Forschung
– Key to Smart Products!
Impulsprojekte:
Innovationen für E-Mobilität, Industrie 4.0 und energieeffiziente Produkte
Die Forschungsaktivitäten der SmartPro-Partnerschaft fokussieren auf vier zentrale Anwendungsfelder: Energiewandler und -speicher, Leichtbau und 3D-Druck. In diesen zukunftsweisenden Feldern liefert SmartPro wichtige Beiträge zur Schärfung des Forschungsprofils der Hochschule Aalen und zur nachhaltigen Stärkung des Kompetenz- und Innovationsprofils der Region.
Die Umsetzung erfolgt über vier langfristig angelegte Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die sog. Impulsprojekte MagNetz, LiMaProMet, InDiMat und AddFunK. In den Impulsprojekten bringen 14 Arbeitsgruppen der Hochschule ihre spezifische Expertise ein. Eng eingebunden sind regionale Unternehmen unterschiedlicher Größe, Forschungseinrichtungen und Transferpartner.
Zusätzliche Potentiale für die Forschungs- und Innovationsziele der SmartPro-Partnerschaft werden durch sog. Explorative Projekte eröffnet, in denen die Forschungsansätze der vier Impulsprojekte und Anwendungsfelder inhaltlich und methodisch ausgeweitet werden.
MagNetz
Smarte Magnetwerkstoffe und Werkzeuge ihrer Qualitätsbewertung für leichte, kompakte und effiziente Elektromotoren
Magnete sind allgegenwärtig: in Elektromotoren, Generatoren und Aktoren in autonomen Systemen und Akkugeräten. Magnettechnologien in diesen elektrischen Energiewandler-Maschinen ermöglichen die effiziente Nutzung von Energie für intelligente Mobilität, Windkraft und Elektrowerkzeuge sowie Industrie 4.0-gerechte Fabrikautomation. Magnetmaterialien sind Schlüssel für marktattraktive material-, energie- und ressourceneffiziente Produkte. Gegenwärtige Nachteile sind kostenintensive Seltenerdmetalle und erhöhte Verluste durch verbautes Elektroblech. Smarte Magnetwerkstoffe von gesicherter Qualität mit spezifisch auf die Systemanforderungen angepassten Eigenschaften und intelligente Magnettechnologien stehen daher im Fokus des Impulsprojekts MagNetz.
MagNetz
Projektleitung
Prof. Dr. Dagmar Goll
Tel.: +49 (0) 7361 576-1601
dagmar.goll@hs-aalen.de
Projektpartner
Weitere Forschungsinstitutionen
- Fraunhofer–Institut für Werkstoffmechanik
- Karlsruher Institut für Technologie
- Max-Planck-Institut für intelligente Systeme
Unternehmen
- AMK Arnold Müller GmbH & Co. KG Antriebs- und Steuertechnik
- Antriebstechnik GmbH Faurndau
- Carl Zeiss Microscopy GmbH
- Daimler AG
- Dürr Technik GmbH & Co. KG
- Georgii Kobold GmbH & Co. KG
- GTS Generator. Technik. Systeme. GmbH & Co. KG
- Robert Bosch GmbH
- Vacuumschmelze GmbH & Co. KG
- Andreas Stihl AG & Co. KG
Transferpartner
- e-mobil BW GmbH
InDiMat
Intelligente Fügeprozesse und Leichtbau-Designs sowie qualitätssichernde Prüfverfahren für energieeffiziente Produkte
Leichtbau ist eine branchenübergreifende Schlüsseltechnologie mit herausragender Bedeutung für Verkehr, Energieversorgung und Automatisierung in der Industrie. Im Vordergrund stehen Material- und Energieeffizienz. Zu den vielversprechendsten Leichtbauwerkstoffen gehören Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) — oft realisiert als Multimaterialverbunde mit breitem Anwendungsspektrum, wie z.B. mit Leichtmetallen und hochfesten Stählen. Auf kosteneffiziente intelligente Verfahrensansätze für hybriden Leichtbau zielt das Impulsprojekt InDiMat ab. Dabei stehen Druckumgießen, thermisches Direktfügen sowie klebetechnisches Fügen von CFK mit Leichtmetallen zur Darstellung hochfester Multimaterialverbunde im Fokus. Ergänzend werden Simulationsmethoden zur Auslegung sowie zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Absicherung der Qualität der Fügeverbindungen weiterentwickelt.
