Forschung // Übersicht

SmartPro – Key to Smart Products!

SmartPro Energiewandler (Magnete)

Energiewandler
(Magnete)

SmartPro Energiespeicher (Batterien)

Energiespeicher
(Batterien)

SmartPro Leichtbau

Leichtbau
(Materialien)

SmartPro Additive Fertigung (3D-Druck)

Additive Fertigung
(3D-Druck)

SmartPro Additive Machine Learning (Künstliche Intelligenz)

Machine Learning
(Künstliche Intelligenz)

Forschung für den Klimaschutz

In der SmartPro-Forschung gibt es ein zentrales Ziel: Klimaschutz. Dazu werden energieeffiziente und ressourcenschonenden Produkte und Technologien in den drei Anwendungsfeldern Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau, eng verknüpft mit den Querschnittstechnologien Additive Fertigung und Machine Learning, entwickelt. Gerade an den Schnittstellen entstehen durch die enge Zusammenarbeit innovative Ideen und Forschungsansätze.

Energie - und
ressourceneffiziente
Produkte
Querschnitts-
technologien
Anwendungs-
felder
Smarte Materialien
und intelligente Produktions-
technologien

Wo wird geforscht?

Seit 2020 ergänzen zwei neue Forschungsgebäude mit 31 modernen Laboren die herausragende Forschungsinfrastruktur der Hochschule Aalen: das Zentrum innovativer Materialien und Technologien für effiziente elektrische Energiewandler-Maschinen (ZiMATE) und das Zentrum Technik für Nachhaltigkeit – Ressourcenschonung, Umwelt, CO2-Reduzierung (ZTN).

Mehr Informationen zur SmartPro-Forschung in den neuen Gebäuden gibt es im Video oder in der Broschüre zum Download.

Energie- und ressourceneffiziente Produkte

Smarte Produkte für ein nachhaltiges Morgen

Mit über 60 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft forscht die Hochschule Aalen an smarten Materialien und intelligenten Technologien für zukunftsfähige Produkte. SmartPro: Impulsgeber für eine hohe Lebensqualität – auch morgen! Verbesserte Energieeffizienz und Klimaschutz sowie die Schonung kritischer Ressourcen sind zentrale Ziele der Partnerschaft.

Mehr zur SmartPro-Forschung

Energiewandler

Maßgeschneiderte und qualitätsgesicherte Magnetwerkstoffe für energieeffiziente und ressourcenschonende Elektromotoren

Wie wird zukünftig der Strom erzeugt, den wir nutzen? Wie werden Elektromotoren leicht und kompakt, effizient und ressourcenschonend? Im Anwendungsfeld Energiewandler dreht sich alles um magnetische Materialien und Magnete in Systemen wie Elektromotoren und Generatoren, wo mechanische in elektrische Energie (oder andersherum) umgewandelt wird. Ziel in SmartPro ist es, Magnete gesicherter Qualität mit geringeren Mengen kritischer Ressourcen herzustellen sowie ihre Belastbarkeit und Lebensdauer zu verbessern.

Mehr zu den Energiewandler-Projekten

Energiespeicher

Neue Materialkonzepte, innovative Prozesstechnologien und Bewertungstools für zukünftige Lithium-basierte Batteriesysteme

Was lässt in Zukunft unsere Autos fahren – klimaschonend ohne Kohle und Öl? Wie speichern wir Energie aus regenerativen Quellen effizient? Neue Materialkonzepte, innovative Prozesstechnologien und Bewertungstools für zukünftige Lithium-basierte Batteriesysteme stehen im Mittelpunkt des Anwendungsfelds Energiespeicher. Ziel ist, die Energiedichte zukunftweisender Feststoffbatterien zu verbessern, Kosten durch smarte Zellkonzepte zu senken sowie die Qualität über intelligente Machine Learning – basierte Methoden zu sichern.

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Leichtbau

Smarte Druckguss-Strategien und innovative Fügeprozesse und Prüftechnologien für hybride Leichtbaukonstruktionen

Welche Bauweise und Konstruktionsphilosophie ist branchenübergreifend bedeutsam, um Energie- und Ressourceneffizienz zu erreichen? Es ist der Leichtbau. In diesem SmartPro-Anwendungsfeld werden innovative Konstruktionen und Fügetechnologien sowie intelligente Qualitätssicherung entwickelt. Hier stehen Multimaterialverbunde, zum Beispiel die Kombination von Kohlenstoffasern und Metallen, sowie serientaugliche, zerstörungsfreie Prüfverfahren von Fügeverbindungen mittels Ultraschallmikroskopie ebenso im Fokus wie Machine Learning - basierte Fehlerbewertung durch Computertomographie.

