Das Projekt "Subprojekt: Green Factory Bayreuth" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Projektgruppe Prozessinnovation durchgeführt. Der von der Bundesregierung beschlossene Ausstieg aus der Kernenergie führt zum schritt-weisen Abschalten der vier verbleibenden bayerischen Kernkraftwerke bis 2022. Vor dem Hintergrund des hohen Anteils an Strom aus Kernenergie in Bayern (57,6 Prozent) sowie dem geplanten Ausbau der Elektromobilität (auf 200.000 Fahrzeuge in Bayern bis 2020) besteht am Technologie- bzw. Produktionsstandort Bayern der Handlungsbedarf, die resultierende Versorgungslücke an elektrischer Energie zu schließen. Die hohe Bedeutung des Tourismussektors in Bayern erfordert hier das Ergreifen von nachhaltigen, umweltschonenden sowie landschaftsverträglichen Maßnahmen. Dabei ist der Ausbau regenerativer oder alternativer Energien nicht ausreichend, um die Versorgungslücke zu schließen. Daher ist der Energiebedarf produzierender Unternehmen zu reduzieren. Studien beziffern hier Potenziale von bis zu 30 Prozent, wodurch sich in bayerischen Unternehmen die produzierte Menge an elektrischer Energie eines Kernkraftwerks einsparen ließe. Jedoch mangelt es in der Industrie oftmals an Wissen zur Realisierung dieser Potenziale. Das hier vorgestellte Projekt Green Factory Bavaria leistet einen Beitrag bei der Befähigung bayerischer Unternehmen zur Reduktion des Energiebedarfs. Kernziel ist der Know-how-Transfer von der angewandten Forschung in die Industrie. Zur Erreichung dieser Zielsetzung werden bayernweit vier sogenannte 'Green Factories' in Augsburg, Bayreuth, Nürnberg und München als Demonstrations-, Lern- und Forschungsplattformen aufgebaut. In diesen werden sowohl technische Lösungen als auch methodische Vorgehen abgebildet, um in den Produktionen ganzheitlich den Energiebedarf zu senken. Als Demonstrationsplattformen zeigen die vier Green Factories bayerischen Unternehmen Stellhebel auf, wie diese selbst-ständig ihren Energiebedarf senken können. Dazu werden Schulungen in den Green Factories durchgeführt oder Unternehmen durch individuelle Beratungsleistungen unterstützt. Darüber hinaus dienen die Green Factories als Plattformen, um zukünftig in weiteren Forschungsarbeiten neue Lösungen zur Energieeffizienzsteigerung zu entwickeln. An jedem Standort werden spezifische Schwerpunkte dargestellt, wobei übergreifende Querschnittsthemen sowie gemeinsame Aktivitäten (z. B. Seminare, Workshops, Fachmessen) sowohl den Informationsaustausch untereinander als auch mit der Industrie sicherstellen. Mit dem vorliegenden ersten Antrag wird die Errichtung der Green Factories in Augsburg an der Fraunhofer IWU Projektgruppe (PG) Ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen (RMV) sowie in Bayreuth an der Fraunhofer IPA PG Prozessinnovation (PPI) beim Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (StMWIVT) beantragt. Förderbeginn soll der 01.07.2012 sein. usw.
