Forschung und Entwicklung – Wir gestalten Zukunft

Robustes, wirtschaftliches Laserschweißen von metallischen Bipolarplatten für die Null-Fehler-Produktion von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren (RoWiLas)

Ein starkes Marktwachstum von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren erfordern neue Fertigungslösungen bzgl. Prozesszeit, Kosten und Qualität von Bipolarplatten, um den anvisierten Fertigungszahlen gerecht zu werden. Hierfür ist ein vollständiges Kontaktieren des Fügebereiches beider Bipolarplattenhälften während des Laserschweißprozesses entscheidend zur Realisierung von funktionsfähigen Schweißverbindungen.

 

Zur Reduzierung der Fertigungszeiten, zur Erhöhung der Robustheit der Prozesse sowie zum Verzicht auf Dichtheitsprüfungen, wird innerhalb des Projekts eine Null-Fehler-Produktion von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren entwickelt. Die Schwerpunkte liegen dabei sowohl auf dem Erforschen eines adaptiv, selbstregelnden Spannsystems, zur Sicherstellung eines technischen Nullspaltes für einen robusteren Schweißprozess, als auch im Erforschen einer Technologie zum Überwinden verfahrensspezifischer Prozessgrenzen zur Realisierung geringerer Prozesszeiten.

 

Laufzeit: 15.05.2024 bis 14.05.2027

 

Skalierbare Aktorplattform für Lightweight Robotics und Endoskopie (EndoSMART)

Die Aktorprinzipien in Chirurgie und Endoskopie basieren im Moment entweder auf der Muskelkraft des Anwenders oder nutzen traditionelle elektromechanische Antriebe. Das führt zu fundamentalen Einschränkungen bei der Einbettung in cybermedizinische Systeme, der Kostenstruktur und Recyclingfähigkeit. Das Ziel des Projekts ist die Erforschung einer skalierbaren Aktorplattform für minimal invasive chirurgische Instrumente und Endoskope auf Basis von Formgedächtnislegierungen. Diese Aktorplattform würde zu tiefgreifenden Verbesserungen der Funktionalität, der Kostenstruktur und der Recyclingfähigkeit führen.

 

Im Projekt werden die Forschungsfragen zur thermischen Stabilität, Dauerbelastbarkeit, zu Bedienkonzepten, zur Steuerung und zur prinzipiellen Fertigbarkeit bearbeitet und damit die Voraussetzungen für ein universelles Instrumentenkonzept gelegt.

 

Laufzeit: 01.12.2023 bis 30.11.2026

 

Prospektive Software- und Service-Ökosysteme für die Digitalisierung des Mittelstandes (ProSECO-SME)

In dem Projekt wird eine tragfähige, dem europäischen Daten- und Rechtsraum entsprechende und von internationalen Hyperscalern unabhängige Plattform eines Mittelstands-Softwareökosystems erforscht und als Funktionsmuster realisiert. Auf Basis der erarbeiteten Konzepte für eine Plattform eines Mittelstands-Softwareökosystems soll es mittelständisch geprägten Unternehmen möglich sein, neue daten- und servicegetriebene Geschäftsmodelle zu erschließen.

 

Neben der Weiterentwicklung der Softwarearchitektur und -technologie steht auch die Nachhaltigkeit der Plattform im Mittelpunkt. Durch Grundsätze des Green-Codings sollen die späteren Entwickler auf der zu erforschenden Plattform des Mittelstands-Softwareökosystems schon bei der Programmierung von Apps feststellen können, wie der spätere Energieverbrauch sein wird und können bereits bei der App-Erstellung darauf Einfluss nehmen. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung der EU-Klimaziele geleistet.

 

Laufzeit: 01.08.2023 bis 01.07.2026

 

Mikro-elektronische Hybridsysteme im Ultraschall (HYBRIDECHO)

Im Rahmen dieses Projekts wird ein neues hybrides Ultraschallverfahren erforscht. Durch die erstmalige Kombination hochsensitiver MEMS basierter Ultraschalltransducer und leistungsstarken Piezosendern in einem System können Bandbreite und Sensitivität ausreichend erhöht werden, um kontinuierliche Sendeverfahren einzusetzen. In dem Projekt werden daher die notwendigen einzelnen Komponenten für die Umsetzung der kontinuierlichen Signalformen entwickelt. Auf Basis dieser Grundlagenforschung wird eine Testplattform entstehen, welche ein neuartiges Gesamtsystem auf Grundlage der Einzelteile entwickelt. Dieser Aufbau soll den Betrieb multipler synchroner Sender mit arbiträr kodierten Signalen ermöglichen und durch das Empfangen ihrer Reflexionen über MEMS-Komponenten die überlegene Bildgebung belegen. Im Zuge dieses Aufbaus werden die neu zu erforschenden Bearbeitungsmethoden hinsichtlich der Möglichkeiten zur Kombination untersucht, um Konzepte für eine skalierbare, hocheffiziente Prozesskette zu erarbeiten.