InDiMat
Projektleitung
Prof. Dr. Lothar Kallien
Tel.: +49 (0) 7361 576-2252
lothar.kallien@hs-aalen.de
Projektpartner
Weitere Forschungsinstitutionen
- Technische Universität München
- Universität Ulm
- IFO- Institut für Oberflächentechnik GmbH
Unternehmen
- Alfred Härer GmbH
- Carbon-Werke Weißgerber GmbH & Co. KG
- DYNA more GmbH
- EMAG Automation GmbH
- Franke GmbH
- HAAS Metallguss GmbH
- Henkel AG & Co. KGaA
- Oskar Frech GmbH + Co. KG
- PVA TePla Analytical Systems GmbH
- TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH
- Voith Composites GmbH & Co. KG
- Electronics
Transferpartner
- Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg GmbH
- Photonics BW e. V.
LiMaProMet
Projektleitung
Prof. Dr. Timo Sörgel
Tel.: +49 (0) 7361 576-2468
timo.soergel@hs-aalen.de
Projektpartner
Hochschule Aalen
Weitere Forschungsinstitutionen
- Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie fem Schwäbisch Gmünd
- Karlsruher Institut für Technologie
- Universität Ulm, Institut für Elektrochemie
Unternehmen
- Carl Zeiss Microscopy GmbH
- CCT GmbH
- Kessler & Co. GmbH & Co. KG
- VARTA Microbattery GmbH
Transferpartner
- e-mobil BW GmbH
LiMaProMet
Smarte Materialsysteme, intelligente Fertigungsprozesse und Qualitätsmethoden für Lithium-basierte Batterien
Der Bedarf an wieder aufladbaren Batterien mit erhöhter Energiedichte, Sicherheit und Lebensdauer ist aufgrund der gestiegenen Anforderungen an mobile Anwendungen sehr hoch. Im Fokus stehen Reichweite, Laufzeit, Ladedauer und Sicherheit für Elektromobilität und Portable Electronics. Die in der Energiewende angestrebte vermehrte Nutzung regenerativer Energien erfordert kostengünstige Energiespeicher mit langer Lebensdauer. Smarte Batteriematerialien, Fertigungsprozesse und Qualitätsbewertungsmethoden sind Schlüsseltechnologien für eine ressourceneffiziente Mobilität und Energieversorgung. Daher zielt das Impulsprojekt LiMaProMet ab auf die Entwicklung intelligenter Lithium-basierter Speichertechnologien bis zur Marktreife.
AddFunK
Projektleitung
Prof. Dr. Rainer Börret
Tel.: +49 (0)7361 576-3482
rainer.boerret@hs-aalen.de
Projektpartner
Weitere Forschungsinstitutionen
- Glasgow Caledonian University
- Karlsruher Institut für Technologie
- Universität Ulm
Unternehmen
- Carl Zeiss Jena GmbH / Carl Zeiss Vision GmbH
- Franke GmbH
- F. & G. Hachtel GmbH & Co. KG
- Hecker Werke GmbH
- MAPAL Dr. Kress KG
- Oppold System International GmbH
- Trumpf GmbH + Co. KG
Transferpartner
- Photonics BW e. V.
AddFunK
Additiv gefertigte intelligente Komponenten für Ressourcen- und Energieeffizienz
Additive Fertigung ist eine der Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Sie ermöglicht die wirtschaftliche ressourceneffiziente Herstellung individualisierter Produkte. Fragestellungen der Industrie hierzu greift das Impulsprojekt AddFunK auf. Beispiele sind 3D-Druck mit smarten Werkstoffen oder neuen Materialkombinationen wie CerMets, Hartmetallen und optischen Kunststoffen für intelligente Sensoren in cyberphysischen Systemen. Neben neuen Anwendungsmöglichkeiten und Funktionsintegration im Bereich Metall oder optischer Elemente durch intelligente Fertigungsprozesse stehen die konstruktive Gestaltung der Komponenten sowie die Einstellung gewünschter physikalischer Eigenschaften im Fokus. Wichtige Aspekte sind die Oberflächenqualität und -mikrostrukturierung durch Laser.