Das Projekt "Teilvorhaben: DC/AC-Wandler (bis 20 kW) mit neuartigem Luftkühlkonzept" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL Software and Functions GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erprobung eines luftgekühlten DC/AC-Wandlers zur Integration in HV-Bordnetze von Personenkraftfahrzeugen (HEV, PHEV und EV). Schwerpunkte bei dieser Entwicklung sind die Maximierung der elektrischen Leistungsdichte bei gleichzeitigem Verzicht auf ein sekundäres Kühlsystem (Luftkühlung) sowie der erhöhten Verfügbarkeit des Systems bei gegebenen Umgebungsbedingungen. Im Fokus des Projektes stehen folgende Schritte: - Identifikation von elektronischen Komponenten, Materialien und Technologien hinsichtlich der thermischen/elektrischen Zielanforderungen, Effizienz und Herstellbarkeit. - Erstmusterfertigung: Anhand eines realen Baumuster sollen zunächst die obigen Schritte verifiziert werden und die qualitativen Eigenschaften nachgewiesen werden. - Durchführung von Testprogrammen der elektronischen Komponente im Labor bei AVL. AVL wird im Rahmen der definierten Arbeitspakete AP1 bis AP5 eine effizienzoptimierte, luftgekühlte Leistungselektronik (DC-AC Wandler) entwickeln: Nach der Festlegung der Requirements in AP1 erfolgt die Entwicklung der Technologien und Schaltungen in AP2. Nach Freigabe der Entwicklungsergebnisse wird der Prototypenaufbau in AP3 durchgeführt. In AP4 erfolgt die Erstinbetriebnahme und Labortests zum Nachweise der grundlegenden Funktionalitäten. In AP5 wird dann mit dem freigegeben Prototypen auf Systemeben Test durchgeführt, um die in der Zielvorgabe definierten Performance-Daten zu nachzuweisen.
Das Projekt "Teilprojekt: Konzepte für Elektronik auf Rotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Standort Lemgo, Fachbereich Elektrotechnik und Technische Informatik; Labor Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik durchgeführt. Im Projekt werden drehzahlgeregelte Drehstrom-Elektronikmotoren entwickelt, die in der Leistungsklasse auch unterhalb von 1,5 kW kompakt sind wie Netzmotoren, eine geringe Netzrückwirkung aufweisen, möglichst die gesamte generatorische Energie nutzen und in denen keine Magnete aus Seltenen Erden verwendet werden müssen. Die Parametrierung und Vernetzung des Antriebs soll trotz einer Integration der gesamten Elektronik im Motorbauraum mit Hilfe von Funk-Technologien verwirklicht werden. Der entstehende itsowl-Hera-Antrieb beinhaltet viele Aspekte eines intelligenten technischen Systems. Mit Hilfe der Vorgehensweise des Systemengineerings wird domänenübergreifend ein cyberphysisches System geschaffen, das bisherige konventionelle Antriebe bei drastisch gesteigerter Leistungsfähigkeit ersetzen kann. Zunächst werden im Rahmen einer Spezifikation Elektronikmotoren und Übertragungsmöglichkeiten mit den entsprechenden Anforderungen analysiert und in einem Lastenheft dargestellt (AP 1). In AP 2 wird ein mechatronisches Konzept erarbeitet und ein Entwurf für einen Demonstrator erstellt. AP 3 beinhaltet die Entwicklung von Teilsystemen und Komponenten des Demonstrators. Die HS-OWL konzentriert sich hier besonders auf die Entwicklung der Kommunikation zwischen dem Rotor und Stator und auf die Integration der Elektronik auf ein rotierendes Teil. Im AP 4 werden die entwickelten Systemkomponenten integriert und validiert. In AP 5 wird das Projektmanagement durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: effizientes Laden für PKW (Luftstrom-ELP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. Mit der Steigerung des Energieinhalts von Traktionsbatterien und damit der Reichweite von Elektrofahrzeugen ist es erforderlich, auch die Ladeleistung um mindestens den Faktor 2 zu erhöhen. Hier stoßen heutige Elektronik-Bauteile bezüglich Entwärmung oder hohem Wirkungsgrad an ihre Grenzen. Das Interesse von BMW liegt in einer Verbesserung der Ladetechnologie und deutlichen Reduzierung der Ladeverlust um ca. 30% durch - neue Halbleitermaterialien mit reduzierten Schalt- und Durchlassverlusten, z.B. Galliumnitrid, - Erhöhung der maximal zulässigen Chiptemperatur, - verbesserte Wärmeabfuhrkonzepte auf Basis der Luftgekühlte Wide Band Gap-Leistungselektronik und Mechatronik Technologien. Die Herausforderung für das Projekt ist neben der Wirkungsgraderhöhung und der Temperaturstabilität der Komponenten die Erhöhung der zulässigen Temperaturdifferenz für eine Verbesserung der Kühlung. BMW sieht die Chance, durch den Einsatz von neuen Bauteilen bei gleicher Ladeleistung den für Ladegerät und DC/DC-Wandler notwendigen Bauraum zu verkleinern und bei höherer Ladeleistung eine gegenüber konventionelle Lösungen einhergehende Bauteilvergrößerung zu kompensieren. Der Schwerpunkt für BMW in Luftstrom ist der automotive Ansatz für die luftgekühlten On-board und Off-board Ladegeräte. BMW wird über die Festlegung der funktionalen Anforderrungen und Spezifikationen in der Initialphase kontinuierliche Inputs zu den F&E Arbeiten liefern und die abschließende Validierung der Ladegeräte federführend in eigenen Labors durchführen.
