FuE-Projekt: Mikro-elektromechanisches Elektroniksystem zur Zustandsüberwachung in der Industrie 4.0

Motivation
Im Zukunftsprojekt Industrie 4.0 bietet sich heute die Chance, über eine intelligente Steuerung und Vernetzung die Flexibilität, die Energie- und die Ressourceneffizienz von Produktionsprozessen auf eine neue Stufe zu heben. Elektronik und Sensorik, die zu den Stärken gerade auch kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) in Deutschland zählen, spielen dabei eine Schlüsselrolle. Durch die Einbettung in Produktionsanlagen und Produkte werden die Potenziale der Mikroelektronik und der Digitalisierung für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 nutzbar gemacht und die Innovationsdynamik der deutschen Industrie gestärkt.

Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben wird ein Sensorsystem zur Erfassung von Vibrationen in Produktionsanlagen entwickelt, um durch kontinuierliche Zustandsüberwachung ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden. Die Sensoren sind hochintegriert, vernetzt, energieautark und mit einer selbstlernenden intelligenten Aus-wertung ausgestattet. Sie detektieren Unterschiede zwischen gemessenen und gespeicherten Körperschallprofilen und reagieren auf Änderungen, die auf einen Defekt hindeuten. Zentrale Themen der Entwicklung sind die Energieerzeugung im Sensor selbst sowie die Datensicherheit und die Robustheit des Gesamtsystems unter realistischen Bedingungen.

Innovationen und Perspektiven
Das neuartige System wird robuste, selbstlernende, vernetzte Sensoren ohne externe Energieversorgung oder Batterien umfassen, die durch Aufnahme von Körperschall den Betriebszustand von Maschinen überwachen und bei potenziellen Defekten eine Warnung ausgeben. So werden Datenverkehr und Energieverbrauch minimiert. Die Teilergebnisse, insbesondere die Energieautarkie, lassen sich auch auf andere Probleme im Bereich vernetzter Sensoren übertragen.

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FuE-Projekt: Sensorsysteme zur Überwachung und Steuerung von Kunststoffverarbeitungsprozessen

Motivation
Im Zukunftsprojekt Industrie 4.0 bietet sich heute die Chance, über eine intelligente Steuerung und Vernetzung die Flexibilität, die Energie- und die Ressourceneffizienz von Produktionsprozessen auf eine neue Stufe zu heben. Elektronik und Sensorik, die zu den Stärken gerade auch kleiner und mittlerer Unternehmen in Deutschland zählen, spielen dabei eine Schlüsselrolle. Eine Echtzeitsteuerung ist heute jedoch noch nicht in allen Produktionsprozessen möglich: beispielsweise existieren keine geeigneten Sensorsysteme und Methoden zur Datenauswertung, um die Herstellung von Kunststoffprodukten wie Rohren und Schaumplatten in kontinuierlichen Pressverfahren zu überwachen. Hierdurch wird die Effizienz in der Produktion solcher Bauteile beeinträchtigt und die Qualitätskontrolle erschwert.

Ziele und Vorgehen
Ziel des Forschungsprojekts KontiSens sind drei verschiedene Sensorsysteme (akustisch, thermisch und dielektrisch), mit deren Hilfe die Eigenschaften von Kunststoffschäumen bereits während der Herstellung in Echtzeit überwacht werden können. Hierzu sollen neben den Sensoren selbst auch neuartige Algorithmen zur Fusion und Auswertung der Sensordaten untersucht werden, mit deren Hilfe eine Überwachung der Produktqualität ermöglicht wird. Die Daten sollen in die Anlagensteuerung einfließen und in Verbindung mit Prozessparametern zur Visualisierung und Kontrolle der Produktion verwendet werden.

Innovationen und Perspektiven
Die Ergebnisse des Projekts können wesentlich zur Umsetzung des Industrie-4.0-Modells in der Kunststoffverarbeitung beitragen und eignen sich auch für die Anwendung in ähnlichen Prozessen in der Lebensmittel- und Baustoffindustrie sowie in der Medizintechnik.

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Automationa Valley FuE-Projekt: Nahfeldlokalisierung von Systemen in Produktionslinien Elektroniksysteme

Motivation
Für zukünftige Produktionssysteme nach den Anforderungen von Industrie 4.0 wird die lokale intelligente Kommunikations- und Lokalisierungstechnik immer wichtiger. Existierende Lösungen können aufgrund ihrer Größe nicht unmittelbar in Werkzeuge oder Fertigungssysteme integriert werden. Mit der Entwicklung eines entsprechend miniaturisierten Systems soll eine neuartige Kommunikations- und Lokalisierungslösung geschaffen werden.

