Annals 2018 Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik www.faps.de
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Annals 2018
Lehrstuhl für
Fertigungsautomatisierung
und Produktionssystematik
www.faps.de Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
1
FAPS Annals 2018 interaktiv
Erleben Sie die FAPS Annals 2018
interaktiv auf Ihrem mobilen Endgerät!
So geht‘s:
Halten Sie einfach Ihr NFC-fähiges Handy
(iPhone XR/XS mit iOS 12 oder höher, Android OS mit Android Beam)
in kleinem Abstand über den NFC-Tag.
Je nach Smartphone ist eine zusätzliche Installation einer NFC-App notwendig.
2 FAPS Annals 2018
Grußwort
Editorial
USA verloren hat, eröffnen sich für Materiallieferanten,
3D Printed Electronics Druckmaschinenbauer sowie Anwender, z. B. in den
Bereichen Antennen, Speicher und logische Funktionen
ante portas (z. B. für RFID), Bekleidung bzw. Wearables, Biomedizin
und Pharmazeutika, Displays und Bedienelemente,
ambiente Beleuchtung (organische Leuchtdioden, OLED)
Sehr verehrte Freunde, Förderer und und Sensortechnik sowie organische Solarzellen
Kooperationspartner des Lehrstuhls für Fertigungs- (organische Photovoltaik, OPV), vielversprechende neue
automatisierung und Produktionssystematik, Geschäftsmöglichkeiten.
liebe Alumni, liebe Mitarbeiter,
Wie auch die mechanische Fertigung kann gedruckte Elek-
die dynamische Weiterentwicklung der Elektronik gemäß tronik mittels Druckwerkzeugen oder –schablonen in höch-
des rund 50 Jahre alten Mooreschen Gesetzes sorgt weiter- ster Auflösung und in großen Mengen immens kosten-
hin für eine Verdopplung der Rechen- und Speicher- günstig hergestellt werden. Wenn jedoch Prototypen oder
Fähigkeit innerhalb von ca. 12 bis 24 Monaten. Zusätzlich kleine Stückzahlen erforderlich sind, bieten sich auch ver-
erweitern die 3D-Integration von Integrierten Schaltkreisen stärkt selektive Druckverfahren (wie Inkjet, Aerosol-Jet
(More than Moore) sowie die Realisierung mechatronischer oder Dispensieren) an, die planar oder auch auf räumliche gedruckten NFC-Tag gespeichert (siehe gegenüberliegen-
Funktionen auf Halbleiterebene (Mikro-elektromechanische Oberflächen flexibel und effizient feine elektronische Struk- de Seite), die Sie durch Überstreichen Ihres Smartphones
Systeme; MEMS) die sensorischen, aktorischen und logi- turen realisieren können. direkt angezeigt bekommen.
schen Funktionalitäten moderner Mikrosysteme. Elektronik
ist damit weiterhin Innovationstreiber für alle modernen Die Kombination aus den vielfältigen Technologien der Damit wünsche ich Ihnen auch dieses Mal viel Freude beim
Produkte insbesondere aus der Automobilindustrie, der additiven Fertigung mechanischer Funktionen, wie SLS/ Durchblättern unseres Rückblicks auf das Jahr 2018, inter-
Unterhaltungs-, Medizin- und Verkehrstechnik sowie aus SLM, FFF, SLA, 3DP, mit denen der gedruckten Elektronik essante Ideen für Ihre tägliche Arbeit und ggf. auch die eine
dem Maschinen- und Anlagenbau. eröffnet völlig neue Produktkonzepte. So ist es vorstellbar, oder andere Anregung für eine mögliche Zusammenarbeit
dass zukünftig begrenzt komplexe elektronische bzw. mit dem FAPS!
Als attraktive Alternative zur komplexen, halbleiterbasier- mechatronische Produkte voll funktionsfähig aus dem
ten High-end-Elektronik erwächst mit der gedruckten 3D-Drucker entnommen werden können. An dieser Vision
Elektronik durch neue flexible Substratwerkstoffe, Nano- wird in vielen Forschungsaktivitäten am FAPS schon seit Mit herzlichen Grüßen
Tintenmaterialien sowie effiziente, hochauflösende und rund 30 Jahren gearbeitet und viele der neuen Projekte in
3D-fähige Drucktechnologien für die deutsche Volkswirt- diesen Annals zeigen deren große Aktualität.
schaft eine attraktive Produktionstechnologie. Während
Europa in den mikroelektronischen Anwendungsfeldern Um Ihnen die Anwendung der gedruckten Elektronik auch
für hochintegrierte Speicher und Prozessoren schon praktisch vorführen zu können, haben wir den Link auf die
lange den Anschluss vornehmlich an Ostasien und die interaktive Version der FAPS Annals 2018 auf einem Jörg Franke
www.faps.de 3
4 FAPS Annals 2018
Inhalt
Wissenstransfer ........................................................................................... 44
Kongresse, Messen und Seminare ................................................................ 45
Wissenschaftliche Kooperationen.................................................................. 46
Veröffentlichungen.......................................................................................... 47
Mitarbeiter .................................................................................................... 52
Mitarbeiterübersicht ....................................................................................... 53
Mitarbeiter in Forschungsbereichen .............................................................. 56
Neue Mitarbeiter ............................................................................................ 58
Editorial .......................................................................................................... 3 Berufliche Weiterentwicklungen .................................................................... 60
Essay ............................................................................................................. 7 Mitarbeiterentwicklung .................................................................................. 61
Neues vom Lehrstuhl ..................................................................................... 9 Einblicke in das FAPS-Leben ......................................................................... 62
Weiterbildungschancen für FAPS Mitarbeiter ................................................ 64
Forschung .................................................................................................... 14 FAPS-Fellowship ............................................................................................ 65
Forschungsprofil ............................................................................................ 15
Forschungsbereiche ...................................................................................... 16 Anlagen ........................................................................................................ 66
Technologiefelder ........................................................................................... 18 Investition in Maschinen und Anlagen ........................................................... 66
Dissertationen ................................................................................................ 20 Lehrstuhlausstattung ..................................................................................... 68
Neue nationale und internationale Forschungsprojekte ................................ 21 Standorte der Forschungsbereiche ............................................................... 70
Forschung am FAPS in Zahlen ...................................................................... 28 Impressum ..................................................................................................... 71
Ehrungen und Auszeichnungen ..................................................................... 30
Lehre.............................................................................................................. 34
Studierende am Department Maschinenbau ................................................. 35 Im vorliegenden Jahresbericht wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit viel-
Lehrveranstaltungen ...................................................................................... 36 fach nur die männliche Form verwendet. Sie bezieht sich jedoch auf Personen
Studentische Arbeiten.................................................................................... 38 aller Geschlechter.
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6 FAPS Annals 2018
Grußwort
Essay
Bei wissensba- Wartungs- und Instand- derartige Lösungen einfacher und mit weniger Aufwand
Mit datengetriebenen sierten Ansätzen setzungsmaßnahmen auf sich ändernde Produktionsumgebungen adaptiert wer-
erfolgt die Klas- genau zu dem Zeitpunkt, den. Außerdem werden Möglichkeiten eröffnet, in der Über-
Ansätzen zu sifikation von
Fehlerfällen durch
wenn es der Abnutzungs- wachungsphase auch dem System noch unbekannte
Fehler zu detektieren. Diese können später angereichert
vorrat erfordert.