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Additive Fertigung (3D-Druck)

Plattform Additive Technologien

Die mächtige Querschnittstechnologie Additive Fertigung – allgemeiner bekannt als 3D-Druck – wird im engen Austausch mit den drei Anwendungsfeldern weiterentwickelt. Durch additive Fertigung kann wird der Ressourcenverbrauch signifikant reduziert, indem effizient nur die Materialmenge dort eingesetzt wird, wieviel und wo an einem Bauteil nötig ist. Die im Rahmen von SmartPro geschaffene Plattform bietet neuartige Prozesstechnologien vom 6-Achsen-Roboter über Druckprozessen für weichmagnetische Werkstoffe bis hin zu Materialinnovationen – zum Beispiel für verschleißbeständige Werkzeuge.

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Machine Learning

Anwendungsorientierte (effiziente) Machine Learning Verfahren für smarte Produktionssysteme

Künstliche Intelligenz kommt in der Querschnittstechnologie Machine Learning zum Einsatz, um smarte Produktionssysteme zu erarbeiten. Die Qualitätssicherung von Magneten für effiziente elektrische Maschinen, Batterien für Akkugeräte und E-Mobilität sowie ressourcenschonende Leichtbaukomponenten ist das zentrale Ziel, wenn Machine Learning Methoden neu entwickelt oder auf anwendungsspezifische Fälle angewendet und angepasst werden. Der enge Austausch mit allen Anwendungsfeldern vernetzt die SmartPro-Partnerschaft dabei noch stärker.

Mehr zu den Machine-Learning-Projekten

Smarte Materialien und intelligente Produktionstechnologien

Nachhaltige Technologien und Prozesse für ein besseres Morgen

Forschungsschwerpunkte in SmartPro liegen in den Anwendungsfeldern Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau – in enger Verbindung mit den Querschnittstechnologien Additive Fertigung und Machine Learning. In sogenannten „Impulsprojekten“ mit 4-jähriger Laufzeit werden die Forschungsschwerpunkte in SmartPro bearbeitet. Gerade an den Schnittstellen entstehen durch die enge Zusammenarbeit innovative Ideen und Forschungsansätze.

Mehr zur SmartPro-Forschung

Forschungsgeräte

Modernste Geräteinfrastruktur konnte in den letzten Jahren durch die an SmartPro beteiligten Arbeitsgruppen aufgebaut werden. Die Finanzierung wurde – unabhängig von der FH-Impuls-Förderung für das SmartPro-Forschungsnetzwerk – überwiegend bei Ministerien und Förderorganisationen auf Landes-, Bundes und EU-Ebene eingeworben, beispielsweise bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) oder in der Fördermaßnahme „FH-Invest“ im Rahmen des Programms „Forschung an Fachhochschulen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Weitere Informationen über Förderung finden Sie hier.

Die ausgezeichnete apparative Ausstattung ermöglicht, anspruchsvolle Forschungsfragen zu adressieren und neue Forschungsfelder zu erschließen. Gleichzeitig bietet sie dem wissenschaftlichen Nachwuchs eine zukunftsorientierte Qualifizierung an Top-Geräten.

Magnetwissenschaften

Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

  • LOT / Quantum Design Vibrationsmagnetometer mit Mikroskopeinheit
  • Permagraph C-300 (Magnet-Physik Dr. Steingroever GmbH)
  • IM-K Impulsmagnetisierer
  • Helmholtzspule (Magnet-Physik Dr. Steingroever GmbH)
  • Messsystem MPG 200D (Dr. Brockhaus Messtechnik GmbH & Co. KG)
  • Keysight E4990A Impedanz-Analysator
  • Magnetfeld-Scanner MMS-1A-RS

Batterietechnologie

Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

  • Glovebox-Systeme
  • Fertigungsprozesse zur Herstellung von Elektroden und Batteriezellen im Labormaßstab
  • Batterie-Testsysteme mit (Sicherheits-) Klimakammern
  • Fertigungsprozesse zur Herstellung pulverbasierter Feststoffbatterien im Labormaßstab
  • Material- und Mikrostrukturanalysen unter Inertgasatmosphäre

Zentrum für Zuverlässige Mechatronische Systeme (ZMS)

Leichtbau und Verbindungstechnik

Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

  • KUKA Roboter KR 16 S Klebstoffdispenser
  • Wasserstrahlschneidanlage ProtoMAX
  • Memmert CTC256 Umweltprüfschrank

Giesserei Technologie Aalen (GTA)

Technologiezentrum Leichtbau

Materialanalyse: Probenvorbereitung und -prüfung

Additive Fertigung

 

Metall und Keramiken

Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

Zentrum für virtuelle Produktentwicklung (ZVP)

LaserApplikationsZentrum (LAZ)

 

