Erfolgsbeispiele

Fokusthema:
Simulation
Simulation

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Optimierung von Beschichtungsprozessen

Im Projekt "VICIA – Virtual Coater for Industrial Applications" wurde ein gemeinsamer digitaler Zwilling für physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)- und plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD)-Beschichtungsprozesse erstellt, der sowohl die Prozess- als auch die Schichtwachstumsdynamik beschreibt. Die bei den Projektpartnern bestehenden Softwaretools wurden weiterentwickelt und an verschiedenen Demonstrations-Cases validiert, z. B. optische Filter auf 3D-Substraten. Die erweiterten Tools können für industrielle Simulationsstudien genutzt werden. 


Geotextile Strukturen am Hang
Geotextile Strukturen am Hang

Klima / Umwelt

Getuftete Geotextilien für verbesserten Erosionsschutz

Getuftete Geotextilien können mit ihren dreidimensionalen Polstrukturen durch Starkregen gefährdete Böschungen vor Erosion schützen. Anhand verschiedener Materialien und Konstruktionsparameter kann das Geotextil mittels der Tuftingtechnik je nach Anwendungsfall individuell ertüchtigt werden. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Leitfadens, welcher den Einsatz der Tuftingtechnik für Geotextilien zugänglich machen soll.


neuartiges Messsystem mit Kamera
neuartiges Messsystem mit Kamera

Gesundheit / Langes Leben

Mit innovativer Kameratechnik kleinsten Tumoren auf der Spur

Die frühe Erkennung von Melanomen ist ein entscheidender Faktor für die Heilungschancen. Dies soll durch ein neuartiges Messsystem mit Kamera und streifenförmiger Beleuchtung in verschiedenen Farben erzielt werden. Optische Eigenschaften der Haut lassen sich mit hoher Genauigkeit quantifizieren und daraus Änderungen etwa durch entstehende Tumore sehr sensitiv erfassen. Bösartige Tumore können  so rechtzeitig erkannt und entfernt werden.

Kooperationspartner:

Forschungsvereinigung F.O.M. | Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik | Berliner Glas GmbH | Carl Zeiss Optotechnik GmbH | Cubert GmbH | DIOPTIC GmbH | IBL GmbH | inno-spec GmbH | Institut für Textilchemie & Chemiefasern | LASER COMPONENTS GmbH | Optis GmbH | POG Präzisionsoptik Gera GmbH | Richard Wolf GmbH | Simeon Medical GmbH & Co. KG | SPECTARIS Deutscher Industrieverband für Optik, Photonik, Analysen- und Medizintechnik e. V.

Ansprechpartner: Dr. Karl Stock
karl.stock@ilm-ulm.de

wegloser Joystick
wegloser Joystick

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Joystick mit mehrachsigem Miniaturkraftsensor

Im Rahmen des IGF-Projekts StrainSens wurde ein mehrachsiger Mikro-Kraftsensor auf Basis eines integrierten CMOS-Sensorchips entworfen. Kern des Designs sind der Sensorchip zur Erfassung von mechanischen Verformungen und ein speziell ausgelegter Federkörper zur mehrachsigen Krafteinleitung. Zur Demonstration wurde ein quasi wegloser Joystick aufgebaut. Eine potentielle Anwendung sind Human-Machine-Interfaces.


Ziegel
Ziegel

Klima / Umwelt

Umweltschonender Basaltziegel

Im Projekt konnte ein Ziegel mit einem hohen Anteil an recyceltem Basaltmehl entwickelt werden, der in seiner Performance mitunter sogar herkömmlichen Ziegeln überlegen ist. Dadurch können sowohl natürliche Ressourcen als auch Deponiekapazitäten geschont werden. Zudem lassen sich prozessbedingte Kohlendioxidemissionen beim Herstellungsprozess reduzieren, da ein Teil der für Hintermauerziegel typischen kalkhaltigen Tone durch kalkfreies Material ersetzt werden kann.