BEYOND
- Domänenoptimierte hochadaptive Deep-Learning-Verfahren für die Materialforschung
Die Entwicklung neuartiger smarter Materialsysteme hat zu gestiegenen Anforderungen in den Bereichen Qualitätskontrolle, Prozessparameteroptimierung und Mikrostrukturanalyse geführt, die mit klassischen Ansätzen nicht zu bewältigen sind. Der Einsatz von Deep Learning auf diesem Gebiet ist Inhalt des Impulsprojektes BEYOND.
In enger Zusammenarbeit mit den anderen Impulsprojekten werden Verfahren entwickelt, die auf den jeweiligen Bedarf spezifisch angepasst werden. Besonderes Augenmerk liegt hier in der Reduzierung der benötigten Datenmengen und Trainingsintervalle, um eine effiziente Analyse zu ermöglichen und somit in weiten Bereichen eingesetzt werden zu können, auch bei begrenztem Datenvolumen.
Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Optimierung und Weiterentwicklung bestehender Systeme auf Basis der Convolutional Neural Networks (ConvNets) sowie von Pre-Processing Verfahren und deren Kombination zum effektiven Einsatz in der Materialforschung. Hierbei wird ein möglichst breites Anwendungsspektrum angestrebt, dass auch kombinierte Auswertung von bild- und nicht-bildgebenden Daten ermöglicht.
- Projektleitung
Prof. Dr. Ricardo Büttner, Wirtschaftsinformatik - Projektpartner
Prof. Dr. Dagmar Goll, Institut für Materialforschung (IMFAA)
Prof. Dr. Ing. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung (IMFAA)
Prof. Dr. Markus Merkel, Zentrum für Virtuelle Produktentwicklung (ZVP)
Prof. Dr. Harald Riegel, Laser Applikation Zentrum (LAZ) - Laufzeit
01.01.2020 – 30.06.2021
Das Projekt BEYOND ist ein Impulsprojekt, das in Zusammenarbeit mit den vier weiteren Impulsprojekten durchgeführt wird und seinen Schwerpunkt im Bereich der Data Sciences hat.
BEYOND
Projektleitung
Prof. Dr. Ricardo Büttner
Tel.: +49 (0) 7361 576-6551
ricardo.buettner@hs-aalen.de
Projektpartner
Weitere Forschungsinstitutionen
- Universität Trier
Unternehmen
- Carl Zeiss Microscopy GmbH
- Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
- F. & G. Hachtel GmbH & Co. KG
- Kessler & Co. GmbH & Co. KG
- Oskar Frech GmbH & Co. KG
- PVA TePla Analytical Systems GmbH
- Wieland-Werke AG
Transferpartner
- A
Explorative Projekte
Zusätzlich zu den vier langfristig angelegten Impulsprojekten führt die SmartPro Partnerschaft Explorative Projekte durch, um weitere Forschungs- und Innovationspotentiale zu eröffnen. Die vier zentralen Anwendungsfelder von SmartPro – Energiewandler und -speicher, Leichtbau und 3D-Druck – werden hierdurch inhaltlich und methodisch erweitert. Die Vorhaben sind meist grundlagenorientiert und mit einem hohen Risiko behaftet, weisen jedoch bei erfolgreicher Durchführung ein besonders hohes Verwertungspotential auf.
Die Fragestellungen, die in den „Explorativen Projekten“ von SmartPro aufgegriffen werden, erfordern hochgradig interdisziplinäre Lösungsansätze. Hierbei werden zur kontinuierlichen Erweiterung der zur Verfügung stehenden Expertise auch neuberufene oder bisher weniger forschungsaktive Professoren in SmartPro integriert.
3DGRIN
3D-Druck von Gradientenindexoptiken
Konventionelle optische Bauelemente bestehen aus einem Material mit homogenen optischen Eigenschaften wie z.B. dem Brechungsindex. Ziel des Projekts 3DGRIN ist die Entwicklung einer Gradientenindexoptik (GRIN-Optik), bei der Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices kombiniert werden.
Gradientenindexoptiken generieren neue Eigenschaften optischer Bauteile und versprechen damit innovative Anwendungen, wie sie für hochintegrierte Systeme notwendig sind, z.B. für Augmented Reality – Systeme. Bisher konnten sie nur mit hohem Aufwand und hohen Kosten sowie für eingeschränkte Funktionalitäten gefertigt werden. Im Vorhaben 3DGRIN wird nun die innovative und wirtschaftliche Fertigung von Gradientenindexoptiken in einem einzigen Fertigungsprozess mittels 3D-Druck untersucht.