Smart Maintenance Expertenwissen,
wohingegen bei
werden und zur Interpretation unterschiedlicher detektier-
ter Fehlerbilder in die Modelle zurückgespielt werden.
signalbasierten Ansätzen kritische Grenzwerte für den abso-
Die Instandhaltung von Produktionsanlagen luten Wert oder den Trendverlauf eines Messsignals fest- Der Einzug dieser neuen Technologien in die Prozess- und
geht im Zeitalter der Digitalisierung neue gelegt werden. Anlagenüberwachung lässt sich sicher weniger als ein
Wege. Der Einsatz lernender Verfahren ver- disruptives Ereignis – wie durch Industrie 4.0 oftmals pro-
spricht kostengünstigere und adaptive Lösun- Bei der Untersuchung von komplexen Systemen mit meh- pagiert – als vielmehr als eine fortlaufende, aber sich
reren, voneinander abhängigen Variablen wird oftmals eine beschleunigende Entwicklung beschreiben. Eine generi-
gen für einen vergrößerten Anwenderkreis. mathematische Modellierung des Systems notwendig. sche Patentlösung ist hierbei nicht zu erwarten. Allerdings
von Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke Eine Überwachung findet durch den Vergleich des an der wird aufgrund einer vereinfachten Verfügbarkeit durch auf-
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und realen Anlage beobachteten Verhaltens und des Verhal- kommende Cloud- und Smart-Service-Plattformen, lei-
Produktionssystematik tens statt, das durch das Modell auf Basis der gemessenen stungsstärkere Hardware und einer sich immer weiter ver-
Signale prognostiziert wurde. Diese modellbasierten breiternden Expertise der Einsatz von ML-basierten Moni-
Quelle: WZ-kompakt Sonderausgabe zum Thema „Digitalisierung“,
Oktober 2018, S. 45
Ansätze setzten bisher hauptsächlich auf A-priori-Wissen toring-Lösungen begünstigt und sich deren Anwendungs-
des Anlagenherstellers über Prozess und Anlage auf. Dies dichte über die nächsten Jahre erhöhen. Durch die selbst-
Über die industriellen Revolutionen hinweg und infolge der erfordert allerdings ein hohes Maß an Expertenwissen, das lernenden Eigenschaften der Maschinen-Monitoring-
damit einhergehenden rasant ansteigenden Abhängigkeit häufig nur durch hohen Aufwand erlangt werden kann. Da Systeme werden Unternehmen hierbei zu einer Smart
der Menschheit von Maschinen gewann die industrielle Modelle für einen bestimmten Anwendungsfall entwickelt Maintenance befähigt und entlastet, um die immer wert-
Instandhaltung zunehmend an Bedeutung. Diese lässt sich werden, wird es auch oft nötig, sie anzupassen, sobald vollere und stark begrenzte Kapazität an hochqualifizierten
in drei verschiedene Instandhaltungsstrategien einteilen: sich die Produktionsumgebung verändert. Fachkräften für kreativere Prozesse einsetzen zu können,
reaktive, präventive und zustandsorientierte Instandhal- wie die Verbesserung der Maschinen und Prozesse in
tung. Letztere ermöglicht es, Wartungs- und Instandset- Eine Alternative dazu stellen datengetriebene Ansätze dar, Bezug auf Qualität, Produktivität, Sicherheit und Ressour-
zungsmaßnahmen genau zu dem Zeitpunkt durchzufüh- die mithilfe maschineller Lernverfahren (ML) die relevanten cenverbrauch.
ren, wenn es der Abnutzungsvorrat erfordert – unter Einbe- Systemmerkmale sowie deren Zustände und Zusammen-
zug eines zeitlichen Prognoseaspekts auch als Predictive hänge beobachten und aus diesen Informationen automa-
Maintenance bekannt. Die hierzu notwendige Detektion tisiert Verhaltensmodelle der Produktionsanlage generie-
des Systemzustands und von anomalem Systemverhalten ren. Durch die Möglichkeit des überwachten (supervised)
kann dabei auf Wissen, Signalen oder Modellen basieren. oder auch unüberwachten (unsupervised) Lernens können
www.faps.de 7
8 FAPS Annals 2018
Neues vom Lehrstuhl
11.01.2018 02.02.2018 05.05.2018
Gespräch über Kooperation mit den Erik Hultman promovierte an der Universität Uppsala FAPS präsentiert sich auf den Markttagen des
iranischen Universitäten im Bereich robotergestützten Kabel-Wickelns Wissens zum 275. Jubiläum der FAU in Erlangen
Der wissenschaftlicher Mitarbeiter Rasool Shahsevani, In seiner Forschungsarbeit entwickelte Erik Hultman eine Die FAU nutzte das 275. Jubiläum, um mit Menschen
th
M.Sc. wurde zur Teilnahme an der Messe „The 18 Inter- automatisierte Prozesskette für große Wellenenergie- zusammenzukommen und um sich mit ihnen auszutau-
national Exhibition of Research, Technology Achivements Generatoren (WEG), die von Prof. Mats Leijon, Leiter des schen, und zwar bei den Markttagen des Wissens. Hier
and Techmart“ in Teheran eingeladen. Viele Forscher, Wis- Institutes für Elektrizität an der Universität Uppsala, konzi- erlebten die Besucherinnen und Besucher Forschung
senschaftler und Studenten aus den besten iranischen piert wurden. Der WEG basiert auf einem translatorischen, hautnah. In ihrem Jubiläumsjahr ging die Universität nun
Universitäten versammeln sich hier jährlich unter einem permanentmagneterregten Synchron-Motor und erzeugt dorthin, wo die Menschen sind – auf die Wochenmärkte
Dach, um Neuigkeiten der Technologiewelt miteinander bis zu 100 kW elektrische Leistung. Durch seine Zuverläs- der Städte Erlangen, Fürth und Nürnberg. Forscherinnen
auszutauschen. Im Gespräch mit den zuständigen Behör- sigkeit, einfache Installation und Kostenvorteile birgt der und Forscher zeigten an eigenen Marktständen, wie viel
den von den Universitätan „Tehran“, „Sharif“ und „Shiraz“ WEG enormes Potenzial, um aus der immensen und steti- Wissenschaft in ganz alltäglichen Dingen steckt.
wurde das Interesse zum Aufbau einer internationalen gen Kraft der Wellen regenerative Energie zu gewinnen. Am Themenfeld „Mensch und Maschine“ beteiligte sich
Partnerschaft mit deutschen Universitäten geweckt. Als Mitglied des Teams bewies Dr. Hutman erfolgreich, auch der Lehrstuhl FAPS mit einem Informationsstand.