Entwickelte Hybridisolation
Entwickelte Hybridisolation

Leichtbau / Werkstoffe

Hybridisolation mit papierabgeleiteter Keramik

Im Projekt „ForWerk - Formstabile Werkzeugisolation im Kraftfluss mit verbesserten thermischen Kennwerten aufgrund eines hybriden Aufbaus“ erfolgt die Entwicklung eines Hybridbauteils aus faserverstärkter Oxidkeramik und einer neuartigen, porösen Keramik auf Papierbasis (papierabgeleitete Keramik). Dabei werden die Bauteilkosten deutlich gesenkt (55%) und gleichzeitig die jeweiligen Vorteile der verwendeten Materialien für die Anwendung genutzt.


miniaturisierter Infrarotstrahler
miniaturisierter Infrarotstrahler

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Miniaturisierter InfraRot-Emitter-Chip (MIREC)

Im INNO-KOM-Projekt MIREC wurde eine neue Technologie zur Herstellung von miniaturisierten Infrarotstrahlern entwickelt. Solche Baugruppen werden als Lichtquelle in optischen Gassensoren eingesetzt, wobei geringe Kosten bei gleichzeitig hoher optischer Leistung und schnellem Schaltverhalten gefordert sind. Mit den entwickelten nur 1 mm² kleinen Strahlern konnten eine langzeitstabile Emission > 10 mW und Dynamik über 100 Hz erreicht werden.


Beschichtungsversuche am FILK
Beschichtungsversuche am FILK

Leichtbau / Werkstoffe

Flexible und abriebfeste Siliconbeschichtungen für PSA und Leichtbau

Siliconbasierte Verbundmaterialien weisen aufgrund ihrer Temperatur- und Flammbeständigkeit sowie physiologischer Unbedenklichkeit ein hohes Anwendungspotenzial für persönliche Schutzkleidung (PSA) auf. Jedoch liegt bei Silicionbeschichtungen im Vergleich zu PVC oder PUR eine deutlich niedrigere Abriebbeständigkeit vor. Im Projekt wurden deshalb der Effekt verschiedener Silicontypen und unterschiedlicher Füllstoffe auf das Abriebverhalten systematisch untersucht. Die neu entwickelten Siliconbeschichtungen entsprechen den hohen Anforderungen der Stufe 3 nach DIN EN 388 für PSA.


Messanordnung
Messanordnung

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Augmented-Reality-Anwendung zur Strukturdynamik

Ziel des Projektes waveAR war die Entwicklung von Software- und Hardwarekomponenten zur Beschleunigung und Vereinfachung der Messkette mit elektromechanischen Sensoren  im Bereich der Strukturdynamik. Zur Steigerung der Effizienz und zur Verringerung erforderlichen Expertenwissens wurden neuartige Komponenten zur Strukturkonfiguration und Echtzeit-Datenanalyse mittels Augmented Reality entwickelt.


Laserschweißtechnik
Laserschweißtechnik

Leichtbau / Werkstoffe

Innenwandiges Fügen von Glasrohren mittels CO2-Laser

Das Fügen von Glas ist eine große Herausforderung im Apparate- und Rohrleitungsbau. Am ifw Jena wurde ein laserbasiertes Schweißverfahren weiterentwickelt, welches mechanische Spannungen und Unregelmäßigkeiten der Schweißnaht stark reduziert. Neben dem verwendeten Borosilikatglas lassen sich Verbindungen auch zwischen anderen Gläsern oder mit Metallen herstellen. Laserschweißverfahren sind langfristig deutlich wirtschaftlicher als Gasbrenner.