3DGRIN unterstützt die Verwertungs- und Transferstrategie der SmartPro-Partnerschaft durch direkte Kooperation mit den an SmartPro beteiligten Unternehmen.
- Projektleitung
Prof. Dr. Andreas Heinrich, Zentrum für optische Technologien (ZOT) - Projektpartner
Prof. Dr. Rainer Börret, ZOT;
Prof. Dr. Harald Riegel, LaserApplikationsZentrum (LAZ) - Laufzeit
01.07.2018 – 30.06.2019
Das Explorative Projekt 3DGRIN ist dem Impulsprojekt AddFunK angegliedert.
HEROD
Simulation des 3D-Drucks hochpräziser Kunststoffteile
Ziel des Projekts HEROD ist die Entwicklung eines Simulationsmodells für den 3D-Kunststoffdruck.
3D-gedruckte Kunststoffbauteile werden schichtweise im Drucker aufgebaut. Die Verbindung der Schichten während des Druckprozesses ist eine Schwachstelle. Die mechanischen Eigenschaften des gesamten Bauteils hängen stark davon ab, wie gut sie sich ausbildet.
Das in HEROD zu entwickelnde Simulationsmodell soll die mechanischen Eigenschaften der Komponenten vorhersagen. Es beruht auf Einzelelementen, die einzelnen 3D-gedruckten Tropfen entsprechen. Das Modell wird experimentell durch Festigkeitstests überprüft. Mit dem Modell lässt sich ermitteln, ob mittels 3D-Druck Kunststoffteile hergestellt werden können, die ähnliche mechanische Eigenschaften und identische Belastbarkeit wie die derzeit in der Industrie verwendeten Spritzgussteile aufweisen. Im Erfolgsfall können z.B. Ersatzteile aus Kunststoff in kleinen Stückzahlen schnell, einfach und hochpräzise mittels 3D-Druck gefertigt werden.
- Projektleitung
Prof. Dr. Rainer Börret, Zentrum für optische Technologien (ZOT) - Projektpartner
Dr. Wolfgang Rimkus, Technologiezentrum Leichtbau (TZL) - Laufzeit
01.01.2019 – 29.02.2020
Das Explorative Projekt HEROD ist dem Impulsprojekt AddFunK angegliedert.
PreMo-LiB
Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen als Wegbereiter zur Verbesserung der Prozessqualität in der Batterie-Massenproduktion
Hochqualitative Lithium-Ionen Batterien mit langer Lebensdauer werden zukünftig in vielen Industrieprodukten benötigt, z. B. in E-Autos, Smartphones oder Elektrowerkzeugen. Im Projekt PreMo-LiB untersucht die Hochschule Aalen in Kooperation mit der Varta Microbattery GmbH innovative produktionsbegleitende Verfahren zur Lebensdauerprognose und -verbesserung mittels moderner selbstlernender Softwarealgorithmen (Maschinelles Lernen, Künstliche Intelligenz).
Derzeit zeigt sich erst im späteren Einsatz, ob eine Lithium-Ionen Batterie den Kundenanforderungen genügt. Denn eine produktionsbegleitende Qualitätsprognose ist aufgrund der komplexen physikalischen Wirkzusammenhänge innerhalb der Batterie nur sehr eingeschränkt möglich und nicht tauglich für die Massenproduktion.
Im Projekt PreMo-LiB werden nun maschinelle Lernverfahren eingesetzt, mit denen kostengünstig und praktikabel die Qualität und Lebensdauer der Batterie produktionsbegleitend prognostiziert werden können. Das qualitätssichernde Verfahren arbeitet zerstörungsfrei und ist für die Massenproduktion hochqualitativer Lithium-Ionen Batterien skalierbar.
- Projektleitung
Prof. Dr. Ricardo Büttner, Wirtschaftsinformatik - Projektpartner
VARTA Microbattery GmbH - Laufzeit
01.03.2019 – 31.08.2020
Das Explorative Projekt PreMo-LiB ist dem Impulsprojekt LiMaProMet angegliedert.