Im Sinne internationaler Partnerschaften, wird in einem dass seine roboterbasierte Kabel-Wicklungsmethode die Besucher konnten dabei viele Einblicke in die Bereiche
ersten Schritt versucht ein Bündnis zwischen der Univer- Montagezeit signifikant reduzieren, die Qualität der Wick- der Hausautomatisierung und Biomechatronik gewinnen.
sität Shiraz und der FAU zu bilden. lung verbessern und den Produktionsaufwand deutlich So war es möglich sich von Alexa einen Kaffee zubereiten
optimieren kann. zu lassen oder aber Informationen über einen intelligenten
Spiegel abzurufen.
www.faps.de 9
Neues vom Lehrstuhl
09.06.2018 13.06.2018 25. – 29.06.2018
FAPS präsentiert sich auf den Markttagen des ER-Force Framatome Innovation Week | Ausstellung der Mixed
Wissens zum 275. Jubiläum der FAU in Nürnberg nimmt am RoboCup 2018 teil Reality gestützten Teleoperation und Trends der Robotik
In Nürnberg ging es im Rahmen des Themas „Bewegung Zum dritten Mal in Folge konnte sich das Logistics-Team Im Rahmen der Innovation Week 2018 der Framatome
und Stillstand“ um Elektromobilität, die damit verbundene des Erlangen Robotics e.V. für die Teilnahme an der GmbH stellten die Partner Framatome und der Lehrstuhl
Reichweitendiskussion und die entsprechend benötigte RoboCup Weltmeisterschaft 2018 in der RoboCup für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystema-
ökologische Energieversorgung, aber auch um Photovol- Industrial Liga qualifizieren. Der RoboCup ist ein jährlicher tik gemeinsame Forschungsergebnisse aus dem Bereich
taikanlagen und alternative Energieerzeugung. Roboterwettkampf, der 1997 erstmals ausgetragen wurde. der Mixed Reality-gestützten Teleoperation von Roboter-
Am Stand wurde eine Ladestation von ABL gezeigt, die Die RoboCup-Weltmeisterschaften werden jährlich an systemen aus. Im Rahmen eines Impulsvortrags stellte der
zum Laden aller aktuellen Elektrofahrzeuge verwendet wechselnden Orten ausgetragen. Dabei treffen sich Lehrstuhl darüber hinaus aktuelle Forschungsprojekte und
werden kann. Ein Twike war vor Ort: Bei diesem Elektro- ca. 2.000 Wissenschaftler und Studenten aus der ganzen Trends der Robotik vor. Im Anschluss wurden Einsatzfelder
fahrzeug können zwei Insassen wie beim Fahrrad mit- Welt, um ihre Teams gegeneinander antreten zu lassen. sowie Potenziale der Robotik diskutiert sowie der noch
treten, um die Reichweite entsprechend zu verlängern. Die Liga RoboCup Industrial stellt einen gemeinsamen ausstehende Forschungs- und Entwicklungsbedarf der
Aktive Besucher durften über einen Generator an einem Rahmen für die industrienahen Anwendungsligen des jeweiligen Anwendung erörtert.
Fahrrad die Energie für eine Carrera-Bahn erzeugen und RoboCup dar, in dem verschiedene, sich ergänzende Die gemeinsamen Entwicklungen der Forschungspartner
sich ein spannendes Rennen liefern. Über eine Arduino- Ansätze für den industriellen Einsatz vereint werden. Framatome und FAPS im Bereich der Teleoperation gehen
Anwendung konnten Interessierte über ein PV-Modul und Unterm Strich konnte nach sechs aufreibenden und langen auf das Jahr 2014 zurück. Anstoß zur Kooperation waren
im Web-Browser ihres Smartphones eine Blume gießen. Tagen in Montreal ein super vierter Platz in der Weltmeister- gemeinsame Untersuchungen hinsichtlich der Verwen-
schaft und der Sieg in der Technical Challenge eingefahren dung von kostengünstiger Consumer-Sensorik als mög-
werden. Weiterhin stellte das Team einen neuen persönlichen liche Teleoperationseingabegeräte statt kostspieliger
Punkterekord auf, was den stetigen Entwicklungsprozess Masterarm-Kinematiken.
und Wissensgewinn der letzten drei Jahre widerspiegelt.
10 FAPS Annals 2018Neues vom Lehrstuhl
12.07.2018 29.08. – 02.09.18 05.09.2018
EXIST-Gründer starten als „Sentinum“ RoboCup Logistics-Team präsentiert FAPS und Siemens AG GWE
im Smart-City-Kontext am Lehrstuhl FAPS interessierten Besuchern die „Zukunft schon heute“ verlängern Kooperation
Der Lehrstuhl unterstützt aktiv die Ausgründung des tech- Vom 29.08. bis 02.09.18 wurde das RoboCup Logistics- Der Lehrstuhl FAPS und das Gerätewerk Erlangen (GWE)
nologiegetriebenem Startups „Sentinum“ und wird damit Team der FAU als amtierender Weltmeister der Technical der Siemens AG verlängern ihre erfolgreiche Kooperation
zu einem der wenigen Gründerlehrstühle der FAU. Geför- Challenge nach Dornbirn in Österreich eingeladen. Dort um weitere drei Jahre. Im GWE werden leistungselektro-
dert werden die drei frisch gebackenen Masterabsolven- fand die Dornbirner Herbstmesse statt, welche über nische Frequenzumrichter sowie Steurungen und Bedien-
ten Simon Schrampfer, Manuel Hart und Johannes Ollech, 70.000 Besucher zählte. Der Haushaltsroboterhändler geräte für Werkzeugmaschinen und Produktionsanlagen
die dieses Jahr ihre Masterarbeit am FAPS abschließen myRobotcenter veranstaltete anlässlich seines zehnjähri- gefertigt. Im Rahmen des Kooperationsprojekts werden
konnten. Die einjährige Finanzierung erfolgt durch das gen Jubiläums die Sonderschau „Zukunft schon heute“, innovative Methoden und Tools für die Planung flexibler
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und den welche diverse Produkte und Entwicklungen rund um die Montagesysteme entwickelt, evaluiert und implementiert.
Europäischen Sozialfonds. Robotik und dessen Interaktion mit dem Menschen prä- Im Fokus stehen dabei vor allem hybride robotergestützte
Der Lehrstuhl begleitet die drei Stipendiaten von der Kon- sentierte. Montagesysteme im Kontext der Mensch-Roboter-
zeption und Entwicklung bis hin zur Ausgründung und Als Highlight und Zuschauermagnet entstand in der Mitte Kollaboration (MRK). Die Planung erfolgt dabei unter Nut-
stellt neben einer professionellen Arbeitsumgebung vor der Messehalle eine Wettkampfarena der RoboCup zung neuester digitaler Technologien. Die entwickelten
allem Infrastruktur, Partnerschaften, Expertise und fachli- Logistics League. Hier lieferten sich die Erlanger mit dem Lösungen ermöglichen eine wirtschaftliche Steigerung
che Beratung zur Verfügung. Konkret entwickelt Sentinum Teamnamen „ER-Force“ und ihre autonomen, am FAPS des Automatisierungsgrads in der Montage bei gleichzei-
eine innovative Lösung zur drahtlosen Datenerfassung entwickelten Transportroboter fünf Tage lang Wettkämpfe tiger Bewahrung der benötigten Flexibilität.
und -analyse, die Digitalisierung im Bereich Smart-City, mit den Freunden der Universität Graz und der RWTH Dies sichert eine wettbewerbsfähige Produktion auch in
Smart-Home und Logistik ermöglicht. Aachen (Teams im Bild). Hochlohnländern, und trägt somit auch zur Sicherung des
Industriestandorts Deutschland bei.
www.faps.de 11Neues vom Lehrstuhl
22. – 29.09.2018 05.10.2018
Sentinum und der Lehrstuhl FAPS beteiligen Zum FAPS Alumni Network Event
sich gemeinsam an der Klimaschutzwoche 2018 kommen weit über 100 Teilnehmer
Im Laufe der Klimaschutzwoche 2018 in der Stadt Erlan-
gen und im Landkreis Erlangen-Höchstadt wurden zahl-
reiche Events an verschiedenen Orten im Landkreis orga-
nisiert, die sich dem ganzheitlichen Klimaschutz und der
Aufklärung widmeten. Von Ausstellungen, Verkaufsstän-
den und Shows bis hin zu Workshops und Fachvorträgen
konnten sich die Bürger über aktuelle Initiativen und
Lösungsansätze informieren.