Pilzsubstrate
Pilzsubstrate

Gesundheit / Langes Leben

Entwicklung von Pilzsubstraten für Kulturpilze

Für den Wachstumsmarkt der Kulturpilze (Kräuterseitling, Shiitake, Mandelpilz) wurden Substrate aus einheimischen Roh-/Reststoffen (Nadelholz, Hanf, Xylit, abgetragene Pilzsubstrate) und Vorbehandlungsverfahren entwickelt, mit denen Qualität und Ertrag (10 % bei Kräuterseitling) erhöht werden. Der Einsatz abgetragener Seitling-Substrate halbiert die Durchwachszeit von Shiitake und ermöglicht die Fruktifikation von Mandelpilz ohne Abdeckerde.

 


Leiterplattenbestückungsautomat
Leiterplattenbestückungsautomat

Leichtbau / Werkstoffe

TexTraSys - die automatische Bauteilbestückung von Textilien

Das neu entwickelte TexTraSys-Transportsystem ermöglicht die vollautomatische Bestückung leitfähiger flexibler Textilien und Fäden mit elektronischen Bauteilen mittels klassischen Leiterplattenbestückungs-
automaten in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Durch den kontinuierlichen Prozess lassen sich jetzt hochflexible textile Displays mit adressierbaren RGB-LEDs sehr genau, zuverlässig und effektiv herstellen.
 


Konzeptgrafik
Konzeptgrafik

Klima / Umwelt

Netzfreundlicher, energieeffizienter Kleinkompressor

Bei Kleinkompressoren (bis 1,5 kW) sind bisher keine Leistungsoptimierungen möglich, da die Systeme ohne Frequenzumrichter mit konstanter Drehzahl arbeiten. Durch das Projekt EffiKo wird nun ein drehzahlvariabler Betrieb auch bei kleinen Kompressoren, abhängig vom Druckluftbedarf des Kunden, ermöglicht. Das entwickelte drehzahlvariable Druckluftsystem spart Energie, minimiert den Verschleiß und leistet gleichzeitig einen aktiven Beitrag zur Verbesserung der Elektroenergiequalität. EffiKo ist ein Entwicklungsergebnis des ZIM-Kooperationsnetzwerks Power Quality.


Grafik zur Veranschaulichung
Grafik zur Veranschaulichung

Leichtbau / Werkstoffe

Innovative ermüdungsbeständige Dehnungssensorik

Das Netzwerk ElRoSens hat sich zum Ziel gesetzt, durch die Entwicklung von ermüdungsbeständigen Dehnungssensoren die Struktur- und Zustandsüberwachung von Leichtbauanwendungen über die gesamte Lebensdauer zu ermöglichen. Eine dafür geeignete Sensortechnologie auf Basis von Formgedächtnislegierungen bietet Verwertungspotential in vielen Anwendungsszenarien.


Kreislaufdarstellung der Wertschöpfung von Lithium-Ionen Batteriesystemen
Kreislaufdarstellung der Wertschöpfung von Lithium-Ionen Batteriesystemen

Klima / Umwelt

Reuse und Recycling von Li-Ionen Batteriesystemen

ReLioS ist ein internationales ZIM-Netzwerk, das sich zu den Themen Reuse und Recycling von Lithium-Ionen Batteriesystemen engagiert. Mit fortschreitender Elektromobilität werden immer mehr Altbatterien aus dem Markt zurückkommen, die verwertet werden müssen. Gemeinsam mit Unternehmen und Forschungsreinrichtungen aus Korea arbeiten die Netzwerkpartner an der Etablierung eines geschlossenen Materialkreislaufs und an Standards für die Batterieindustrie.