SurfPlus
Laserstrukturierte Oberflächen für trennmittelfreies Druckgießen
Aluminium-Druckguss gewinnt für Leichtbau-anwendungen immer mehr an Bedeutung. Um beim Gießvorgang ein Anhaften des Bauteils an der Oberfläche des Druckgusswerkzeuges zu verhindern, sind bisher Trennmittel erforderlich. Ihr Einsatz ist jedoch kostenintensiv und kann zu Rissbildung und erhöhtem Verschleiß führen.
Im Projekt SurfPlus wird ein innovatives trennmittelfreies Verfahren erarbeitet, das ein Anhaften des Aluminiumbauteils an das Werkzeug verhindert. Die Werkzeugoberfläche wird vor dem Gießvorgang mittels Ultrakurzpuls-Laserstrahlung definiert strukturiert. Die Pulse mit einer Dauer im Femto- und Pikosekundenbereich senken gezielt die Benetzungsfähigkeit des Druckgusswerkzeugs, so dass seine Oberfläche nicht durch die Schmelze benetzt werden kann. Ein Anhaften des Bauteils während des Gussprozesses wird verhindert.
Erfolgreiche laserbasierte Oberflächenfunktionalisierung ermöglicht Aluminium-Druckgussverfahren ohne Trennmittel und steigert dadurch Wirtschaftlichkeit und Qualität. SurfPlus eröffnet neue Anwendungsfelder, die insbesondere für die Automotive-Branche von großem Interesse sind.
- Projektleitung
Prof. Dr. Harald Riegel, LaserApplikationsZentrum (LAZ) - Projektpartner
Prof. D. Lothar Kallien, Gießereitechnologie Aalen (GTA) - Laufzeit
01.04.2019 – 31.03.2020
Das Explorative Projekt SurfPlus ist dem Impulsprojekt InDiMat angegliedert.
TRICLA
Topologieoptimierung hybrider Bauteile für den Automobilbau
Leichtere Bauteile mit hoher Stabilität und Sicherheit sind für den Automobilbau von großem Interesse. Zahlreiche Strukturbauteile in Autos, die bruchanfällig und bei einem Aufprall relevant sind, bestehen aus unterschiedlichen, miteinander kombinierten Materialien. Für solche sog. hybriden Bauteile lassen sich die gängigen Methoden zur Auslegung von (nicht hybriden) Bauteilen derzeit nicht geeignet einsetzen und verknüpfen.
Ziel des Projektes TRICLA ist daher die Entwicklung eines effizienten Workflows zur kraftflussgerechten Auslegung hybrider Strukturbauteile. Unterschiedliche Strukturoptimierungsmethoden und Simulationen werden darin kombiniert. Zentraler Bestandteil ist die dynamische Topologieoptimierung. Mit dieser Methode werden Bauteile nach bionischen Grundsätzen (nach dem Vorbild der Natur) und unter dynamischen Lasten, wie sie z. B. bei einem Aufprall auftreten, konstruiert. Materialeigenschaften und weitere Parameter werden berücksichtigt. Ziel ist eine signifikante Materialreduktion bei gleichbleibender Performance des bruchanfälligen Bauteils.
- Projektleitung
Dr. Wolfgang Rimkus, Technologiezentrum Leichtbau (TZL) - Projektpartner
Prof. Dr. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung Aalen (IMFAA) - Laufzeit
01.03.2019 – 31.08.2020
Das Explorative Projekt TRICLA ist dem Impulsprojekt InDiMat angegliedert.
3DPräkomMed
3D-Druck für Hochpräzisionskomponenten und Medizingerätetechnik: neue Anwendungsgebiete durch smarte Materialien und intelligentes Design
Die additive Fertigung zur Herstellung von komplex geformten und individualisierten Komponenten wird in der Zukunft in vielen Bereichen völlig neue Produkte mit optimierten physikalischen Eigenschaften ermöglichen. In zwei Teilprojekten werden hier einerseits die Nutzung thermostabiler Legierungen untersucht und andererseits die Entwicklung von Otoplastiken, deren Gehörschutzfunktion durch einen Impulsschallfilter funktional erweitert wird.