Auch der Lehrstuhl FAPS nahm bei einer von Prof. Dr. Martin
Hundhausen organisierten Veranstaltung am Schlossplatz in
Erlangen teil, wobei aktuelle Projekte und Erkenntnisse aus
der Forschung in den Gebieten Elektromobilität und Ener-
giewende präsentiert wurden. Insbesondere wurden die Bei- Auch 2018 lud der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisie-
träge der Verbundprojekte Green Factory Bavaria und des rung und Produktionssystematik seine ehemaligen und
E|Home-Centers für einen effizienten und zukunftsweisen- aktiven Mitarbeiter zum jährlich stattfindenden Alumni-
den Umgang mit Ressourcen ausgestellt. Mit dabei war Treffen, dem FAPS Alumni Networking Event (FANE), ein.
auch das am FAPS angegliederte Startup Sentinum, das Nach den informativen und engagiert vorgetragenen
seine Lösungen zum Umgang mit den Folgen des Klima- Präsentation der elf Technologiefelder des Lehrstuhls,
wandels vorstellte. Durch die großflächig verteilten und ener- gab Professor Franke für die über 100 Teilnehmer, davon
gieautarken Sensorknoten können an kritischen Orten früh- 60 Ehemalige, einen umfassenden Überblick über die
zeitig Warnungen ausgegeben werden, beispielsweise bei aktuellen und zukünftigen Entwicklungen der Universität
Waldbränden oder Überflutungen. Außerdem wurde ein Sys- Erlangen-Nürnberg sowie des Lehrstuhls FAPS. Anschlie-
tem zur Optimierung logistischer Prozesse in den Städten ßend präsentierte Dr. Brand eine spannende Key-Note-
präsentiert. Ziel ist eine erhöhte Transparenz in alltäglichen Speech zur Sanierung eines global agierenden Pkw-
Arbeitsabläufen. Dadurch werden nicht nur Ressourcen Zulieferers. Zum Abschluss nutzten die zahlreichen Gäste
geschont, sondern auch unnötige Emissionen vermieden. den kleinen Stehempfang zum intensiven fachlichen und
persönlichen Austausch untereinander sowie mit den akti-
ven Mitarbeitern. An dieser Stelle möchte sich der Lehr-
stuhl FAPS bei allen Gästen herzlich bedanken und freut
sich über die erneute Teilnahme im Jahr 2019.
12Neues vom Lehrstuhl
04. – 05.12.2018 13.12.2018 14.12.2018
Erfolgreicher Jahresabschluss: FAPS ProNet e.V. Prof. Jörg Franke wird als Gutachter
Die E|DPC 2018 in Schweinfurt zeichnet Wissenschaftler aus für die AiF wiedergewählt
Bei der AiF-Gutachterwahl wird Prof. Jörg Franke für die
Amtszeit vom 01.01.2019 bis zum 31.12.2021 als Gut-
achter für die Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)
für den Bereich Wissenschaft in die Gutachtergruppe 6
Mess- und Informationssysteme, Untergruppe 6.2
Informations- und Automatisierungstechnik bestätigt.
Als Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereini-
gungen steht die AiF gemeinsam mit Partnern aus Wirt-
schaft, Wissenschaft und Staat für die Förderung unter-
schiedlicher Innovationsstadien. Die AiF bietet ein Portfo-
lio mit Förderinstrumenten entlang der gesamten Wert-
schöpfungskette, von der Grundlagenforschung bis hin
Mit insgesamt 55 Vorträgen präsentierte die 8. Electric Der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produk- zur firmeneigenen Umsetzung in Produkte und Verfahren.
Drives Production Conference (E|DPC) die aktuellen tionssystematik lud erstmalig seine ehemaligen und aktiven Das qualitativ hochwertige und unabhängige Gutachter-
Trends in der Produktionstechnik für elektrische Antriebe. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie Kooperationspartner wesen der AiF trägt wesentlich zur Wertschätzung der IGF
In der begleitenden Ausstellung stellten namhafte Firmen aus Forschung und Industrie zur FAPS Academic Award in Politik und Wirtschaft bei.
neue Materialien, Fertigungstechnologien und Produkte Night in das Medical Valley Center nach Erlangen ein. In
für Elektromotoren vor. Abgerundet wurde die Veranstal- einer spannenden Poster-Session wurden zudem ausge-
tung durch die Besichtigung der Werke der Siemens AG in wählte Kooperationsprojekte mit Forschungspartnern aus
Bad Neustadt und der Bosch Rexroth AG in Lohr am Main. Industrie und Wissenschaft präsentiert. Den Höhepunkt der
Mit über 250 Konferenzteilnehmern sowie 23 ausstellen- Veranstaltung bildete die Prämierung besonderer Leistun-
den Unternehmen verzeichnete die E|DPC 2018 ein kon- gen in Forschung, Lehre und Technologietransfer durch den
stant hohes Interesse. Die positiven Zahlen und die FAPS Professional Network e.V.
begeisterte Resonanz verdeutlichen die Bedeutung der
E|DPC als gemeinsame Kommunikationsplattform für Über eine Auszeichnung freuen durften sich:
Experten aus Wissenschaft und Industrie im Bereich der ¡ Sina Martin in der Kategorie „Abschlussarbeiten“
Produktion elektrischer Antriebe. Die nächste E|DPC wird ¡ Huong Nguyen in der Kategorie
vom 3. und 4. Dezember 2019 in Esslingen stattfinden. „Lehre und Technologietransfer“
Autoren haben ab sofort die Möglichkeit Abstracts einzu- ¡ Thomas Reitberger in der Kategorie „Publikationen“
reichen. Weitere Informationen finden Sie unter ¡ Florian Hefner in der Kategorie „Forschung“
www.edpc.eu. ¡ Dr. Aarief Syed-Khaja in der Kategorie „Promotion“
13Forschung 14 FAPS Annals 2018
Forschungsprofil Neues vom Lehrstuhl
Der Lehrstuhl FAPS wurde 1982 im Rahmen der neu ein- technik für die Produk- Die übergreifende duktion relevanten Fachgebiete, wie z. B. Maschinenbau,
gerichteten Erlanger Fertigungstechnik unter der Leitung tion mechatronischer Zielsetzung liegt in Fertigungstechnik, Elektrotechnik, Informationstechnik,
von Prof. Dr.-Ing. Klaus Feldmann gegründet. 2009 über- Produkte zur Verfü- der Vernetzung aller Verfahrenstechnik, Werkstoffkunde, Wirtschaftswissen-
nahm Prof. Dr.-Ing Jörg Franke die Leitung des Lehrstuhls. gung. Die Qualifizie- schaften, betrachten alle wesentlichen Energiearten,
Teilfunktionen einer
Die übergreifende Zielsetzung liegt in der Vernetzung aller rung mechatronischer z. B. zur Bewegung, zur Beleuchtung, für die Informations-
Teilfunktionen einer Fabrik zu einem rechnerintegrierten Komponenten und Sys-
Fabrik zu einem verarbeitung, für Fertigungsprozesse sowie für die Wärme-,
Gesamtkonzept. Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke konzentriert teme kann auf Basis rechnerintegrierten Kälte- und Klimaregelung und widmen sich der Energienut-
die Forschung auf innovative Fertigungsverfahren für vorhandener Testsyste- Gesamtkonzept. zung in der Produktion, in der Logistik sowie der Verwal-
mechatronische Produkte. Die Entwicklungsarbeiten me für Klima, Tempera- tung. Mit klarem Fokus auf die Energieeffizienz in der Pro-
umfassen die komplette Prozesskette, die mit dem turwechsel- und Vibrationsbelastungen durchgeführt wer- duktion und der bayernweiten, interdisziplinären Zusam-
Packaging elektronischer Bauelemente beginnt, einen den. Moderne EDV-Systeme bieten die Möglichkeit zur menarbeit soll die Green Factory Bavaria zu einem interna-
Schwerpunkt in der Montage elektronischer Baugruppen rechnergestützten Entwicklung und Simulation von Pro- tional sichtbaren Forschungsverbund ausgebaut werden.