Kooperationspartner:

i-vector Innovationsmanagement GmbH (Netzwerkmanagement) | AVL Deutschland | 
BEC Becker Elektrorecycling Chemnitz GmbH | Bexel | BTU Cottbus-Senftenberg, Fachgebiet Physikalische Chemie | Constin | CORN | Daegu Gyeongbuk Free Economic Zone | Daegu Mechatronics & Materials Institute | Diemer Consulting | EcoProCnG | Festo SE & Co. KG | GS Engineering & Construction | Haug & Luithle / Innopower | Impulstec | Korea Electrotechnology Research Institute | Kyungpook National University | Maschinenbau Kitz | MISUM Systech | POEN | Stöbich Technologie | SungEel HiTech | TU Bergakademie Freiberg, Institut für Elektrotechnik | Witt Solutions

Ansprechpartner: Angela Blume
blume@i-vector.de

Matrix-LEDs
Matrix-LEDs

Gesundheit / Langes Leben

Therapieweste für LED-Akupunktur - innovative Lösung für die ambulante Pflege

Die im ZIM-Kooperationsnetzwerk AmbuCare entwickelte Therapieweste mit integrierter bioaktiver LED-Matrix erlaubt eine nicht-invasive, personalisierte Schmerztherapie. Durch Nutzung der Neuro- und Vitaldaten erfolgt eine automatische, personalisierte Einmessung der Applikationspunkte und ein therapiebegleitendes Monitoring der Schmerzlinderung, welche durch einen Schmerz-Score visualisiert wird. Die Kommunikation zwischen den Systemkomponenten und der Nutzerschnittstelle erfolgt über Bluetooth.


Analysesoftware
Analysesoftware

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Analysesoftware für Zerspanprozesse auf Basis digitaler Zwillinge

Im Projekt wurde eine Methode zur Erzeugung von digitalen Zwillingen für hochkomplexe Zerspanprozesse sowie eine spezielle Analysesoftware entwickelt. Relevante Prozesskenngrößen (Schnittkräfte, Bahnabweichungen, usw.) können damit orts- und zeitdiskret zur Fertigungsaufgabe berechnet und visuell dargestellt werden. Das Analysetool lässt sich mit der entsprechenden Werkzeugmaschine verknüpfen, wobei für jede Zerspanaufgabe ein digitaler Zwilling berechnet werden kann.


advangeo® Prediction Software Bedienoberfläche
advangeo® Prediction Software Bedienoberfläche

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Algorithmen zur automatisierten Erzeugung von Bodenkarten

Im Forschungsvorhaben wurde ein Algorithmus für die advangeo® Prediction Software entwickelt und implementiert. Mit Hilfe des Programms lässt sich nun automatisiert die Verteilung bestimmter Parameter z. B. des Humusgehalts berechnen und es stehen hochauflösende Bodenkarten zur Verfügung. Die im ZIM-Einzelprojekt entwickelte Methodik ist vielseitig einsetzbar u. a. zur Lagerstättenprognose oder zur Ermittlung von Gefährdungspotentialen.


PDFlight
PDFlight

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

PDFLight: maximale Datenreduktionsrate, hochqualitative Darstellung

Der Austausch von PDFs über das Internet nimmt einen großen Teil des Datenverkehrs ein. Dokumente werden millionenfach versendet, während die Cloud-Speicher unnötig gefüllt werden. Im ZIM-Einzelprojekt PDFLight wurde eine Software entwickelt, die in der Lage ist, PDF-Dateien um mehr als 90 Prozent auf jedem Desktop und Mobilgerät zu verkleinern. Durch die Verringerung der Dateigröße wird das Datenvolumen erheblich reduziert. Das spart Kosten und Energie.

 


Wohnmodule
Wohnmodule

Klima / Umwelt

Hybridbauweise - modular, hochwertig, ökologisch

Die im ZIM-Einzelprojekt entwickelten standardisierten Wohnmodule in Hybridbauweise vereinen die Vorteile zweier Baustoffe: die Stabilität und Unempfindlichkeit des Betons als Bodenplatte sowie ein gesundes Raumklima beim Einsatz von Massivholz für Wände und Decken.
Durch den hohen Rohstoffanteil von Holz kann darüber hinaus beim Rückbau der Holzelemente durch Wiederverwertung (Hackschnitzel) und Aufbereitung zu Brennstoffen wertvolle Energie zurückgewonnen werden. Die Kombination mehrerer und unterschiedlicher Module ermöglicht zudem individuelle Gestaltungsfreiheit bei der Umsetzung von Gebäudelösungen für Kitas, Schulen, Büroräume oder Wohnungsbau.  