Das Teilprojekt „Additive Fertigung von thermisch beanspruchten Komponenten für Hochpräzisionsanwendungen“ (AtheK) untersucht Legierungen, die im makroskopischen Bereich thermisch stabil sind, auf deren Verwendungsmöglichkeiten in der additiven Fertigung. Die Nutzung solcher Materialien ist von besonderer Bedeutung, da nur sehr geringe Ausdehnungskoeffizienten die Fertigung von passgenauen Komponenten ermöglicht, die auch bei verschiedenen Temperaturen formstabil bleiben.
„3D Otoplastikdruck“ (SmartVent) ist ein weiteres Teilprojekt in dem additiv gefertigte individualisierten Otoplastiken hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften verbessert werden. Im Wesentlichen werden Modifikationen durchgeführt, die die Funktion eines Impulsschallfilters besitzen und verhindern, dass impulsartiger Schall durch die Belüftungsbohrungen gelangt. Die Entwicklung eines manuell steuerbaren Filters ist Ziel des Forschungsansatzes.
- Projektleitung
Prof. Dr. Markus Merkel, Zentrum für virituelle Produktentwicklung - Projektpartner
Prof. D. Steffen Kreikemeier, Kompetenzzentrum für Audiologie
Dr. Timo Bernthaler, Institut für Materialforschung (IMFAA) - Laufzeit
01.01.2019 – 31.12.2019
Das Explorative Projekt 3DPräkomMed ist an das Impulsprojekt AddFunK angegliedert.
ProxiMat
Die Entwicklung kosteneffizienter und ressourcenschonender Dauermagnete ist eine der Grundlagen für innovative Energiewandler für die Elektromobilität der Zukunft. Der Einsatz neuer Fertigungstechnologien wie die der additiven Fertigung (3D-Druck) eröffnen innovative Ansätze für die Produktion energie- und ressourceneffizienter Energiewandler für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten. In dem Explorativen Projekt steht die Nutzung dieser Technologie zur Verbesserung der Eigenschaften von Dauermagneten im Mittelpunkt.
In einem innovativen Ansatz werden im Labormaßstab optimierte, kleinstmögliche Korngrößen von additiv gefertigten Neodym-Eisen-Bor- Magneten mit ultrafeiner gerichteter Gefügestruktur experimentell ermittelt. In direktem Zusammenhang hiermit werden auch alternative und wirtschaftlichere Verfahren zur Herstellung der verwendeten Ausgangslegierungen untersucht.
Ein weiterer Fokus in ProxiMat ist die Erprobung eines Einsatzes der laserbasierten additiven Fertigung von Dauermagnetkomponenten aus Carbon-Eisen-Neodym, wie es zurzeit für gussgefertigte Elemente bereits möglich ist. Ebenso werden die sich eröffnenden Möglichkeiten der Fertigungstechnik zur Herstellung von anisotropen Komponenten untersucht.
- Projektleitung
Prof. Dr. Dagmar Goll, Institut für Materialwissenschaften (IMFAA) - Projektpartner
Prof. Dr. Gerhard Schneider, Institut für Materialwissenschaften (IMFAA) - Laufzeit
01.08.2020-31.05.2021
Das Explorative Projekt ProxiMat ist an das Impulsprojekt MagNetz angegliedert.
Data Science für smarte Produkte
Digitalisierungspotenziale der Materialforschung in SmartPro
Das Explorative Projekt DiMa besteht aus verschiedenen Teilprojekten, deren methodischer Ansatz auf die jeweiligen Forschungsschwerpunkte der Impulsprojekte inhaltlich angepasst ist.
Im Projekt werden die Expertisen von Data Science Experten sowie aus den anderen Forschungsbereichen von SmartPro zusammengeführt und somit in interdisziplinären Ansätzen neue Forschungsinhalte generiert.
Die vier Teilprojekte sind jeweils einem Impulsprojekt zugeordnet und dienen als Ausgangpunkt für die Entwicklung des querschnittlich angelegten neuen Impulsprojekts mit dem Schwerpunkt Data Sciences.
MagTwin (Impulsprojekt MagNetz) fokussiert auf die Entwicklung des digitalen Zwillings eines Dauermagnetprüfstands. Hierbei sollen die Alterungsprozesse von Dauermagneten simuliert werden.
DigitEL (Impulsprojekt LiMaProMet) beschäftigt sich mit der Nutzung von Machine Learning bei der Analyse von Mikrostrukturen von Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Akkumulatoren bezüglich der Vorhersage von Leistungsparametern. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hier auf der Prognose der Stromratenfähigkeit.
