Forschung Was auf der Hannover Messe 2024 gezeigt wird

Die Hannover Messe, die kommende Woche ihre Tore öffnet, ist nicht nur für die Industrie von großer Bedeutung, sondern dient auch als Plattform für die industrienahe Forschung und Entwicklung. Wir zeigen eine Auswahl an Projekten, die in Hannover präsentiert werden.

Universität des Saarlandes zeigt Mini-Kühlschrank mit künstlichen Muskeln

Gerade mal eine kleine Flasche hat Platz im ersten Kühlschrank der Welt, der mit künstlichen Muskeln aus Nickel-Titan kühlt. Aber der Mini-Prototyp, den das Team der Professoren Stefan Seelecke und Paul Motzki auf der Hannover Messe vorstellt, hat es in sich: Er zeigt, dass die Elastokalorik praxistauglich wird. Diese klimaschonende Kühl- und Heiztechnologie ist weit energieeffizienter und nachhaltiger als die heutigen Verfahren.

Die neue Technologie, die jetzt in einem kleinen, kompakten Kühlschrank-Prototypen steckt, beruht auf einem schlichten Prinzip: Wärme wird aus einem Raum abtransportiert, indem Drähte gezogen und wieder entlastet werden. Die sogenannten Formgedächtnisdrähte aus der superelastischen Legierung Nickel-Titan, auch künstliche Muskeln genannt, nehmen dabei in der Kühlkammer Wärme auf und geben diese außen wieder ab. „Mit unserem Verfahren, der Elastokalorik, erreichen wir beim Kühlen Temperaturdifferenzen von rund 20 °C ohne klimaschädliche Kältemittel und weit energieeffizienter als mit den heute üblichen Techniken“, erklärt Professor Stefan Seelecke, der an der Universität des Saarlandes und am Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) forscht.

Herausforderungen bei der Konstruktion des Kreislaufes

So simpel das Prinzip auf den ersten Blick scheint, so komplex sind die Forschungsfragen, die zu klären sind, will man damit einen Kühlkreislauf konstruieren. Im Mini-Kühlschrank, den das Forschungsteam jetzt in Hannover vorstellt, sorgt ein speziell konstruierter, patentierter Nockenantrieb dafür, dass Bündel aus 200 Mikrometer dünnen Nickel-Titan-Drähten fortwährend um eine runde Kühlkammer rotieren: „Während sie im Kreis wandern, werden sie auf der einen Seite belastet, also gezogen, und auf der anderen Seite entlastet“, erklärt Doktorand Lukas Ehl, der am Kühlsystem arbeitet. Luft wird an den rotierenden Bündeln vorbei in die Kühlkammer geleitet, wo die Drähte entlastet werden und so der Luft Wärme entziehen. In der Kühlkammer zirkuliert die Luft dann dauerhaft um entlastete Drähte.

Beim Weiterdrehen transportieren die Drähte Wärme aus der Kühlkammer heraus und geben sie ab, indem sie außen wieder gezogen, also belastet werden. „Etwa zehn bis zwölf Grad Celsius können auf diese Weise in der Kühlkammer erreicht werden“, sagt Student Nicolas Scherer, der im Rahmen seiner Masterarbeit am Projekt forscht.

Auf der Hannover Messe demonstrieren die Saarbrücker Experten für intelligente Materialsysteme die Vielseitigkeit ihrer Formgedächtnis-Technologie auch in Form von smarten Kleinantrieben, energieeffizienten Robotergreifern und weichen Roboterarmen in Form von Elefantenrüsseln.

Universität des Saarlandes auf der Hannover Messe: Halle 2 Stand B10

Außerdem am Stand zu sehen:

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Das KIT auf der Hannover Messe: Smarte Roboter, flüssige Metalle als Wärmeträger und Datensicherheit

Im Future Hub in Halle 2 stellen das KIT und das FZI Forschungszentrum Informatik, ein Innovationspartner des KIT, ihre Projekte an einem gemeinsamen Stand vor. Unter anderem können Besucher sich über folgende Projekte informieren:

Agi-Probot: Smarte Roboter für agile Produktion

Ziel des Projekts Agi-Probot ist es, dass sich Fabriken autonom an ständig neue Bedingungen anpassen können. Dabei stellt das Remanufacturing einen idealen Anwendungsfall dar: Gebrauchte Produkte werden durch Demontage, Aufarbeitung und Remontage auf den Qualitätsstandard von neuen Produkten gebracht, sodass sie sich wiederverwenden lassen. Damit trägt Remanufacturing zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft bei. Wie die Roboter in Agi-Probot lernen, demonstriert das KIT anhand von zwei Aufgaben: Inspektion gebrauchter Produkte und Erfassung von Demontageprozessen.