 

Insgesamt bieten die Inhalte des Projekts das Potential, die Bildqualität drastisch zu steigern, sodass neuartige medizinische Anwendungen wie transkranieller Ultraschall von Hirnblutungen oder effizientes Tumorscreening kleinster Läsionen ermöglicht werden.

 

Laufzeit: 01.08.2023 bis 01.07.2026

 

Entwicklung der Fertigungstechnik zur Herstellung der Profil-Walzen für eine kontinuierliche Produktion von Bipolar-Platten (BiPA)

Gesamtziel des Projekts ist die Entwicklung und Realisierung von Fertigungstechnik und Bearbeitungstechnologien für die Herstellung von Profil-Walzen durch innovative Verfahrenskombination von Zerspanung und Laserabtragen für eine kontinuierliche Produktion von Bipolar-Platten. Ziel ist die Sicherstellung der Bauteileigenschaften, d. h. der Konturtreue, geometrischen Genauigkeit und Oberflächenqualität, durch die Anwendung der genannten Verfahrenskombination. Um das zu realisieren, ist die Anwendung der Verfahren in einer Werkstückaufspannung, d. h. in einer Maschine, erforderlich. Um die notwendigen Bearbeitungsgenauigkeiten erreichen zu können, ist zudem eine Konturüberwachung im Prozess unerlässlich. Ziele sind ebenso die Erhöhung der Reproduzierbarkeit durch Digitalisierung des Herstellprozesses und des Bauteils sowie die Übertragung der Technologie auf weitere Anwendungen. Zudem wird eine signifikante Erhöhung der Produktivität angestrebt.

 

Laufzeit: 14.04.2023 bis 13.04.2026

 

Erforschung einer laserstrahlbasierten, kombinierten Fügeprozesskette für filigrane Formgedächtnisaktoren und -sensoren auf NiTi-Basis (FGLFüPro)

Im Rahmen des Projekts wird eine Fügeprozesskette erforscht, die eine flexible, wirtschaftliche und zuverlässige Kontaktierung von aktorischen NiTi-FGL-Drähten und sensorischen Dünnschichten ohne Zusatzelemente ermöglicht. Hierzu wird aus einer Kombination aus Plasmapolier- und Beschichtungs-prozess die Ausgangsbasis für einen nachfolgenden, hochpräzisen Laserfügeprozess geschaffen, um bei diesem energieeffizient und wärmereduziert die NiTi-Werkstücke fügen zu können. Anhand dieses Gesamtfügeprozesses wird eine wirtschaftliche und prozesssichere Herstellung von teils äußerst filigranen, drahtförmigen Produkten aus funktionalen FGL-NiTi-Legierungen im Mikro- und Makrobereich ermöglicht und deren Einsatz in der Sensorik und Aktorik sowie in weiteren Marktsegmenten verbreitert.

 

Laufzeit: 01.06.2023 bis 30.11.2025

 

Digitale Ende-zu-Ende Infrastruktur in smarten medizinischen Verbrauchsmitteln (SmartInfusions)

Sterile medizinische Verbrauchsmittel machen die moderne Medizin erst möglich und prägen den täglichen klinischen Alltag. Allerdings entspricht die Intelligenz dieser Verbrauchsmittel in Anwendungen wie Infusionen, Dialyse und Beatmung nicht mehr der geforderten klinischen Komplexität: Die Verbrauchsmittel leiten das medizinische Fluid, wissen aber sonst „nichts“ über Ihre Aufgabe. Besonders augenfällig ist dies bei intravenösen Therapien, die täglich Millionen von Patienten verabreicht werden. Infusionstherapien werden auch heute noch manuell gesteuert: Damit sind sie fehleranfällig, sehr personalintensiv, für die Patienten unnötig belastend und die Daten des Therapieprozesses werden nicht genutzt. Das Projekt hat daher das Ziel, durch die Einführung IP-geschützter, intelligenter Verbrauchsmittel erstmalig eine Ende-zu-Ende Digitalisierung von Infusionen, Chemotherapie, Dialyse und Beatmung zu ermöglichen. SITEC wird in diesem Zusammenhang Prinziplösungen und Fertigungskonzepte für die höchst-skalierbare Herstellung und integrierte Testung von mit Konnektivität ausgerüsteten Konnektoren, Medikamentenbehältern und Leitungen beforschen sowie Technologiedemonstratoren realisieren.

 

Laufzeit: 01.11.2023 bis 31.10.2025