Forschung
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Forschung
Forschung am Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und DatenmanagementGestaltung einer nachhaltigen Zukunft
Der Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement hat sich der Vision verschrieben, die Produktentwicklung von Grund auf neu zu denken. Wir streben nach einer Zukunft, in der Produkte nicht nur innovativ und langlebig sind, sondern auch den Prinzipien der Nachhaltigkeit, Ethik und sozialen Verantwortung gerecht werden. Unser Ziel ist es, diese Werte in den gesamten Produktentstehungsprozess zu integrieren und angehende Ingenieurinnen und Ingenieure zu "Responsible Engineers" auszubilden, die diese Prinzipien in ihrer Arbeit verankern.
Schwerpunkte
Wertmaximierung durch Wiederverwendung Multi-Life-Produkte
Ein zentraler Forschungsschwerpunkt liegt auf dem Konzept der "Multi-Life-Produkte", welches die Strategien "Repurpose" (Umwidmen) und "Reuse" (Wiederverwenden) vereint. Anstatt Produkte und ihre Komponenten nach dem Ende ihres ursprünglichen Lebenszyklus dem Recycling zuzuführen, bei dem oft noch vorhandene Wertschöpfungspotenziale verloren gehen, setzen wir auf eine gezielte Weiterverwendung. So könnten beispielsweise Kameras aus Smartphones in Notebooks integriert oder später in Video-Türsprechanlagen eingebaut werden, wodurch sich die Lebensdauer dieser Komponenten erheblich verlängern (über 20 Jahre) ließe.
Unsere Forschung konzentriert sich darauf, systematische Methoden zu entwickeln, um geeignete Zweitanwendungen für bestehende Produkte zu identifizieren. Da die Umwidmung von Produkten oft noch unwirtschaftlich ist, analysieren wir die zugrundeliegenden Kostentreiber und entwickeln Gestaltungsregeln, um diese zu minimieren. Darüber hinaus untersuchen wir die veränderten Hersteller-Kunden-Beziehungen, die sich aus dem Multi-Life-Ansatz ergeben, und erforschen, wie Hersteller ihr Geschäftsmodell zu einem "Product-as-a-Service"-Modell transformieren können.
Um diese Geschäftsmodelle erfolgreich umzusetzen, untersuchen wir die notwendigen Partnerschaften und gestalten ein umfassendes Ökosystem. Der erforderliche Informationsfluss innerhalb dieses Ökosystems wird durch einen Wissensgraphen in einem Datenraum abgebildet. Dabei werden relevante Informationen automatisiert aus verschiedenen Datenquellen extrahiert (Information Retrieval) und in den Wissensgraphen integriert, um sie kontextspezifisch bereitzustellen. Ein digitaler Zwilling unterstützt die Akteure im Ökosystem dabei, den Zustand von Produkten, Baugruppen oder Komponenten präzise zu erfassen und daraus Informationen für das jeweilige Geschäftsmodell abzuleiten, beispielsweise für die Preiskalkulation.
Ansprechpartner: Adrian Dörnbach M. Sc.
Lebensdauerverlängerung durch gezielte Unterstützung Reparatur
Ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf der Verlängerung der Produktlebensdauer durch Reparatur. In Hochlohnländern wie Deutschland sind hohe Personalkosten ein wesentlicher Faktor für die geringe Reparaturquote. Um wirtschaftlich rentable Reparaturen zu ermöglichen, entwickeln wir innovative Ansätze, die Endverbraucher bei der Fehlersuche und Durchführung von Reparaturen unterstützen. Dabei setzen wir auf moderne KI-Methoden zur Fehleridentifikation und Augmented Reality zur Durchführung effizienter Reparaturanleitungen.
Unser Ziel ist es, Anwender:innen nicht nur bei der Reparatur selbst zu helfen, sondern ihnen digitale Services rund um die Reparatur anzubieten: von Informationen über vorhandene Werkstätten bis hin zur Verfügbarkeit von Ersatzteilen und notwendigen Werkzeugen. Dazu identifizieren wir automatisch relevante Akteure und stellen das notwendige Wissen über das zu reparierende System bereit. Wir erforschen, wie ein solches Ökosystem aufgebaut und der Informationsfluss gestaltet werden muss, und bilden dies in einem dynamischen Wissensgraphen ab. Die dafür benötigten umfangreichen Daten werden automatisiert aus dem Internet und der Fachliteratur extrahiert.