Das Projekt "Entwicklung von Konzeptionen für eine Nachhaltige Entwicklung in der beruflichen Ausbildung in den Bereichen Mechatronik und Management" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Institut für Berufs- und Betriebspädagogik, Arbeitsbereich Internationale Kooperationen durchgeführt. Chinas Entwicklung steht im Bereich der Berufsbildung vor drei zentralen Aufgaben: den wachsenden Fachkräftemangel, die unzureichend auf die tatsächlichen praxisbezogenen beruflichen Anforderungen ausgerichtete berufliche Ausbildung und die Notwendigkeit zur Entwicklung von Konzeptionen im Bereich der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung als Beitrag zur Lösung der sich verschärfenden ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Problemstellungen. Hierfür hat die Chinesische Regierung den - Innovativen Aktionsplan zur Reformierung der Berufsbildung (2010-2012) - beschlossen. Ebenso deuten die Vorarbeiten zum 12. Fünfjahresplan, der 2011 verabschiedet wird, auf diese Zielrichtungen hin. Der Berufsbildung und gerade der wissenschaftlichen Forschung kommt in beiden Programmen eine bedeutende Rolle zu. Das Projekt soll genau an diesen Punkten anknüpfen und geeignete Konzeptionen unter Berücksichtigung der oben genannten Aufgabenstellungen für höhere Berufsschulen in China entwickeln. Im Zentrum soll die Entwicklung und Umsetzung von Konzeptionen in zwei Ebenen stehen: in der technischen Ausbildung von Mechatronikern und in der Ausbildung im Bereich des betrieblichen Managements.
Das Projekt "Robust and Reliant Automotive Computing Environment for Future eCars - Teilvorhaben: 'Zukunftsbremse für Elektrofahrzeuge' im Rahmen des Förderprojektes RACE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lucas Varity GmbH durchgeführt. RACE will eine zukunftsfähige IKT-Architektur für ein Elektrofahrzeug entwickeln und prototypisch umsetzen. Eine solche Architektur benötigt auch eine neue Aufteilung der klassischen Fahrzeugfunktionen, wie z.B. der Fahrdynamikregelung. Bisher sind solche Funktionen an den Aktor gebunden und meist auch in der Mechatronik des Aktors untergebracht. Im Projekt RACE soll nun die Funktion von der Aktorik getrennt werden. Dies erfordert die Konzeption von intelligenten Aktoren, welche über einen Bus mit der zentralen Steuerelektronik verbunden sind. In dieser Zentralelektronik laufen dann verschiedene Fahrzeugfunktionen in einer gekapselten Umgebung nebeneinander, welche sich nicht beeinflussen dürfen. Um dieses Ziel umzusetzen, wird zunächst ein intelligenter Aktor für die Modulation der Bremsdrücke entwickelt werden. Die bestehende Fahrdynamiksoftware wird dann in geeignete Softwareblöcke aufgeteilt, welche sich in die neue IKT-Architektur einfügen. Über einen Sicherheitsnachweis gemäß ISO26262 wird der geforderte ASIL nachgewiesen. Um auch die neuen Möglichkeiten von Radnabenmotoren bei der Fahrdynamikregelung zu zeigen, wird die bestehende Software um eine Momentenschnittstelle erweitert und eine einzelradbezogene Momentenregelung implementiert. Über einen Fahrzeugtest können dann die Vorteile der neuen Regelstrategie ermittelt werden.