• Inspektion gebrauchter Produkte: Bei der Befundung wird bewertet, ob sich ein gebrauchtes Produkt aufarbeiten und wiederverwenden lässt. In Agi-Probot wird an einer Befundungsstation das sonst von Menschen vorgenommene anfängliche Überprüfen gebrauchter Produkte automatisiert. Dazu nutzt die Station Verfahren der optischen Messtechnik wie ein robotergeführtes Kamerasystem und Methoden der Künstlichen Intelligenz. So kann die Station lernen, Zustand und Mängel selbstständig festzustellen.

• Erfassen und Interpretieren von Demontageprozessen: Eine eigens aufgebaute Station dient dazu, den Menschen bei einer manuellen Demontage zu beobachten. Mit der eingesetzten Sensorik lassen sich Augen- und Blickbewegung sowie menschliche Haltung, Arm- und Handbewegungen in Kombination mit benutzten Werkzeugen und Produktkomponenten sowie einzelne Objekte auf der Arbeitsmatte erfassen. Diese Daten dienen als Eingabe für das Programmieren eines Roboters durch Vormachen. Ziel ist eine automatisierte Demontage.

Flüssige Metalle als Wärmeträger

Mit thermischen Energiespeichern lässt sich Energie für industrielle Hochtemperaturprozesse, beispielsweise in der Chemieindustrie oder bei der Metallverarbeitung, direkt in Form von Wärme angebots- und bedarfsorientiert speichern. Flüssigmetalle ermöglichen das Speichern von Wärme in einem sehr hohen Temperaturbereich. Sie werden mit Keramikkügelchen kombiniert, die eine hohe Speicherdichte und Langzeitspeicherfähigkeit aufweisen. Eine Pilotanlage soll den Betrieb eines flüssigmetallbasierten Wärmespeichers demonstrieren.

Anymos: Datensicherheit in der vernetzten Mobilität

Ob Navigationssysteme oder Ticketkäufe per Smartphone – Dienste für vernetzte Mobilität erfordern Daten. Wie lässt sich erreichen, dass die Daten so verwendet werden, dass sie ihren Zweck erfüllen, aber keine Rückschlüsse auf Individuen zulassen? Mit dieser Frage befasst sich der Kompetenzcluster „Anonymisierung für vernetzte Mobilitätssysteme“ (Anymos), den das KIT und das FZI Forschungszentrum Informatik, ein Innovationspartner des KIT, gemeinsam vorstellen. Die Forschenden untersuchen, welche Anforderungen an Methoden der Anonymisierung zu stellen sind und ermitteln die Umstände, unter denen aus anonymisierten Daten wieder individuelle Daten werden könnten. Daraus sollen konkrete Anwendungen entstehen, beispielsweise Ticketsysteme, die eine zurückgelegte Strecke genau abrechnen, ohne zu verraten, welche Strecke die Person gefahren ist.

Das KIT im Future Hub der Hannover Messe: Halle 2, Stand B35

Call for Papers

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Fraunhofer auf der Hannover Messe: Künstliche Intelligenz, Wasserstoff und klimaschonende Produktion

Künstliche Intelligenz, Wasserstoff und klimaschonende Produktion sind die großen Themen auf der diesjährigen Hannover Messe. Mehr als 15 Fraunhofer-Institute, -Verbünde und -Allianzen stellen ihre Entwicklungen aus den Bereichen Produktion, künstliche Intelligenz, Energie, Adaptronik sowie Leichtbau vor. Wir stellen eine Auswahl vor:

Nachhaltige Innovationen schaffen mit Leichtigkeit

Smarte Leichtbauweisen und -materialien senken das Gewicht von Elektrofahrzeugen und erhöhen die Reichweite der Batterien, bei Antrieben auf Basis fossiler Energieträger sorgen sie für eine Reduktion der Treibhausgasemissionen. Für den Ausbau der Wasserstoffwirtschaft werden nicht nur Elektrolyseure in großem Maßstab gebraucht sondern auch leichte und zugleich hochbelastbare Wasserstofftanks. Bis zu 120 Meter lange Rotorblätter für Windenergieanlagen der nächsten Generation, erforderlich für den Ausbau der Windenergie, können nur mit hochleistungsfähigen Leichtbaumaterialien realisiert werden. Als Schlüsseltechnologie für die Transformation der Wirtschaft hin zu einer klimaneutralen Industrie, für mehr Klimaschutz und Ressourcenschonung haben nachhaltige Leichtbaukonzepte eine immense Breitenwirkung in zahlreichen Branchen, insbesondere in den Zulieferindustrien.

