Projektträger

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie

Projektzeitraum

2025-2028

Projektbeschreibung

In Kooperation mit der Emqopter GmbH soll im Projekt SiXuM+ die Betriebssicherheit von zivilen Multicoptern verbessert werden. Während sich der Projektpartner auf Hardwareoptimierungen fokussiert, wird seitens Universität Augsburg eine fehlerrobuste Regelung angestrebt. Diese wird anhand eines detaillierten Systemmodells ausgelegt, welches zudem auch zur optimalen Trajektorienplanung und Regleroptimierung genutzt werden soll. Zur Modellbildung wird ein hybrider Ansatz verfolgt, in dem das physikalische Modell durch datengetriebene Teilmodelle erweitert wird. Zur Parameteridentifikation und zum effizienten Lernen der Teilmodelle werden aussagekräftige Testflüge am realen System benötigt. Das Design of Experiment soll entsprechend eng mit der Modellbildung verzahnt sein. Mit einem iterativen generativen Ansatz soll sich das System zur Laufzeit – bspw. während einem Kalibrationsflug – selbst optimieren und somit aufwändige manuelle Parameterkalibration vermieden werden.

Projektträger

Bayerische Forschungsstiftung

Projektzeitraum

2024-2027  

Projektbeschreibung

Die Erstellung von Produktionsketten, in denen die Maschinen über Firmengrenzen hinweg miteinander reden und sich selbstständig an neue Erfordernisse anpassen ist eine Aufgabe von herausfordernder Komplexität. Dieser Aufgabe stellt sich der Verbund FORinFPRO mit der Kombination traditioneller Steuerung und Regelung und moderner KI- Methoden.

Nachhaltige Produktion fordert Ressourcen- und Energieeffizienz, geringe Emissionen, die Reduktion von Ausschuss und die Verwendung von Recyclingmaterial. Jedoch kann die Qualität von Recyclingmaterial von Charge zu Charge stark schwanken. Gleichzeitig rückt auch die effiziente Produktion von Kleinserien mit ihren häufigen Änderungen der Anforderungen in den Fokus der Anwender. Fertigungsprozesse hingegen sind oft nicht auf all diese Erfordernisse ausgelegt.

Die Projektpartner des Projekts FORinFPRO werden es Fertigungsprozessen ermöglichen, selbstständig auf neue Erfordernisse, schwankende Materialqualität, knappe Ressourcen und schwankende Energiepreise zu reagieren. Als Beispiel dient ihnen ein Bauteil, das in einem mehrstufigen Prozess aus recycelten Kohlefasern und verschiedenen Kunststoffen hergestellt wird. Daran erforscht FORinFPRO die Anwendung einer Kombination des klassischen ingenieurwissenschaftlichen Ansatzes einer modellbasierten Steuerung und Regelung, andererseits legt die hohe Komplexität einen auf Big Data und Machine Learning basierenden Ansatz nahe.

Als Ergebnis entsteht eine generelle Herangehensweise, mit der komplexe Fertigungsprozesse auch über Firmengrenzen hinweg robust und flexibel gegenüber neuen Anforderungen und die Verwendung nachhaltiger Materialien und Energiequellen attraktiv gemacht werden.

Projektträger

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

Projektzeitraum

2023 - 2025 

Projektbeschreibung

Mikroaktoren erreichen schnelle und präzise Bewegungen im Mikro- und Millimeterbereich durch effiziente Wirkprinzipien wie Piezoelektrizität, Elektrostatik und Magnetismus. Im Gegensatz zu makroskopischen Aktoren ist deren Bewegungsraum allerdings aufgrund von Rückstellkräften durch mechanische Federn in der Regel stark beschränkt. Um diese Restriktion zu umgehen, wurden im DFG-Projekt Kick & Catch zwei auf frei beweglichen Massen basierende Mikroaktorsysteme untersucht, welche jeweils große lineare oder rotatorische Bewegungen ermöglichen. Die Aktorsysteme beruhen dabei auf kooperativer Zusammenarbeit mehrerer Mikroaktoren und sind multistabil, benötigen also keine Energiezufuhr, um mehrere vordefinierte Ruhelagen stabil halten zu können. Multistabile Aktorsysteme mit großem Arbeitsbereich stellen die Grundlage für die Entwicklung fortgeschrittener Anwendungen und Einsatzgebiete von Mikroaktoren dar.

Das ebenfalls durch die DFG geförderte Folgeprojekt ADOPT baut auf den Ergebnissen der ersten Projektphase auf und erforscht die Integration der linearen und rotatorischen Aktoren zu einem komplexen Aktorsystem. Dieses soll als Mikrospiegel fungieren und sowohl große rotatorische Bewegungen erzielen, als auch in seiner vertikalen Position verstellbar sein können. Durch den Zusammenschluss mehrerer dieser Aktoren zu einem Array entsteht dadurch ein Mikrospiegelsystem – ähnlich dem Hauptspiegel des James-Webb-Teleskops – welches durch die Anpassung der Krümmung insbesondere Terahertzstrahlung sowohl refokussieren als auch gezielt umlenken kann. Die Herausforderungen zu Design, Modellierung, Untersuchung der Kopplungseffekte, sowie der effizienten Regelung wird in Kooperation mit Projektpartnern der Universitäten Freiburg und Bochum, sowie der Jade Hochschule bewältigt. Der Lehrstuhl für Regelungstechnik der Universität Augsburg entwickelt hierfür insbesondere Algorithmen zur Systemidentifikation und Regelung, welche klassische Methoden mit denen aus dem Bereich des maschinellen Lernens kombiniert.