Kunststoff

Zentrum für Optische Technologien (ZOT)

Pulver- und Sintertechnologie

 

Institut für Materialforschung Aalen (IMFAA)

  • FCT Systems Hochtemperatur Squeeze Cast Anlage
  • FCT Systems Gasdruckschmelzinfiltrationsanlage
  • Planetenmühle PULVERISETTE 5 classic line
  • Büchi Mini-Sprühtrockner B-290
  • Linn VMK-S80
  • Kilns & Furnaces CU4
  • Degussa LKs 15/8/25
  • Nabertherm N41
  • Heraeus MR170
  • Gero HT-RH 70

    Mikroskopie und Röntgenanalysen

     

    Lichtmikroskopie

    Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

    • Zeiss Axio Imager.Z2m
    • Zeiss Axio Zoom.V 16
    • Zeiss Digitalmikroskop Smartzoom 5
    • Zeiss Axio Imager.Z2 Vario
    • Zeiss Smartproof 5

    Elektronenmikroskopie

    Institüt für Materialforschung Aalen (IMFAA)

    • Crossbeam 540/Laser
    • Carl Zeiss Sigma 300VP
    • Carl Zeiss LEO Gemini 1525
    • Bal-Tec Med 020

    Röntgenanalysen

    Institut für Materialforschung Aalen (IMFAA)

    Gießereitechnologie Aalen (GTA)

    Ultraschallmikroskopie

    Zentrum für Optische Technologien

    • Ultraschall-Rastermikroskop PVA TePla

      Laserquellen

      LaserApplikationsZentrum (LAZ)

      • Scheibenlaser TLD4002
      • Grüner Scheibenlaser TruDisk 1020
      • Faserlaser TruFiber 400, TruFiber 1000 und YLP-HP
      • CO2 Laser 1625 mit Scanneroptik
      • Pulslaser HL124 P und r KLS 246-046

      Laserbearbeitungsstationen

      LaserApplikationsZentrum (LAZ)

        Roboter

        Zentrum für Optische Technologien

        • Glaspolitur: ABB IRB 4400
        • Stahlpolitur: ABB IRB 2400
        • High-Power Fluid-Jet Politur: ABB IRB 140
        • Low-Power Fluid-Jet Politur: ABB IRB 120
        • „6D-Druck“ mit FDM-Druckkopf: ABB IRB 140
        • „6D-Druck“ mit Multi-Jet-Druckkopf: ABB IRB 120
        • Optische Sensoren: ABB IRB 120
        • Fräsmaschine: Röders RXP500DS 5-Achsmaschine

          Prüfstände

          Zentrum für Zuverlässige Mechatronische Systeme (ZMS)

          Institut für Antriebstechnik Aalen (IAA)

          Zentrum für virtuelle Produktentwicklung (ZVP)

          Labor für Aktorik, Sensorik und Systemdynamik

          Leistungselektronik-Hardware

          Labor für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik

          • 2 x 50 kVA Anschlussleistung
          • 50 kVA rückspeisefähiger (4-Quadranten) Netzsimulator
          • 40 kVA 400 Hz Umformer
          • Maschinensätze:
            • Synchron-Drehstrommaschine 37 kVA, 100-400V, 50A, 15-50 Hz
            • Synchron-Drehstrommaschine 37 kVA, 100-400V, 50A, 40-100 Hz
            • Gleichstrommaschine 30 kW, 75-500V
          • 35 kVA Drehstrom-Stelltransformator (0-400 V)
          • 5 kW – 30 kW Frequenzumrichter
          • 2 x 10 kW DC-Netzeil (0-1000 V, 0-30A)
          • 1,5 kW DC-Netzeil (0-80V, 0-60A)
          • DEWETRON DEWE-2600 Leistungsmessgerät
          • DEWETRON DEWE-A7 Leistungsmessgerät
          • Digitales Multimeter, Funktionsgenerator, 2 x DC-Netzteil (0-30V, 0-2,5A), DC-Netzteil (0-60V, 0-10A), 16A CEE-Anschluss, einstellbare Drehspannungsquelle (0-400V), Sicherheitsmodul
          • Oszilloskop bis 1 GHz und 5 GSa/s
          • ArbStudio 1 GS/s Waveform Generator
          • Funktionsgenerator 1 MHz – 12 MHz
          • Strommesszangen bis 300 A
          • Nullflussstromwandler bis 200 A

          Multimedia, VR und Schalllabor

          Labor Multimediaproduktion und VR

          • 3 VR-Workstations
          • 2 Video-Schnittrechner
          • VR: HTC Vive, 3 Oculus Rifts, Pico HMD, Lenovo Mixed Reality-Brille, FOVE Eye Tracking HMD
          • Live-Tracking: Kinect (mit Kinect Developer Toolkit), Tiefenkamera
          • 1 Surroundsound-Anlage
          • Optisches Motion Capture-System von VICON (6 Kameras)