Anwendung des Gerätes
Anwendung des Gerätes

Gesundheit / Langes Leben

NOVAFON, sanfte Behandlung – große Wirkung

Das in einem ZIM-Einzelprojekt entwickelte NOVAFON ist ein medizinisches Handgerät zur lokalen Vibrationstherapie, das bei der sensomotorischen Rehabilitation und in der Schmerzlinderung zum Einsatz kommt.
Das für professionelle Therapeuten gedachte Gerät zeichnet sich durch seine sanfte Wirkweise aus und kann sowohl im Kopf- und Halsbereich als auch an Rumpf und Extremitäten eingesetzt werden.


Aushalsmaschine
Aushalsmaschine

Leichtbau / Werkstoffe

Verfahren zum Aushalsen von metallischen Rohren und Hohlkörpern

Entwickelt wurde ein prozesssicheres, geometrieflexibles Werkzeug- und Maschinenkonzept zum Aushalsen von Rohren „Secoflex“. Das neue Kinematik-Konzept verlagert dabei alle Bewegungen zur Herstellung einer Aushalsung auf die Werkzeugseite. Dies ermöglicht neben der Herstellung von T-Stücken auch die Bearbeitung von längeren Rohren sowie kompletten Rohrleitungssystemen.


Abstandsgewirke
Abstandsgewirke

Klima / Umwelt

Textile Vorfiltration bei der Wasseraufbereitung

Die Kontrolle von Biofouling in industriellen Wasseraufbereitungsanlagen ist entscheidend für deren Leistung und Zuverlässigkeit. Herkömmliche in der Biofouling-Kontrolle wirksame Biozide sind jedoch potentiell gefährlich für die Umwelt und in einigen Fällen korrosiv gegenüber Materialien. Durch den Einsatz innovativer Abstandsgewirke in einer Vorfiltrationsstufe bieten sich vollkommen neue Möglichkeiten zur Verringerung von Biofouling.


Sensoren zur Interaktion des Nutzers
Sensoren zur Interaktion des Nutzers

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Messgerät für User Experience (UX)

Mit Professional-UX können Hersteller von Produkten mit Mensch-Maschine-Bedienschnittstellen, wie z. B. Displays medizinischer Geräte und Bedienpanels von Produktionsmaschinen, eigenständig professionelle UX-Testings durchführen. 
Das System erfasst und analysiert anhand von Sensoren die Interaktion des Nutzers mit dem Gerät auf Basis von Mimik und Stimme. So können Bedienfehler (Irritationen) erkannt und folgenschwere Fehlbedienungen durch nutzeroptimierte Schnittstellen verhindert werden.

 


Modell eines Schädels mit Implantat
Modell eines Schädels mit Implantat

Leichtbau / Werkstoffe

Additive Fertigung von medizintechnischen Implantaten

Im internationalen Kooperationsprojekt wurden verbesserte Herstellungsprozesse von Pulverwerkstoffen sowie Handlungsanweisungen zur Verarbeitung und Wiederverwendung der Metallpulver erarbeitet, die die qualitätsgesicherte additive Fertigung von medizinischen Implantaten ermöglichen. Auf diese Weise können geometrisch hochkomplexe, speziell auf den Anwendungsfall zugeschnittene Prothesen kundenindividuell und reproduzierbar gedruckt und somit die Anwendungsmöglichkeiten dieser Schlüsseltechnologie erweitert werden. 
 