Das Projekt "iTracC - Erhöhung der Fahrsicherheit von Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang durch eine optimierte Antriebs-Schlupf-Regelung basierend auf adaptiven Antriebsstrang- und Reibmodellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mechatronische Systeme durchgeführt. Bezüglich Fahrstabilität und Fahrsicherheit bietet die Elektrifizierung des Antriebsstrangs gegenüber konventionellen Antrieben deutliche Vorteile. Das schnellere Ansprechverhalten sowie die genauere Momentenumsetzung des Elektromotors ermöglichen neue Möglichkeiten in der Entwicklung und Optimierung von Fahrdynamiksystemen. In diesem Forschungsvorhaben soll ein verbessertes Konzept der bekannten Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) entworfen werden, welches durch konsequentes Ausnutzen der Vorteile des elektrifizierten Antriebsstrangs eine deutliche Steigerung der Fahrsicherheit verspricht. Im Gegensatz zur konventionellen ASR erfolgt der Eingriff nicht hauptsächlich durch die Bremsen des Fahrzeugs sondern durch den Antrieb selbst. Auf Basis von Antriebsstrang- und Reibmodellen erfolgt die Regelung der Antriebsräder im optimalen Schlupf-Bereich, so dass die Fahrstabilität erhöht sowie die Energieeffizienz der Antriebsregelung gesteigert werden. Da keine zusätzliche Hardware erforderlich ist, sind die Verfahren auch an bestehenden Fahrzeugen direkt anwendbar. Das Vorhaben ist in sieben Arbeitspunkte (AP) unterteilt. In AP1 wird ein modularer Baukasten zur Abbildung verschiedener Antriebsstrangkonzepte entwickelt. Auf Basis der in AP 1 entwickelten Modelle werden in AP 2 und AP 3 Online-Beobachter veränderlicher Parameter und eine Antriebsstrangregelung mit aktiver Ruckeldämpfung entwickelt. Dabei wird das Modell durch die Online-Schätzung robust gegen Parameterschwankung. Im darauffolgenden Arbeitspaket werden die Modelle um detaillierte Abbildungen des Reifen-Fahrbahn-Kontakts erweitert und in Beobachterstrukturen genutzt, um eine Aussage über den Reibwert des Reifen-Fahrbahn-Kontakts zu erhalten. Die beschriebenen Methoden aus AP 2-5 werden durch parallele Erprobungsfahrten in AP 7 validiert. Abschließend wird in AP 6 aufbauend auf den zuvor beschriebenen Arbeitspaketen eine reibwertadaptive Antriebs-Schlupf-Regelung entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung des SMART Klettersystems (Mechatronik: Steuerung, Aktuatorik und Sensorik inkl. Energieversorgung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgemeinschaft IgH Gesellschaft für Ingenieurleistungen mbH durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes SMART (SMART - Scanning Monitoring And Repair Transportation) ist die Entwicklung einer kletterfähigen Plattform für Wartungsarbeiten an Windenergieanlagen. Insbesondere für die witterungsunabhängige Durchführung von Fehlerdetektion und Reparaturmaßnahmen an den Rotorblättern soll eine vertikal bewegliche Arbeitskabine transportiert werden. Mit einem solchen System kann im Vergleich zu heutigen konventionellen Instandhaltungsmöglichkeiten eine erhebliche Erhöhung der Effektivität erwartet werden. Im aktuellen Vorhaben wird die Entwicklung des eigentlichen Klettersystems im Maßstab 1:3 betrieben. In dieser Phase 1 wird der sogenannte Demonstrator realisiert. Gegenstand der Entwicklung im Teilvorhaben der Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH sind das Antriebs-, das Steuerungs- und das Energiesystem des SMART. Der Fokus liegt auf der Beherrschung der Bewegungsvorgänge. Dies betrifft nicht nur die Steigbewegungen, sondern auch transversale Bahnkorrekturen sowie Neigungs- und Schwingungskompensationen. Das Steuerungssystem wird unter Verwendung leistungsfähiger moderner Feldbustechnik umgesetzt. Für