(Drucken, Bestücken, Löten, Testen) findet, die Herstel- dukten und Prozessen.
lungsverfahren für elektrische Antriebe (insb. Wickelver- Im Rahmen des bundesweiten Forschungsprojektes
fahren, Verbindungstechniken, Magnetmontage) vollstän- Ein Schwerpunkt des Lehrstuhls FAPS ist die Robotik im „Optische Aufbau- und Verbindungstechnik für baugrup-
dig umfassen, Verfahren und Anlagen zur Endmontage Anwendungsfeld Medizintechnik und deren Weiterent- penintegrierte Bussysteme (OPTAVER)“ arbeiten der Lehr-
fokussiert und darin u.a. auch die Entwicklung von Kon- wicklung im Hinblick auf die Kollaboration von Mensch stuhl FAPS sowie die Arbeitsgruppe Optik-Design, Mess-
taktierungs- sowie die Verlegung von Kabelsystemen und Maschine in der Fertigung. Themen im Umfeld von technik und Mikrooptik (ODEM) vom Institut für Optik, Infor-
betrachtet. Industrie 4.0 und Big Data ergänzen die Optimierungs- mation und Photonik daran, bestehende Probleme bei der
ansätze in der Fabrik der Zukunft, die der Lehrstuhl FAPS Signalübertragung in Bussystemen zu lösen. Bedeutende
An seinen zwei Standorten beschäftigt der Lehrstuhl rund Tag für Tag mitgestaltet. Projekte mit Fördermitteln des Europäischen Fonds für
100 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen aus interdisziplinären Regionale Entwicklung (EFRE) weisen die Zukunft für die
Fachrichtungen, wie dem Maschinenbau, der Elektrotech- Aus dem Großprojekt „Bayerisches Techologiezentrum Prozess- und Produktionsoptimierung mittels Data Mining
nik, der Informatik, der Mechatronik, der Mathematik, des für die elektrische Antriebstechnik“ hat sich das E|Drive- (E|ASY-OPT) sowie effiziente Signal- und Leistungsvernet-
Chemie-Ingenieurwesen, der Kommunikationswissen- Center als Kompetenzzentrum für die Analyse und Opti- zung in mechtronischen Systemen (E|Connect ).
schaften und des Wirtschaftsingenieurwesens. Für die mierung der Anwendung, der fertigungsnahen Auslegung
oben genannten Produktionsverfahren stehen auf derzeit sowie der Produktionsprozessgestaltung von Kompo- Darüber hinaus kooperiert der Lehrstuhl FAPS intensiv mit
rund 2.500 qm leistungsfähige Maschinen- und Anlagen- nenten und Systemen der elektrischen Antriebstechnik der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Bau-
etabliert. Zahlreiche Folgeprojekte zum Thema Elektro- gruppen (3-D MID) e.V. zur Weiterentwicklung von Techno-
mobilität setzen die Arbeiten fort. logien zur Integration mechanischer und elektronischer
Funktionen auf spritzgegossenen Schaltungsträgern.
Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Green Factory
Bavaria. Die Green Factories in Bayern bündeln die For-
schungskompetenzen aller für die energieeffiziente Pro-
www.faps.de 15Forschungsbereiche
Elektromaschinenbau Elektronikproduktion Effiziente Systeme
Im „E|Drive-Center“ (Bayerisches Technologiezentrum für Übergreifende Herausforderung in der Elektronik ist die Im Zuge der Digitalisierung gewinnt die rechnergestützte
elektrische Antriebstechnik) werden innovative Antriebs- Sicherung minimaler Fehlerraten bei gleichfalls minimier- Absicherung der Planung und Inbetriebnahme zunehmend
konzepte und zugehörige Produktionstechnologien mit ten Kosten. Das strategische Konzept einer prozessbe- vernetzter Produktionsanlagen an Bedeutung. Vor diesem
dem Ziel erforscht, die gewonnenen Erkenntnisse nutz- gleitenden Qualitätssicherung ist daher ein besonderer Hintergrund verfolgt der Forschungsbereich Effiziente Sys-
bringend in die industrielle Anwendung zu übertragen. Die Schwerpunkt im Forschungsbereich. teme (E|Sys) den interdisziplinären Ansatz, komplexe tech-
Arbeitsschwerpunkte des E|Drive-Centers liegen in der nische Systeme mittels vollständiger virtueller Planung,
Analyse und Optimierung der Anwendung, der fertigungs- Im Jahr 2017 wurden die Forschungsaktivitäten im Hinblick Konstruktion, Simulation und Steuerung von der Idee bis
nahen Auslegung sowie der Produktionsprozessgestal- auf die Leistungselektronik und die 3-D-MID-Technologie zum Demobetrieb zu entwickeln, zu realisieren und zu opti-
tung von Komponenten und Systemen der elektrischen ebenso wie die Kompetenz im Bereich der gedruckten Elek- mieren. Die Forschung fokussiert sich dabei auf folgende
Antriebstechnik. Zudem werden Fertigungs- und Prüfpro- tronik und Optik fortgeführt und weiter ausgebaut. Neue Schwerpunkte:
zesse für Komponenten der kontaktlosen Energieübertra- Projekte im Fokus der Elektronikproduktion sind AVerdi
gung in Elektrofahrzeugen adressiert. (Verdichtungsverfahren für nanopartikelhaltige Tinten) ¡ Durchgängiges Anlagen-Engineering,
und MetaZu (Metallisierungssysteme für Leiterbahnen). ¡ Planung und Simulation,
Das E|Drive-Center fügt sich dabei hervorragend in die Der Aufbau des PEER-Labs (Power Electronics Endurance ¡ Digitalisierung der Produktion,
Cluster-Initiativen für Mechatronik und Automation, Auto- and Reliability Laboratory) schreitet laufend voran. Im Rah- ¡ Automatisiertes Wissensmanagement sowie
motive und Umwelttechnologie ein, unterstützt effektiv men des Verbundprojekts Optaver beschäftigt man sich ¡ Energie- und Ressourceneffizienz.
die Automobilindustrie bei dem verstärkten Einsatz der intensiv mit der optischen Aufbau- und Verbindungstech-
elektrischen Antriebstechnik im Kraftfahrzeug und trägt nik. Reger Wissenstransfer in einem sich stetig wandeln-
gezielt zum Wissenschaftstransfer im Bereich der elektri- den Forscherteam wird durch Fachseminare sowie den
schen Antriebstechnik in die bayerische Industrie bei. Austausch mit der Industrie gelebt.
