerfen, welche den gängigerweise ver­wendeten linearen Proportional-Integral-Reglern zur Einhaltung eines definierten Solldruckes überlegen sind.

Erprobt werden diese neuartigen Regelungsstrukturen an Druckerhöhungsanlagen, welche auto­matisiert arbeitende Fluidförderanlagen unter anderem zur Gewährleistung einer sicheren Trink- und Löschwasserversorgung in höheren Gebäuden sind. Diese Wasserversorgung unterliegt starken Verbrauchsschwankungen, wodurch es zu merklichen Druckschwankungen und -einbrüchen kommen kann. Dieses öffentlich wichtige Anwendungsspektrum und seine technischen Besonderheiten machen Druckerhöhungsanlagen entsprechend attraktiv für die Erforschung und Entwicklung allgemeingültiger technologischer Neuheiten, welche sich auf ein weites Anwendungsfeld anderer Fluidförderanlagen transferieren lassen.


Innovatives thermisches Management von Batteriemodulen – InnoTherMaBatt

Für zukunftsfähige Batteriemodule ist ein innovatives thermisches Management zwingend erforder­lich. Im Projekt InnoTherMaBatt sollen Batteriemodule thermisch optimiert werden. Unterschiedliche Lösungsansätze ermöglichen eine Steigerung der elektrischen und thermischen Effizienz von Batterien. In diesem Vorhaben sollen deshalb innovative und adaptive Materialien sowie Systeme für die Temperierung von Batteriemodulen systematisch untersucht werden. Dazu sollen die thermischen Eigenschaften einzelner Zellen charakterisiert und auf dieser Basis Modelle erstellt werden, mit denen das thermische Verhalten von Batterienzellen vorhergesagt werden kann. Darauf aufbauend sollen Vorhersagemodelle für Module entwickelt werden, an denen unterschiedliche Ansätze für das thermische Management untersucht werden sollen, beispielsweise innovative Materialien und Systeme zur Temperierung, eine thermisch optimierte Struktur und Konstruktion oder ein intelligentes und innovatives Batteriemanagementsystem.

Die Ergebnisse aus den Untersuchungen sollen in einem Baukasten für das thermische Management gebündelt werden. In Laborversuchen werden die aussichtsreichsten Entwicklungen experimentell überprüft und validiert.


Maschinenführer-zentrierte Parametrierung von Artificial Intelligence für eng gekoppelte, verteilte, vernetzte Steuerungssysteme (OpAI4DNCS)

Komplexe industrielle Steuerungssysteme sind oftmals stark abhängig von menschlichem Erfahrungs­wissen und Intuition. Die bestmögliche Steuerung von Maschinen ist aber von entscheidender Bedeutung für deren effiziente Nutzung. Zwar bieten AI- (Artificial-Intelligence)-Methoden das Potenzial, menschliches Wissen nachzubilden und damit nutzbar zu machen, jedoch scheitern diese häufig aufgrund der Komplexität einerseits und der verteilten Architektur industrieller Steuerungs­systeme in der praktischen Anwendung andererseits.

OpAI4DNCS erforscht den Einsatz von AI auf Steuerungsebene am Beispiel komplexer Bohranlagen für den Bau und deren Hydrauliksubsystemen zur Beschleunigung des Einrichtens und zur Effizienz­steigerung des Betriebs insbesondere bei unerfahrenen Maschinenführern. Dazu sind erstens adaptive, intelligente, lernende Steuerungssysteme auf Multi-Agentenbasis zu erforschen und über Liefer­grenzen hinweg enger zu koppeln, um Totzeiten zu reduzieren. Die systematische Erhebung und Nutzung menschlichen Erfahrungswissens stellt zweitens die Erklärbarkeit und den sicheren Maschinenbetrieb auch in Grenzsituationen sicher. Eine Plattform für den praktischen industriellen Entwurf und Einsatz von shared-control-Ansätzen zwischen Maschinenführer und MAS (Multi-Agenten-System) ist zu entwickeln und für den Anwendungsbereich Bohranlage für den Baubereich zu etablieren.


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Forschungsverbünde

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

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