Ziele und Vorgehen
Ausgehend von modularisierbaren und hochleistungsfähigen elektronischen Lokalisierungssystemen sollen durch modernste Aufbau- und Verbindungstechniken (AVT), wie der 3D-Integration, neue Realisierungs- und Anwendungsvarianten eröffnet werden. Unter Einsatz neuer, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs) wird eine universelle Sensorplattform entwickelt, die durch minimale Anpassungen in unterschiedlichen Industrieanwendungen eingesetzt werden kann. Die Forschungsergebnisse sollen abschließend in Form von Demonstratoren im Industrieeinsatz überprüft werden.

Innovationen und Perspektiven
Die Zusammenarbeit von Lokalisierungseinheiten unterschiedlicher Intelligenz unter Nutzung einer gemeinsamen Infrastruktur ermöglicht den Übergang von bestehenden Insellösungen zu einheitlichen Lösungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Neue wissenschaftliche Ergebnisse werden auf dem Gebiet der sich autonom konfigurierenden Systeme, im Bereich der flexiblen Funkprotokolle und der verteilten Positionsberechnung erwartet, wodurch die deutsche Produktions- und Automatisierungstechnik einen Innovationsvorsprung erlangt.

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Kooperationsprojekte mit BHS Corrugated – ISAC@OTH-AW

Nachdem es bereits in der Vergangenheit erfolgreiche Kooperationen zwischen BHS Corrugated Maschinen- und Anlagenbau GmbH und der OTH Amberg-Weiden gab, etwa im Projekt „Mensch-Maschine Interaktion“, freuen wir uns ab sofort auf die Zusammenarbeit im Rahmen des Projektes ISAC@OTH-AW.

Virtuelle Sensorik und Ontologie
Welchen Einfluss klimatische Änderungen auf Produktionsanlagen haben untersucht das Team um Projektleiter Professor Dr. Dieter Meiller im Projekt „Virtuelle Sensorik in der WPA: Analyse der Korrelation zwischen Produktions- und Wetterdaten“. Ziel ist es hierbei, durch die Auswertung von Daten, bisher nicht offensichtliche Zusammenhänge zu identifizieren, die zur Verbesserung der Produktions- und Prozessqualität herangezogen werden können.

Das Projekt „BHS-Ontologie“, unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Dominikus Heckmann, beschäftigt sich mit der Modellierung der semantischen Grundlagen der Datenhaltung für die Produktionsanlagen. Ziel ist es das Zusammenspiel der Produktions- und Sensordaten mit möglichen Kontextinformationen wie z.B. Standortdaten und Wetterdaten solide semantisch zu identifizieren und zu strukturieren.

Beide Projekte werden eng zusammenarbeiten und sind zunächst auf ein Jahr befristet.

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RoMulus | Ein Projekt aus SElekt-I4.0 – Robuste Multisensorik zur Zustandsüberwachung in Industrie-4.0-Anwendungen (RoMulus)

In dem Forschungsprojekt „Robuste Multisensorik zur Zustandsüberwachung in Industrie-4.0-Anwendungen“ – kurz RoMulus – erkunden Experten aus Forschungseinrichtungen und Industrie neue Methoden für die Entwicklung intelligenter Multisensorsysteme, die zur Zustandsüberwachung und Qualitätssicherung von digitalisierten Produktionsprozessen benötigt werden. Ziel ist es, neue Technologien und Entwurfsmethoden zu entwickeln, mit deren Hilfe robuste, energieeffiziente Multisensor-Mikrosysteme auch in begrenzten Stückzahlen für Industrieanwendungen systematisch entworfen und kosteneffizient gefertigt werden können. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und von der Hochschule Reutlingen koordiniert.

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Fraunhofer ISC: Sensoren transparent auf Textilien drucken

Wearables messen beispielsweise die körperliche Aktivität. Sensoren in funktionellen Kleidungsstücken könnten helfen Bewegungsabläufe zu kontrollieren. Das Fraunhofer ISC hat ein transparentes Material für Sensoren entwickelt, das sich einfach auf Textilien drucken lässt und Bewegungen misst.

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Sensorik setzt neue Maßstäbe: Automatisierungstechnik ist der Schlüssel zur globalen Wettbewerbsfähigkeit. Nordbayerische Unternehmen spielen dabei international eine bedeutende Rolle.

Beim 20. Kooperationsforum des Automation Valley Nordbayern und des Clusters Mechatronik & Automation tauschten sich Hersteller und Nutzer von Sensoren aus. Sensoren und die darin verbauten Chips bilden die Kernbausteine für die moderne vernetzte Fabrik bzw. die vernetzte Welt. Im Bereich der Produktion spricht man hier von Industrie 4.0, im globalen Zusammenhang vom Internet der Dinge oder Dienste.

“Auf dem Mars ist bereits Realität, was auf der Erde noch Zukunftsmusik ist”, so Professor Gerhard Lindner vom Institut für Sensor-und Aktortechnik (ISAT) in Coburg. Ohne die Anwesenheit von Menschen sind dort alle Objekte untereinander drahtlos vernetzt, um miteinander kommunizieren zu können. Dies gilt auch für den Mars Rover “Curiosity”.

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