Simulation und Kollisionskontrolle der Roboterbearbeitung
Simulation und Kollisionskontrolle der Roboterbearbeitung

Gesundheit / Langes Leben

Intuitiv bedienbares Industrie-Robotersystem für die Fertigung von Orthesen

Im Ergebnis des Kooperationsprojekts steht ein neuartiges 7-Achs-Gelenkarm-Industrieroboter-basiertes-Frässystem zur Verfügung (OrthoCAM). Das Frässystem ermöglicht erstmals in mehreren Arbeitsschritten eine hochpräzise und kostengünstige Fertigung von Orthesen mit komplexen Freiformflächen, Hinterschnitten, usw. ohne Grate, Stufen oder  Absätze.


SmartPress System
SmartPress System

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

Intelligentes Vision-System zur Prozessstabilisierung

Im Kooperationsprojekt SmartPress wurde ein System entwickelt, um Oberflächendefekte in Karosseriebauteilen unter Anwendung von KI-Ansätzen zu erkennen,  zu klassifizieren und Informationen über das künftige Verhalten der Produktion zu ermitteln. Die Benutzerschnittstelle des Systems ist die Entscheidungsgrundlage der Anlagenverantwortlichen und dient der Prozessstabilisierung.


CmASIC als Secure Element
CmASIC als Secure Element

Digitalisierung / Künstliche Intelligenz

CmASIC als Secure Element für Embedded Systeme

Um Raubkopien, Nachbau, Reverse Engineering oder Manipulation der Software in Embedded-Systemen zu verhindern, verschlüsselt CodeMeter diese Software. Als Secure Element zum Speichern von Lizenzen und Schlüssel dient die im internationalen Kooperationsprojekt entwickelte Hardware CmASIC im kleinen VQFN-Gehäuse mit USB- und SPI-Schnittstelle. Diese enthält einen fälschungssicheren und geschützten SmartCard-Chip mit moderner Kryptographie auf dem aktuellen Stand der Technik.


Anwendung von JMAOptic
Anwendung von JMAOptic

Gesundheit / Langes Leben

Kieferregistriersystem für die digitale funktionelle Zahnmedizin

Das neue zebris Kieferregistriersystem JMAOptic ist ein präzises opto-elektronisches Messsystem, das die Position und Bewegung der Zähne des Unterkiefers sowie der Kiefergelenke von Patienten mit hoher Genauigkeit erfasst. Die Messdaten werden zur Erstellung von Aufbissbehelfen und funktionellem Zahnersatz an CAD/CAM-Systeme übermittelt und/oder zur Diagnostik und Therapie von Funktionsstörungen des Kausystems verwendet.


Scooter
Scooter

Klima / Umwelt

Smart Cluster System Manager

Das Batterie-Management-System „Smart Cluster System Manager“ überwacht, steuert und regelt eine Gruppe von Lithium-Ionen-Batterien für den Betrieb in unterschiedlichen Modi.


Filterrinne
Filterrinne

Klima / Umwelt

Neuartige Vorfiltration zur Reinigung von Niederschlagsabfluss

Die Entwicklung umfasst eine Vorfilterstufe zum Einsatz in substratbasierten Filterrinnen. Speziell wurde das System so ausgestaltet, dass ein Trockenfall möglich ist, um ein vollständiges Verschließen durch Eis zu verhindern. Auch der Rückhalt und Abbau von Leichtflüssigkeiten wird durch den Kontakt mit belüfteten Sedimenten verbessert. Das System wurde zudem für eine vollständige hydraulische Filtersubstratausnutzung entwickelt.


Surfboard
Surfboard

Leichtbau / Werkstoffe

Neuartiges 3D-Polygon-Sandwichlaminat

Mit einem neuen Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Faserverbundstrukturen lassen sich die mechanischen Eigenschaften
wie z. B. das Biegeverhalten entscheidend beeinflussen und verbessern. Herkömmliche Kern- und Fasermaterialien können mit dem Verfahren durch recycelte oder natürliche Materialien wie Kork, Baumwolle, Holz oder Carbon ersetzt werden. Durch Variation der erforschten Parameter kann die Technologie auf die Herstellung von Surfboards mit nachhaltigen Materialien übertragen werden.