den Demonstrator werden auf Grundlage der Informationen aus dem System Engineering (FH Aachen) und den Beiträgen der anderen Projektpartner die Komponenten für die Steuerung und Sensorik definiert und ausgewählt. Die Kontrolle über das Zusammenspiel der einzelnen Anlagenkomponenten wird in der Logik eines Steuerungsrechners implementiert, getestet und in Betrieb genommen. Darüber hinaus wird die gesamte, zur Versorgung der Anlage erforderliche Elektrik, Elektronik und elektrische Sicherheitstechnik geplant, konstruiert und aufgebaut. Als Ergebnis soll eine komplette funktionsfähige Steuerung inklusive aller Antriebe zur Verfügung stehen, die das Klettern des SMART ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Baugruppe Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BITSz electronics GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Minderung des Energieverbrauchs in der Industrie durch Reduktion des Energiebedarfs dort häufig eingesetzter Schaltventile. Diese werden meist von Elektromagneten direkt betätigt. Der Schaltvorgang dauert in der Regel nur Sekundenbruchteile. In den Haltephasen fließt jedoch der volle oder nur gering geminderte Strom weiter. Es soll eine mechatronische Lösung umgesetzt werden, die den Haltestromstrombedarf drastisch senkt. 2. Arbeitsplanung: Das Vorhaben teilt sich in zwei zeitlich aufeinanderfolgende Schwerpunkte: 1. Spezifikation und Entwicklung einer technisch anforderungsgerechten und am Markt umsetzungsfähigen Lösung für die energieeffiziente Betätigung von Schaltventilen und 2. Demonstration der technischen Machbarkeit und Einschätzung der Marktfähigkeit für die gefundene Lösung. Die Aufgabe der BITZs GmbH ist es, die elektronische Baugruppe zu entwickeln, zu fertigen, aufzubauen und zu testen. Diese soll aus Signalverarbeitungseinheit und leistungselektronischer Baugruppe mit integriertem Energiespeicher bestehen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Steuerung und Reglung für aktive Schwingungsdämpfung des Roboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) durchgeführt. 1. Vorhabenziel Die entscheidende Verbesserung der Bearbeitungsqualität bei Faserverbundwerkstoffen bei gleichzeitiger Reduzierung des Energie- und Investitionsaufwandes soll durch den Einsatz von Bearbeitungsrobotern mit selbstadaptierendem Systemverhalten anstelle von Portalfräsmaschinen erreicht werden. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von konstruktiven, messtechnischen und informationstechnischen Grundlagen für die Bereitstellung einer neuer Generationseffizienter Bearbeitungsroboter mit neuartigen Konzepten für die dynamische Werkzeugstabilisierung und Systemversteifung. Ziel des ISW ist es die Genauigkeit der Bearbeitung mit Robotern zu steigern bei gleichzeitiger Einhaltung der Dynamik und Bewegungsflexibilität des Roboters. Das ISW sieht vor alle die Steuerungs- und Regelungstechnik als wichtiges Werkzeug um die Bearbeitungsgenauigkeiten durch Schwingungskompensation bzw. -vermeidung in Verbindung mit einer mechatronischen Ausgleichskinematik zu erhöhen. Nach der messtechnisch gestützten Analyse der Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen mit einem Roboter werden geeignete Steuerungs- und Regelungsmethoden zur aktiven Schwingungsdämpfung hinsichtlich ihrer Eignung für die Kompensation analysiert. Sie werden anhand der Simulationsergebnisse validiert und entsprechend erweitert. Die Ergebnisse er Steuerungs- und Regelungsmethoden werden in den Demonstrator integriert und bewertet. Anhand der Ergebnisse werden entsprechende Optimierungen vorgenommen.
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| Förderprogramm | 49 |
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