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT aus Pfinztal stellt eine im Rahmen des Projektes PassEnger des Eureka Networks entwickelte Sitzlehnenstruktur vor. In dem innovativen Ansatz werden unterschiedliche Materialmorphologien eines einzigen Grundwerkstoff, in diesem Fall Polyamid, kombiniert. In Form von Fasern, Schaum und Kompaktmaterial trägt diese Kombination sowohl zur Anhebung des Leichtbaupotentials als auch zu einer verbesserten Kreislauffähigkeit des Produkts bei.

Hannover Messe 2024

KI-gesteuerter 5G-Kicker ist bereit für ein Match

Lösungen für den Leichtbau mit nachwachsenden Rohstoffen

Ein holzfaserbasiertes Formteil demonstriert das Potenzial leichter hybrider Werkstoffe und wurde mit einem Formteilautomaten hergestellt. Das Verfahren bietet Möglichkeiten zur passgenauen Produktion komplexgeformter Bauteile, Möbel oder Dämmstoffe. Die Leistungsfähigkeit nachwachsender Rohstoffe wird außerdem anhand eines Deckensystemmoduls auf Holzschaumbasis gezeigt. Das Modul kann zur Sanierung von abgehängten Decken für die Altbausanierung eingesetzt werden. Die mosaikartigen Kassettendecken weisen eine mit Stahlbeton vergleichbare Tragfähigkeit auf, sind aber deutlich leichter.

Druck- und Temperaturmessung im Wälzkontakt

Die Messung von Druck und Temperatur spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen technischen Anwendungen von Wälzlagern über Verzahnungen bis hin zu Dichtungen. Vor allem für Messungen bei Mischreibung, d.h. dem gleichzeitigen Auftreten von Flüssigkeits- und Festkörperreibung, gibt es bisher keine Lösungen. Auf der Hannover Messe vom 22. – 26. April 2024 präsentiert das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST einen neu entwickelten Dünnschicht-Multisensor, der Druck- und Temperaturmessungen auch unter Mischreibung und bei hohen Belastungen ermöglicht.

Fraunhofer auf der Hannover Messe: Halle 2, Stand B24

DFKI setzt Schwerpunkt auf umweltschonende Industrie-KI

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) präsentiert an mehreren Ständen KI-Lösungen für eine nachhaltig agierende Wirtschaft.

Kreislaufwirtschaft ermöglichen und Ressourcen sparen im Mittelstand

Herzstück des DFKI-Messeauftritts ist der gemeinsame Stand mit der Smart-Factory-KL. Dort zeigt das DFKI einen Demonstrator, der veranschaulicht, wie mithilfe einer visuellen Qualitätskontrolle durch KI benutzte Teile in der Produktion weiterverwendet werden können, im Sinne einer Kreislaufwirtschaft. Ein E-Transporter bringt diesen zu KMU, um sie an das Thema Ressourceneffizienz heranzuführen.

Flexible Ladung von E-Fahrzeugen mit Robotern

In einem originellen Konzept für die Ladung von E-Fahrzeugen kommt ein Roboter zum Auto und nicht das Auto zur Ladesäule. In Charge Pal transportieren mobile Laderoboter Hochleistungsbatterien zu Fahrzeugen, um sie anzuschlließen und das Auto zu laden. Mit dem robotergestützten Ansatz könnte es leichter werden, Bestandsimmobilien und öffentliche Parkplätze für E-Mobilität zu ertüchtigen und die Ladeinfrastruktur auszubauen.

Energieeffiziente Rechenzentren und KI-Anwendungen

Wie muss KI, also Software und die benötigte Hardware, aussehen, damit sie dem Anspruch der Energieeffizienz gerecht wird? Diese Frage soll im Projekt Escade beantwortet werden. Von Interesse ist dabei besonders das Potenzial von neuromorphen Chips. In einem konkreten KI-Anwendungsfall wird der Energieaufwand für die Sortierung von Stahlschrott untersucht.

Echtzeit-Kundensupport in Fabriken mit interaktiver AR

Um einen Fehler an einer Maschine zu beheben, müssten Techniker künftig nicht mehr weit reisen. Im Projekt Cortex² sehen sie sich in der derselben Situation wie ihre Kunden und können darin über die Ferne miteinander interagieren. Cortex² verbindet Videotelefonie mit AR und VR für eine nächste Generation der Telekooperation, die auf Interaktivität und eine ressourceneffiziente Datenübertragung Wert legt.