MashMult (Impulsprojekt InDiMat) untersucht die Oberflächenbeschaffenheit klebetechnisch gefügter Multimaterialsysteme auf Basis von CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) mittels 2D- und 3D-bildgebender Systeme. Machine Learning Ansätze werden hier zur Prognose der mechanischen Festigkeit der Klebeverbindungen genutzt.
In SmartPrint (Impulsprojekt AddFunk) sollen die Prozessparameter und Materialeigenschaften der durch 3D Druck gefertigten optischen Komponenten hinsichtlich der resultierenden Teilequalität mit Hilfe von Machine Learning untersucht werden.
- Projektleitung
Prof. Dr. Ricardo Büttner, Wirtschaftsinformatik - Projektpartner
Prof. Dr. Ing. Sebastian Feldmann, Digitale Systemintegration im Maschinenbau
Prof. Dr. Dagmar Goll, Institut für Materialforschung
Prof. Dr. Andreas Heinrich, Zentrum für Optische Technologien (ZOT)
Prof. Dr. Ing. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung (IMFAA)
Prof. Dr. Ulrich Klauck, Machine Learning and Data Analysis
Prof. Dr. Harald Riegel, Laser Applikation Zentrum (LAZ)
Prof. Dr. Manfred Rössle, Wirtschaftsinformatik - Laufzeit
01.07.2019 – 30.06.2020 -
Das Projekt DiMa besteht aus vier Teilprojekten, von denen jeweils eines den vier Impulsprojekten zugeordnet ist.
Data Science für SmartPro
Neben Qualitätsbewertung und Materialanalytik wird Data Science zukünftig eine zentrale Querschnittsthematik sein. Interdisziplinär werden neue Verfahren entwickelt, die Machine Learning nutzen. «Wir verknüpfen durch ‚Machine Learning‘-Informationen von Werkstoffstrukturen mit den Werkstoffeigenschaften. So können wir Materialeigenschaften gezielt verbessern und schaffen Grundlagen für smarte Produkte», sagt Rektor Prof. Dr. Gerhard Schneider.
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Künstliche Intelligenz und Machine Learning als Wegbereiter zur Verbesserung der Prozessqualität in der Batterie-Massenproduktion
In der Zukunft werden in vielen Industrieprodukten hochqualitative Lithium-Ionen-Batterien mit langer Lebensdauer benötigt: E-Fahrzeuge, Smartphones, Elektrowerkzeuge, etc. Hier setzt das Explorative Projekt „PreMo-LiB“ (Prädiktive Modellierung der Lebenszyklen von Lithium-Ionen Batterien) der SmartPro – Partnerschaft an. Im Projekt PreMo-LiB untersucht die Hochschule Aalen, in Kooperation mit der Varta Microbattery GmbH, innovative produktionsbegleitende Verfahren zur Lebensdauerprognose und -verbesserung mittels moderner selbstlernender Software-Algorithmen (Machine Learning, Künstliche Intelligenz).
Präsentation SmartPro Hannover Messe 2018
Die Beurteilung der Qualität von Lithium-Ionen-Batterien mittels Deep Learning – Methoden in der Mikroskopie wurde auch auf der Hannover Messe 2019 und der make Ostwürttemberg 2019 vorgestellt. Links: Olatomiwa Badmos vom Institut für Materialforschung beim Forum tech transfer.
KMU-Projekte
Gemeinsam mit der Wirtschaft werden weitere attraktive Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf den Weg gebracht, insbesondere mit regionalen KMU. Diese Vorhaben – sog. «KMU-Projekte» – tragen zum weiteren Ausbau des starken Kooperationsnetzwerks bei und entwickeln SmartPro gezielt thematisch, wie methodisch weiter. Interessierte innovative Unternehmen aus der Region können dadurch strategisch als Industriepartner neu oder intensiver einbezogen werden.
PROFM
Die Anwendung von 3D-Druckverfahren in der Fertigung ist aufgrund der hohen Flexibilität und Präzision eine Methode, die in vielen Bereichen eingesetzt werden kann. Geringe Stückzahlen und hochpräzise Produktabmessungen ohne die Notwendigkeit von weiteren Investitionen sind hier von großer Bedeutung für die Akzeptanz in den Unternehmen. Die Vorteile können in der Industrie erst dann voll genutzt werden, wenn die Herstellung von 3D-gedruckten Bauteilen gelingt, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Dies ist zurzeit in vielen Bereichen noch eine große Herausforderung.