Die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement sind darauf ausgerichtet, die Produktentwicklung nachhaltiger, langlebiger und verantwortungsvoller zu gestalten. Durch innovative Ansätze wie Multi-Life-Produkte und gezielte Reparaturunterstützung leisten wir einen Beitrag zur Schonung von Ressourcen, zur Reduzierung von Abfall und zur Förderung einer zirkulären Wirtschaft. Damit wollen wir unsere gesellschaftliche Verantwortung als Ingenieurinnen und Ingenieure wahrnehmen!
Ansprechpartner: Christine Kocks M. Sc.
Projekte
aktuelle Forschungsprojekte
01.09.2023 - 31.08.2026 TurboHyTec
Mit der Entwicklung von Turbomaschinen wird die Abdichtung der Wellenenden, die verhindert, dass das Prozessfluid aus der Maschine in die Atmosphäre entweicht, im Laufe der Jahre immer wichtiger. Insbesondere unter Betriebsbedingungen mit hohem Druck und hohen Scheibengeschwindigkeiten sind Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Dichtungsmechanismus das Hauptanliegen.
Ansprechpartner: Adrian Dörnbach M. Sc.
01.06.2024 - 30.11.2025 MaLeNa
Das Repurposing (dt.: Umwidmung) von Produkten oder Komponenten erfolgt heutzutage meist zufällig, weshalb eine sinnvolle industrielle Anwendung nicht möglich ist. Das Projekt MaLeNa ermöglicht eine gezielte und frühzeitige Identifikation von möglichen Umwidmungsszenarien, indem Produkte in ihre wiederverwendbaren Komponenten zerlegt werden, um anschließend mittels maschinellen Lernens automatisch Ersatzteilkataloge und -datenbanken nach ähnlichen oder identischen Komponenten zu durchsuchen.
Ansprechpartner: Adrian Dörnbach M. Sc.
2025 - 2027 Auto3D
Das Projekt "Auto3D" zielt auf die Entwicklung eines innovativen Softwareprodukts, welches technische 2D-Zeichnungen automatisch in 3D-CAD-Modelle umwandelt, um den Personalaufwand in der Fertigungsindustrie zu reduzieren, ab. Diese Technologie wird insbesondere für KMUs von Vorteil sein, wo traditionell noch lange auf 2D-Zeichnungen gesetzt wurde. Durch die Automatisierung werden zeit- und kostenintensive manuelle Konvertierungen vermieden und qualifizierte Fachkräfte können sich wichtigeren, wertschöpfenden Aufgaben widmen. Dies adressiert nicht nur die Effizienzsteigerung in der Produktentwicklung, sondern bietet auch strategische Vorteile bei der Bewältigung des Fachkräftemangels.
Ansprechpartner: Stefan Esser M. Sc.
abgeschlossene Forschungsprojekte
abgeschlossen WIN 4.0
Die Digitalisierung verändert unsere Arbeitswelt und beschleunigt den Strukturwandel auf dem Arbeitsmarkt. Es werden verstärkte qualifikatorische Anpassungsprozesse bei Unternehmen erforderlich.
Ansprechpartner: Janosch Luttmer M. Sc.
abgeschlossen FVA 944 I
Zentraler Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines anwenderorientierten Lebensdauerprognosesystems für dynamisch belastete Elastomerbauteile. Das Vorhaben knüpft an die Ergebnisse aus dem Projekt FVA 790I an.
Ansprechpartner: Johannes Kubacki M. Sc.
abgeschlossen WinDT
Im Kontext des Klimawandels, der zunehmenden Verknappung fossiler Energieträger sowie geopolitischer Veränderungen gewinnen erneuerbare Energien eine immer größere Bedeutung. Der Ausbau und die optimierte Nutzung der Windenergie spielen hierbei eine zentrale Rolle.