Kontakt Kontakt Kontakt
Dr.-Ing. Alexander Kühl Alexander Hensel, M. Sc. Dipl.-Ing. Matthias Brossog
Forschungsbereichsleiter Forschungsbereichsleiter Forschungsbereichsleiter
alexander.kuehl@faps.fau.de alexander.hensel@faps.fau.de matthias.brossog@faps.fau.de
16 FAPS Annals 2018Forschungsbereiche
Biomechatronik Bordnetze Hausautomatisierung
Die Entwicklung rationeller Prozesse ist eine besondere Unter dem Begriff Bordnetz wird ein mechatronisches Sys- Der Forschungsbereich Hausautomatisierung entwickelt
Herausforderung in der Herstellung von zunehmend kom- tem aus elektrischen Komponenten bzw. Baugruppen und erforscht Technologien für das intelligente, energie-
plexen Produkten. Den Leitgedanken bei der Entwicklung sowie deren Verbindungselementen verstanden. Bordnetze und ressourceneffiziente Wohnen im privaten Bereich. In
neuartiger Handhabungs-, Montage- oder Materialfluss- sind das Nervensystem aller modernen mechatronischen der Gruppe arbeiten Wissenschaftler verschiedener Diszi-
lösungen stellt am Lehrstuhl FAPS dabei die „angepasste Systeme: Automobile, Schienenfahrzeuge und Flugzeuge, plinen: Ingenieure, Informatiker, Sozialwissenschaftler und
Automatisierung“ dar. Dieser Begriff beschreibt den Maschinen und Anlagen, Computer und Telekommunika- Gesundheitsexperten. Gemeinsam entwickeln sie Kon-
bedarfsgerechten Einsatz automatisierter Herstellungs- tionssysteme, Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektro- zepte zur Sicherung einer effizienten Energieversorgung
schritte unter Wahrung einer den Erfordernissen ange- nik. Aufgrund der Dezentralisierung der Energieerzeugung, und -nutzung sowie zur Schaffung eines selbstbestimm-
passten hohen Flexibilität. der zunehmenden Elektrifizierung der Mobilität und der stei- ten, altersgerechten und individuellen Lebensraumes.
genden Automatisierung in allen Lebensbereichen wach-
Daneben können intelligente Automatisierungslösungen sen die in Bordnetzen zu führenden elektrischen Leistungen Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf intelli-
auch in der Medizin einen erheblichen Beitrag zur Verbes- stetig an. Dabei müssen sowohl Kabel- als auch Stecksys- gente Systeme und Geräte, die autonom und interoperabel
serung des Gesundheitswesens leisten. Unter Berück- teme zudem einfach zu fertigen sein sowie in hoher Varianz arbeiten und den Menschen eine intuitive Bedienung, auch
sichtigung der spezifischen medizinischen Anforderun- und kostengünstig hergestellt werden können. unter Verwendung von Sprache oder Gesten, ermöglichen.
gen werden im Forschungsbereich Biomechatronik Insbesondere profitiert man in der Arbeitsgruppe von den
mechatronische Systeme für den Menschen entwickelt. Die Forschungsgruppe Bordnetze erforscht technische und am Lehrstuhl bestehenden Kenntnissen im Rahmen der
organisatorische Innovationen zur schnellen, sicheren und intelligenten, digitalen Fabrik – diese Kenntnisse werden
effizienten Daten- und Energieübertragung. Die Schwer- in das Wohnumfeld transferiert. Ebenso bereichern die
punkte der Forschung liegen, in der Funktionsintegration gemachten Erfahrungswerte und entstandenen Ergebnisse
sowie der Entwicklung neuer Automatisierungslösungen. das Knowhow der anderen Arbeitsgruppen am Lehrstuhl.
Kontakt Kontakt Kontakt
Dipl.-Ing. Sebastian Reitelshöfer Dipl.-Ing. Robert Süß-Wolf Jochen Bauer, M. Comp. Sc.
Forschungsbereichsleiter Forschungsbereichsleiter Forschungsbereichsleiter
sebastian.reitelshoefer@faps.fau.de robert.suess-wolf@faps.fau.de jochen.bauer@faps.fau.de
www.faps.de 17Technologiefelder
In den derzeit elf Technologiefeldern werden forschungs- Additive Fertigung Fertigungsregelung und Intralogistik
bereichsübergreifende Themen bearbeitet, die für den Lehr-
stuhl von hoher strategischer Bedeutung sind. Aufgrund ihrer Das Technologiefeld „Additive Das Technologiefeld „Fertigungs-
Aktualität sowie ihrer lehrstuhlweiten Bedeutung können sie Fertigung“ bündelt gruppenüber- regelung und Intralogisik“ ver-
nicht in der festen Aufbauorganisation dargestellt werden. greifend die Lehrstuhlkompeten- knüpft die Forschungsthemen in
Sie dienen dem Wissensaustausch über den gesamten Lehr- zen sämtlicher Aktivitäten im Bezug auf die Simulation und
stuhl hinweg, der Koordination von Investitionen in dem Bereich der additiven, schicht- Visualisierung (intra-)logistischer
betreffenden Forschungsfokus sowie ggf. auch zur Initiie- weisen Generierung mechatro- Prozesse und hinsichtlich der
rung von technologieorientierten Forschungsprojekten. nischer Bauteile und ist die Platt- Hardwareenabler, um den Para-
Die Technologiefelder sind flexible organisatorische Einhei- form des interdisziplinären Aus- digmenwechsel von der Planung
ten, die auf Basis persönlicher Initiative schnell etabliert und tausches. Innerhalb des Technologiefelds soll die additive zur Regelung von intralogistischen Prozessen zu ermög-
bei Abnahme der Bedeutung ggf. auch wieder aufgelöst wer- Fertigung, wie wir sie heute kennen, um eine neue Dimen- lichen. Die an Produkten ausgerichteten Forschungs-
den können. Die Mitarbeit der beteiligten Wissenschaftler sion, die Elektro- und Informationstechnik, erweitert und bereiche werden bei der Applikation dieser Technologien
basiert auf persönlichem Interesse. Die Technologiefeld- die additive Fertigung mechatronisch funktionalisierter an Demonstratoren und Anwendungsszenarien aktiv
koordinatoren übernehmen erste Führungsaufgaben und Bauteile ermöglicht werden. unterstützt.
zählen zur erweiterten Lehrstuhlleitung. ¢ Nikolaus Urban – nikolaus.urban@faps.fau.de ¢ Lukas Baier – lukas.baier@faps.fau.de
Mechatronisch Integrierte Baugruppen (3D-MID) Aufbau und Verbindungstechnik Handhabung und Montagetechnik
Das Technologiefeld „3D-MID“ Das Technologiefeld „Aufbau- Das Technologiefeld „Hand-
bündelt forschungsbereichs- und Verbindungstechnik“ bün- habungs- und Montagetechnik“
übergreifend die Lehrstuhlkom- delt die Aktivitäten unter den bündelt die Kompetenzen der
petenzen zur Entwicklung, Her- Aspekten des Aufbaus und der Mitarbeiter aus den namensge-
stellung und Prüfung mechatro- Verbindung von zwei oder mehr benden Bereichen. Dies um-
nisch integrierter Baugruppen Werkstücken und/oder formlo- fasst ein tiefgehendes Prozess-
(Mechatronic Integrated Devices, sen Stoffen zur Realisierung wissen bezüglich der spezifi-
MID). Die ganzheitliche Betrach- mechatronischer Funktionen. schen Anforderungen an die Wert-
tungsweise und die fundierte Expertise zu den etablierten Dabei stehen die klassischen Technologien der Mikro- schöpfung mechatronischer Produkte und Systeme
wie auch innovativen Herstellverfahren ermöglicht es, die systemtechnik ebenso im Fokus, wie innovative Ver- insbesondere aus den Bereichen Elektronikproduktion,
weitreichenden technologischen Potenziale gezielt zur fahren zur Umsetzung räumlicher Fügeoperationen und Elektromotorenfertigung, Biomechatronik und Effiziente
effizienten Lösung wissenschaftlicher und industrieller die Adaption etablierter Verbindungstechnologien auf Systeme. Durch den gruppenübergreifenden Dialog ist
Problemstellungen einzusetzen und weiterzuentwickeln. neuartige Problemstellungen. die Entwicklung alternativer Lösungsansätze möglich.