          Hörakustik/Audiologie

          • Freifeldraum: akustisch vollständig vom übrigen Gebäude entkoppeltes Schalllabor

            Impulsprojekte

            Forschungsschwerpunkte in SmartPro liegen in den Anwendungsfeldern Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau – in enger Verknüpfung mit den Querschnittstechnologien Additive Fertigung und Machine Learning. In der SmartPro Aufbauphase (2017-2020) und Intensivierungsphase (2021-2024) werden diese in sogenannten Impulsprojekten (IP) mit vierjähriger Laufzeit  bearbeitet. Gerade durch die enge Zusammenarbeit entstehen innovative Ideen und Forschungsansätze.

            Dargestellt sind auch die Managementprojekte (MP) SmartProM und Smart-PROM.

            Explorative Projekte

            Zusätzlich zu den langfristig angelegten Impulsprojekten hebt SmartPro Forschungs- und Innovationspotentiale durch explorative Projekte. Dabei werden die drei Anwendungsfelder – Energiewandler, Energiespeicher und Leichtbau – sowie die zwei Querschnittstechnologien – Additive Fertigung und Machine Learning – inhaltlich und methodisch erweitert.

            Die aufgegriffenen Fragestellungen sind meist grundlagenorientiert und erfordern interdisziplinäre Lösungsansätze. Daher werden zur kontinuierlichen Erweiterung der Expertise im Netzwerk auch neuberufene Professoren in SmartPro integriert.

            Verwandte Projekte

            Die ausgezeichneten Rahmenbedingungen an der Hochschule Aalen unterstützen die Forschenden auch dabei, kontinuierlich weitere Drittmittel einzuwerben. Viele der innovativen Forschungsprojekte werden mit Unternehmenspartnern durchgeführt und greifen Themen aus den SmartPro-Anwendungsfeldern und Querschnittstechnologien auf. In diesen eng verwandten Projekten kooperieren die SmartPro-Arbeitsgruppen oft mit Unternehmen inner- und außerhalb der Partnerschaft. Die Industriepartner unterstützen durch wissenschaftliche Diskussionen, Unterstützungsschreiben, Bar- oder Sachmittel sowie Beratung in Beiräten.

            KMU-Projekte

            Gemeinsam mit der Wirtschaft wurden zudem attraktive Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf den Weg gebracht, in denen KMU direkt gefördert wurden. Diese vom jeweiligen KMU geleiteten Projekte trugen zum weiteren Ausbau des Kooperationsnetzwerks bei. Durch die am Unternehmensbedarf orientierten Fragestellungen entwickelten sie SmartPro gezielt thematisch wie methodisch weiter. Zusätzlich wurde der Zugang zur Technologie und Infrastruktur der Hochschule ermöglicht.

            SmartPro-Partner

            In die SmartPro-Partnerschaft bringen sich aktuell neben den 19 Arbeitsgruppen der Hochschule, 60 externe Partner ein: 40 Unternehmen (vom KMU bis zum Konzern), 9 Forschungsinstitutionen und 11 Transferakteure. Das Netzwerk entwickelt sich stetig weiter. Wir freuen uns über weitere Kooperationspartner, die sich aktiv einbringen und von der strategischen Partnerschaft profitieren möchten.

            Weitere Informationen zum Kooperationsnetzwerk und unseren Partnern finden Sie unter Netzwerk.

            // Konzerne und mittelgroße Unternehmen
            // KMU (kleine und mittlere Unternehmen)
            // Weitere Forschungsinstitutionen
            // Transferakteure

            Werden Sie Teil der Erfolgsgeschichte!

            Zur Einbindung in das SmartPro-Kooperationsnetzwerk gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Wenn Ihr Unternehmen Interesse an den Forschungsthemen hat und Teil des Netzwerks werden möchte, nehmen Sie gern Kontakt mit uns auf!

            SmartPro // FH-Impuls:
            Starke Fachhochschulen – Impuls für die Region

            Die Hochschule Aalen hat sich mit SmartPro bundesweit in der Spitzengruppe der Fachhochschulen positioniert. Sie wird als eine von zehn Hochschulen in der Fördermaßnahme FH-Impuls des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit rund 10 Millionen Euro für gut acht Jahre bis 2025 gefördert. Kernziele sind der nachhaltige Ausbau des regionalen Transfer- und Kooperationsnetzwerks, die Stärkung der Forschung und Innovationskraft. SmartPro leistet Beiträge zu gesellschaftlichen Herausforderungen wie Klimaschutz, Mobilität und Digitalisierung.