Ziel dieses Projekts ist die Produktion von additiv gefertigten Teilen die konventionell hergestellten Produkten gleichwertig sind und ähnliche zentrale physikalische Eigenschaften aufweisen. Da es sich gezeigt hat, dass die Verwendung von konventionell-verwendeten Materialen nicht zu hinreichend guten Ergebnissen führt, werden alternative Materialien getestet. Eine Optimierung der Prozessparameter ist hierbei von Bedeutung und bietet die Möglichkeit der gezielten Adaption an die jeweilige Anwendung.
- Projektpartner (Hochschule Aalen)
Prof. Dr. Rainer Börret, Zentrum für optische Technologien (ZOT) - Projektpartner (Unternehmen)
Herr Steffen Hachtel, F. & G. Hachtel GmbH & Co KG, Aalen - Laufzeit
01.01.2019 – 31.12.2019
KorLe
Korrosionsprüfung für den hybriden Leichtbau
Das Projekt KorLe ist ausgerichtet auf die Entwicklung eines standardisierten Prüfprozesses der normierte Verfahren zur Materialbeständigkeit verwendet. Hierzu werden im Impulsprojekt InDiMat durch Fügetechnologie hergestellte Multimaterialsysteme auf Korrosionsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit geprüft. Eine Charakterisierung und quantitative Auswertung der Materialschädigung durch z.B. Salzsprühnebel- und Schwitzwassertests oder auch UV-Bewitterung stehen hierbei im Fokus. Aussagen über die Schädigungsmechanismen und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften sollen helfen bessere Testmethoden zu entwickeln, die verlässlich und schnell Vorhersagen über die zu erwartenden Schädigungen erlauben.
- Projektpartner (Hochschule Aalen)
Prof. Dr. Volker Knoblauch, Institut für Materialforschung IMFAA - Projektpartner (Unternehmen)
Markus Holz, Institut für Oberflächentechnik GmbH (IFO), Schwäbisch Gmünd - Laufzeit
01.01.2019 – 30.06.2020
Assoziierte Projekte
Mit großem Erfolg konnte die Hochschule Aalen Drittmittel für weitere innovative Forschungsprojekte einwerben, die Fragestellungen aus den SmartPro-Anwendungsfeldern aufgreifen. Diese assoziierten Projekte werden häufig gemeinsam mit regionalen Unternehmen durch die an SmartPro beteiligten Arbeitsgruppen durchgeführt. Dabei unterstützen auch zahlreiche SmartPro-Industriepartner seit der Antragstellung durch LOIs, Beratung im Rahmen von Beiräten sowie wissenschaftliche Diskussionen der transferorientierten Vorhaben. Ausgewählte Projekte werden vorgestellt.
Am „ultrakurzen“ Puls der Zeit
Was der Physik-Nobelpreis 2018 mit der Hochschule Aalen zu tun hat Am 10. Dezember wird der Physik-Nobelpreis in Stockholm mit einer Besonderheit vergeben: Alle Preisträger manipulieren Licht. Donna Strickland erhält den ehrwürdigen Preis zusammen mit Gérard Mourou....
Künstliche Intelligenz in der Materialmikroskopie
Projekt KLEVER integriert Methoden des Maschinellen Lernens an der Hochschule Aalen Das Institut für Materialforschung an der Hochschule Aalen (IMFAA) freut sich über die Förderzusage im Bundesprogramm Forschung an Fachhochschulen mit Unternehmen (FHprofUnt). Das...
Starke Fachhochschulen – Impuls für die Region (FH-Impuls)
Die Hochschule Aalen hat sich mit SmartPro bundesweit in der Spitzengruppe der Fachhochschulen positioniert. Sie wird als eine von 10 Hochschulen in der Fördermaßnahme FH-Impuls des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit rund 5 Millionen Euro für zunächst vier Jahre gefördert. Kernziele sind der nachhaltige Ausbau des regionalen Transfer- und Kooperationsnetzwerks sowie die Schärfung des Forschungsprofils.