Ansprechpartner: Janosch Luttmer M. Sc.
abgeschlossen InnoTurbine
Mit der Entwicklung von Turbomaschinen wird die Abdichtung der Wellenenden, die verhindert, dass das Prozessfluid aus der Maschine in die Atmosphäre entweicht, immer wichtiger. Dichtungsfehler sind verantwortlich für unerwünschte und ungeplante Maschinenstillstände im Feld und können bei Verwendung gefährlicher Fluide zur Gefahr für Mensch und Umwelt werden.
abgeschlossen Beuth Formelprojekt
Die zunehmende Digitalisierung in allen Branchen und Lebensbereichen stellt seit einiger Zeit auch verstärkt neue Anforderungen an die Nutzung von Normen und Normeninhalten sowie damit zusammenhängenden Daten.
Ansprechpartner: Janosch Luttmer M. Sc.
abgeschlossen Virtuelle Lebensdauerprognose für Elastomerbauteile unter Berücksichtigung der Materialbeanspruchung
Das Ziel ist die Bereitstellung einer numerischen Methode zur Lebensdauerprognose von dynamisch belasteten Elastomerbauteilen auf der Basis von Materialbeanspruchungsgrößen. Durch die Berechnung der Materialbeanspruchungen mit der Finite-Elemente-Methode ist es nach der Kalibrierung des Schadensakkumulationsmodells möglich Lebensdauern für beliebige Geometrien zu prognostizieren.
abgeschlossen DT4M - Digitaler Zwilling für ein optimiertes Wartungsverfahren einer Anlage
Im Rahmen des Forschungsprojektes soll in Kooperation mit zwei Unternehmen eine Methode entwickelt werden, um die Dokumentation von Wartungsinformationen während der Servicephase eines Kühlturms zu optimieren. Unter Verwendung von modernen Technologien - wie der erweiterten Realität und digitalen Zwillingen - soll eine Schnittstelle zwischen einem PDM-System und der Microsoft HoloLens entwickelt werden, um Informationen wie Sprachaufnahmen und Bilder verlustfrei zwischen den Systemen zu transferieren. Eine funktionale Erweiterung des PDM-Systems soll die Übertragbarkeit auf weitere Anwendungsfälle außerhalb von Kühltürmen ermöglichen.
abgeschlossen Sys2PEP - Systemmodelle als Werkzeug des digitalen Produktentstehungsprozesses
Im Rahmen des FuE-Kooperationsprojektes wird eine Vorgehensweise zur formalisierten Beschreibung der vollständigen Systemlogik von Verarbeitungsanlagen unter Nutzung vorhandenen Produkt- und Prozesswissens mit MBSE-Techniken entwickelt, dessen Informationen hinsichtlich Produktstruktur, Modellierungsmethodik und Parameterabhängigkeit (Entwicklung und Fertigung) für die automatisierte Generierung von PMI-attribuierten 3D-Master-Modellen herangezogen werden. Eine in der Systembeschreibung abgebildete Kontextsensitivität soll darüber hinaus den Zweck einer zielgerichteten Bereitstellung von Informationen aus dem Mastermodell in verschiedenen „Phasen des Modells“ innerhalb der Produktentstehung erfüllen.
abgeschlossen Bones - Entwicklung eines Verfahrens zur Bewegungsanalyse mittels Druckfoliensensoren; Entwicklung für das Bewegungsanalyseverfahren
Das Entwicklungsprojekt BONES stellt eine hochinnovative Methode vor, um mit mit Hilfe von Druckfoliensensoren an drei exponierten Protuberanzen der menschlichen Knochen deren exakte Lage im Raum, unabhängig von Bewegungsartefakten des Weichgewebes, zu bestimmen. Eine solche, nichtinvasive Diagnostik stellt für viele Bereiche der Medizin ein wichtiges Instrument zur postoperativen Beurteilung von Komplikationen oder der Empfehlung von Therapiemassnahmen dar, die derzeit mit existierenden Verfahren nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich ist.