DFKI auf der Hannover Messe: Halle 2 und Halle 14, verschiedene Stände

FZI Forschungszentrum Informatik zeigt roboterbasiertes Recycling von E-Waste

Das FZI Forschungszentrum Informatik demonstriert flexibles Recycling von Elektroschrott mit einer intelligenten Roboterzelle.

Um Elektrobauteile dem Wertstoffkreislauf zuführen zu können, muss dieser zunächst in seine Bestandteile zerlegt werden. Erst nachdem gefährliche oder unverwertbare Bauteile entfernt wurden, ist eine Verwertung überhaupt möglich. Die Demontage ist komplex und erfordert eine Vielzahl von Arbeitsschritten und kraftbasierten Handhabungen. Dieser Vorgang wird daher bisher noch überwiegend von Hand ausgeführt.

Mit einem flexiblen Roboter für die Produktion und Demontage soll der Prozess automatisiert werden. Der Demonstrator zeigt, wie durch gelernte Handhabungsstrategien selbst schwierige Bauteile trotz Verklemmungen demontiert werden können. Durch 3D-Sensoren wird der Arbeitsraum während der Ausführung überwacht und die Bewegungen des Arms sofort an Hindernisse angepasst. Eine adaptive Planung ermöglicht, Arbeitsschritte auch dann noch durchzuführen, wenn sich Abläufe oder der Arbeitsbereich verändern.

Durch das flexible roboterbasierte Recycling von Elektroschrott können Elektronikkomponenten effektiver zerlegt und die Einzelteile so dem Recyclingkreislauf zugeführt werden. Die Rückgewinnung der eingesetzten Ressourcen schont Rohstoffe und ermöglicht eine frühzeitige Entfernung von Schadstoffen.

FZI auf der Hannover Messe: Halle 2, Stand A36

RPTU: Maschinen künftig mittels 6G-Mobilfunk kabellos steuern

Die Digitalisierung der Fertigung eröffnet Unternehmen viele Vorteile, darunter mehr Flexibilität in der Produktion verbunden mit einer höheren Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen. Mit dem künftigen Mobilfunkstandard 6G soll dieses Potenzial endlich in marktgerechte Kommunikationslösungen überführt werden. An der RPTU arbeitet ein Forscherteam an Konzepten für kabellose Interkonnektivität über Networks-in-Networks-Ansätze, also spezialisierten „Subnetzwerken“. Als Anwendungsfall dient eine klassische Werkzeugmaschine, eine CNC-Fräse.

Die Idee: Ein Netz-in-Netz-System

Die beiden Forscher nutzen für ihr Konzept kabellose Networks-in-Networks (NiN). Die Idee dahinter ist, dass an die übergreifende 6G-Gesamtarchitektur spezialisierte Architekturen andocken, die auf die Bedarfe von industriellen Anwendungsfällen zugeschnitten sind – sozusagen ein segmentierter Ansatz.

Ihre Grundlagenforschung zu NiN, auch als Underlay-Netzwerken bekannt, verknüpfen Lindenschmitt und Mertes mit der Entwicklung eines Demonstrators: Dabei handelt es sich um eine CNC-Fräse, die in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert wird – ein klassischer und zugleich hochkomplexer Anwendungsfall. Den Forschern zufolge ist die Hardware von Steuerkomponenten bislang kabelgebunden mit Produktionsmaschinen und -anlagen verbunden. Das neue Konzept ermögliche nun die Virtualisierung der Fräse mit der dafür erforderlichen niedrigen Latenz und Verlässlichkeit der Signalübertragung.

Auf der Hannover Messe veranschaulichen die Forscher die unterschiedlichen Eigenschaften von Netzwerken an einem einfachen regelungstechnischen Beispiel: Einem inversen Pendel, das schwingend gelagert ist. Damit es in einer aufrechten Position bleibt, ist eine zeitlich zuverlässige und extrem schnelle Signalübertragung erforderlich. Damit können Interessierte direkt erleben, worin die Vorteile von Networks-in-Networks-Konzepten bestehen bzw. was wir mit unserer 6G-Forschung bewirken wollen.

Angesiedelt ist das Projekt unter dem Dach des „Open6GHub“, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt.

RPTU am Gemeinschaftsstand der 6G-Plattform auf der Hannover Messe: Halle 14, Stand H06

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