¢ Markus Ankenbrand – markus.ankenbrand@faps.fau.de ¢ Johannes Seefried – johannes.seefried@faps.fau.de ¢ Andreas Blank – andreas.blank@faps.fau.de
18 FAPS Annals 2018Technologiefelder
Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen Medizintechnik Ressourcen- und Energieeffizienz
Im Zuge der Digitalisierung gene- Das Technologiefeld „Medizin- Das Technologiefeld „Ressour-
rieren vernetze Anlagen und intelli- technik“ bündelt die Lehrstuhl- cen- und Energieeffizienz“ entwi-
gente Produkte immer größer wer- kompetenzen sämtlicher Aktivi- ckelt Methoden und Technolo-
dende Datenmengen. Mit Metho- täten im medizintechnischen gien zur Optimierung des Ener-
den der Künstlichen Intelligenz, Bereich. Durch den Transfer des gieverbrauchs in der Produktion
insb. dem Maschinellen Lernen, Know-hows der klassischen For- und zur Minimierung des Wärme-
ist es möglich, diese Daten ge- schungsgebiete des Lehrstuhls, verlustes in den Laborhallen.
winnbringend zu analysieren und wie beispielsweise der Robotik, Beispielsweise wird der Einsatz
daraus Wissen zu generieren. Das Wissen muss wiederum der Bilderkennung, der additiven Fertigung oder der IT, in neuer Werkstoffe und Verbindungstechnologien in Lei-
so repräsentiert und vernetzt werden, dass bestehende den medizintechnischen Fachbereich werden neue inno- stungselektronik (SiC oder GaN), Beleuchtungssystemen
Datensilos aufgebrochen, eine durchgängige Datenintegra- vative Anwendungen realisiert. Im Mittelpunkt aller (LED auf Basis von InGaN oder druckbare OLED) oder
tion hergestellt und benutzerfreundliche Anwendungen rea- Anwendungen stehen der Mensch als Individuum und die Antriebssystemen (Piezo-Keramiken, hochleitende Alu-
lisiert werden können. Verbesserung seiner Lebensqualität. miniumlegierungen) erforscht.
¢ Andreas Mayr – andreas.mayr@faps.fau.de ¢ Hannah Riedle – hannah.riedle@faps.fau.de ¢ Michael Scholz – michael.scholz@faps.fau.de
Kommunikation und Kooperation Planung und Simulation Software Engineering und IT-Sicherheit
Das Technologiefeld „Kommuni- Das Technologiefeld „Planung Viele Mitarbeiter kommen mit
kation und Kooperation“ vereint und Simulation“ bündelt die Lehr- Softwareentwicklung in Berüh-
Wissen, um die Kommunikation stuhlkompetenzen bezüglich Pla- rung, sei es bei der passenden
am Lehrstuhl und die Arbeit zwi- nungs- und Simulationssoftware. Wahl einer Architektur oder dem
schen den Forschungsbereichen Die Softwarepalette erstreckt sich Einprogrammieren ergänzender
zu intensivieren. Dabei werden von der Konstruktion und physi- Funktionalität in bestehende
moderne Kommunikationsarten, kalischen Simulation einzelner Anwendungen. Die Fähigkeit,
Web-Technologien und Web- Bauteile über das durchgängige wie man Software entwickelt und
Paradigmen eingesetzt, um die Sammlung, Dokumen- Engineering bis hin zur integrierten Materialflusssimulation wie man Software-Projekte durch passenden Werkzeuge-
tation und Weitergabe von Wissen mit dem Ziel einer effi- und Fabrikplanung. Der Fokus liegt auf der Ermöglichung insatz geschickt koordiniert, ist hier hilfreich. IT-Sicherheit
zienten (Weiter-)Nutzung zu ermöglichen. Zur Steigerung eines immer kurzfristigeren, detailgetreueren und übergrei- gilt bei der Realisierung digitaler Transformationsprojekte
der Akzeptanz wird die Nutzer-/Kundenperspektive in den fenden Tool-Einsatzes bis hin zur betriebsbegleitenden Ver- als limitierender Faktor und sollte demnach konzeptionell
Entwicklungsprozess eingebunden. wendung als digitaler Zwilling im täglichen Betrieb. von Beginn an betrachtet werden.
¢ Jessica Ochmann – jessica.ochmann@faps.fau.de ¢ Toni Donhauser – toni.donhauser@faps.fau.de ¢ Jochen Bauer – jochen.bauer@faps.fau.de
www.faps.de 19Dissertationen
Dissertationen:
09.01.2018: 02.10.2018:
Rauer Miriam Meinel David
Der Einfluss von Poren auf die Architektur applikationsspezifischer
Zuverlässigkeit der Lötverbindungen Multi-Physics-Simulationskonfigurato-
von Hochleistungs-Leuchtdioden ren am Beispiel modularer Triebzüge
18.06.2018:
Ramer Christina
Arbeitsraumüberwachung und auto-
nome Bahnplanung für ein sicheres und
flexibles Roboter-Assistenzsystem in
der Fertigung
20 FAPS Annals 2018Neue nationale und internationale Forschungsprojekte
01.01.2018 31.01. – 02.02.2018
Neues Forschungsprojekt Erfolgreiches Meilensteintreffen zum Forschungs-
für Luftfahrtanwendungen (HighV) gestartet projekt ROBOTOP setzt richtungsweisende Impulse
© Jean-Marie Urlacher
Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo), Für das Forschungsverbundprojekt ROBOTOP (Modulare,
unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und offene und internetbasierte Plattform für Roboter-
Energie (BMWi) das Projektkonsortium, bestehend aus Anwendungen in Industrie und Service), welches im Juni
Siemens AG, Universität Ulm, Deutsches Zentrum für Luft 2017 startete, hat sich das Konsortium aus Forschung und
und Raumfahrt e.V., Diehl Aerospace GmbH sowie dem Industrie unter der Leitung des Lehrstuhls für Fertigungs-
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produk- automatisierung und Produktionssystematik (FAPS) zu
tionssystematik (FAPS), bei der Entwicklung der Kern- einem dreitägigen Meilensteintreffen in den Räumlich-
komponenten eines elektrisch betriebenen Flugzeuges keiten des Lehrstuhls in Nürnberg, eingefunden. Das För-
mit Wasserstoffbrennstoffzelle. Der Lehrstuhl FAPS derprojekt ROBOTOP ist Teil des Technologieprogramms
unterstützt bei der Entwicklung prozesssicherer sowie „Digitale Technologien für die Wirtschaft (PAiCE)“, das vom
hochautomatisierter Fertigungsprozesse für den elektri- Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
schen Hauptantriebsstrang. Eine wichtige Komponente, gefördert wird. ROBOTOP soll eine Brücke zwischen
welche die wesentlichen Herausforderungen des konven- Anwendern (KMU), Systemintegratoren und Komponen-
tionellen Fliegens, nämlich Lärm- und Schadstoffemissio- tenherstellern schlagen und gerade für die erst genannte
nen sowie Ressourcenverbrauch direkt beeinflusst, ist Gruppe eine möglichst zeit- und kostengünstige Konzep-
der Antrieb. Nur durch die kontinuierliche Elektrifizierung tionierungsalternative zu bestehenden Automatisierungs-
kann die Klimabilanz des Luftverkehrs verbessert werden. lösungen am Markt bieten, um Roboterkonzepte für das
eigene Automatisierungsvorhaben im Internetbrowser
selbständig konfigurieren zu können.
www.faps.de 21Neue nationale und internationale Forschungsprojekte
10.04.2018 01.06.2018 01.06.2018
DFG-Forschergruppe „OPTAVER“ AgOn3D – Silbersintern auf 3D-Keramiksubstraten Die AiF fördert das Vorhaben „Digitaldruck
geht in die zweite Phase für Elektronik in Hochtemperaturanwendungen organischer Optoelektronik auf 3D-Körper (OLE-3D)“
Wie bereits zu Beginn geplant, soll nun der Übergang von Der Markt für Leistungselektronik ist ein schnell wachsen- Die meisten aktuell verwendeten elektronischen Schalt-
einer planaren zu einer dreidimensionalen Ausführung des des Feld mit vielen neuen Trends und Technologien. kreise befinden sich auf isolierenden Kunststoffleiterplat-
optischen Bussystems untersucht werden, um die Integra- Steigende Sperrschichttemperaturen, fortschreitende ten, auf denen durch Ätzprozesse strukturierte Kupfer-
tionsdichte weiter zu erhöhen und die Gestaltungsfreiheit Miniaturisierung und anspruchsvolle Anwendungsumge- leiterbahnen aufgebracht sind. Bei der Herstellung
technischer Produkte zu erweitern. Die dadurch entstehen- bungen führen zu steigenden Anforderungen an die solcher Systeme wird meist ein Photolithographieprozess
den, dreidimensionalen opto-mechatronisch integrierten Effizienz, die Lebenserwartung und die Flexibilität moder- eingesetzt, der zu einer Einschränkung auf planare
Bauteile (3D-Opto-MID) ermöglichen eine kombinierte ner leistungselektronischer Geräte. Daher wird ein neuar- Geometrien führt. Lötprozesse zur Aufbringung von
mechanische, elektrische und optische Funktion und tiger Ansatz zur Anpassung der 3D-MID-Technologie Bauteilen auf die Leiterplatte führen zu ähnlichen Limi-
adressieren vielfältige Anwendungen in den Bereichen (3D-MID = Mechatronic Integrated Device) untersucht. tationen hinsichtlich der Form des Trägers. Durch den
Automobil, Luftfahrt und Industrie 4.0. Als Ziel der zweiten Durch die Kombination innovativer Metallisierungs- Einsatz neuer Technologien, wie z. B. der organischen
Förderperiode wird die Realisierung einer dreidimensiona- prozesse sowie überlegenen Verbindungstechnologien Elektronik und additiven Fertigungsprozessen können
len Übertragungsstrecke mit einer Bandbreite von mehr als wird die Herstellung hochintegrierter und hocheffizienter derartige Einschränkungen vermieden und elektronische
10 GBit/s (entspricht 400 parallelen 4K- Videosignalen) defi- Leistungsmodule bewertet. Da der derzeitige Industrie- Komponenten direkt auf die Oberflächen verschiedenster
niert. Basierend auf den Ergebnissen der ersten Förderperi- standard in Bezug auf platzsparendes Moduldesign und Produkte, wie Handyhüllen oder Karosserien von Auto-
ode sollen dazu in den kommenden drei Jahren Lösungen Wärmemanagement fast an seine Grenzen stößt, ermög- mobilen, aufgebracht werden. Es wird eine zweite, elektri-
erforscht werden, die eine Modellierung, Simulation sowie licht dieser Ansatz das Design von räumlichen Schal- sche Funktionalität zugewiesen: Sie erlaubt die Funktio-
eine additive Herstellung und flexible Kopplung von Wellen- tungsträgern, was eine verbesserte Gestaltungsfreiheit nalisierung beliebiger dreidimensionaler Oberflächen zu
leitern auf konditionierten Substraten in 3D ermöglichen. hinsichtlich der Funktionsintegration in kleinen Räumen in multiplen Zwecken wie Beleuchtung oder Generierung
rauen Umgebungen ermöglicht. elektrischer Energie.
22 FAPS Annals 2018Neue nationale und internationale Forschungsprojekte
01.06.2018 01.06.2018 01.07.2018
AiF-IGF-Projekt SliMduP zum Packaging AiF-IGF-Projekt SiWOLAK zur thermo-mechanischen ProMilL – Prozess- und Montageoptimierung
elektronischer Komponenten bewilligt Simulation des Wärmeleitverfahrens gestartet durch intelligente Kabinen-Linings
© CPI
Erhöhte Integrationsdichten und steigende Ansprüche in Durch den Ausbau erneuerbarer Energien und die Evolu- Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Bezug auf die chemische, physikalische und thermische tion der Elektromobilität wächst das Interesse der Indu- unterstützt im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms
Widerstandsfähigkeit spritzgegossener räumlicher Schal- strie an effizienter und zuverlässiger Leistungselektronik. (LuFo V) Forschungs- und Technologievorhaben der zivilen
tungsträger (3D-MID) unter widrigen Umweltbedingungen Die zunehmende Bedeutung der Elektronik führt gleicher- Luftfahrt am Standort Deutschland. Das Projektkonsortium
stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Substrat- maßen zu einer gesteigerten Komplexität der elektroni- geht unter der Leitung der Neotech AMT GmbH in Zusam-
materialien und die darauf erzeugten Metallisierungen. schen Baugruppen mit hohen Strömen und Frequenzen. menarbeit mit dem Fraunhoferinstitut Forschungsbereich
Die zunehmende Verbreitung von MEMS (Microelectro- Zu den Komplexitäten zählen u. a. die Funktionsintegra- PYCO, dem Lehrstuhl FAPS und erweitert um die Firma
mechanical Systems) – Sensorchips für Anwendungs- tion und die daraus folgende hohe Packungsdichte auf der Alpha-Board GmbH in die zweite Runde. Ziel des For-
bereiche wie Wearables oder cyber-physische Systeme Leiterplatte, um maximale Funktion in minimaler Form zu schungsprojektes ProMilL – Prozess- und Montageoptimie-
für Industrie 4.0 erfordern in einigen Fällen auch für die schaffen. Besonders schwierig ist die Verarbeitung sol- rung durch intelligente Kabinen-Linings – ist die Gestaltung
Packages dieser Sensorchips eine Funktionalisierung um cher Leiterplatten mit bedrahteten Bauteilen, den so- einer intelligenten Fertigung in der Endmontage. Hierbei
Ziele wie Miniaturisierung oder Funktionsintegration zu genannten THT-Bauteilen (Through Hole Technology). wird das Ziel verfolgt, die Zustandserfassung von Kabinen-
erreichen. Aufgrund dieser Entwicklungen ist es unter Zur THT-Kontaktierung kommen insbesondere große Linings über Sensornetzwerke sicherzustellen. Dies wird
anderm das Ziel des Forschungsprojekts SliMduP, die Bauteile mit hoher Wärmekapazität zum Einsatz. Die hohe durch die Integration von gedruckten Antennen und Senso-
bisher für 3D-MID eingesetzten Substratmaterialien auf Wärmeempfindlichkeit solcher THT-Bauteile stellt die rik in Verkleidungselemente ermöglicht. Somit kann zum
Basis von thermoplastischen Substraten durch duroplas- Fertigung vor anspruchsvolle Herausforderungen hin- einen die exakte Position der Bauteile sowie Informationen
tische Materialien im Bereich Chip-Packaging zu ersetzen. sichtlich der Wärmezufuhr beim Lötprozess. zum Einbau in der Endmontage übermittelt werden, zum
anderen können nach dem First-Fly mögliche Nachjustie-
rungen an den Verkleidungselementen detektiert werden.
www.faps.de 23Sie können auch lesen
