Die Entwicklung von Smart Machines und ihr Einsatz in Advanced Manufacturing and Processing sind Technologien mit strategischer Bedeutung für die europäische Forschung und Industrie. Intelligente Antriebe, elektronische Regelung und Steuerung sowie elektrische Speicher und eine kontaktlose Energieübertragung sind wesentliche Elemente von Smart Machines. Ihr Design und ihre Realisierung erfordern eine immer engere Verflechtung zwischen der Entwicklung geeigneter Antriebs- und Regelungstechnologien, ihrer Modellierung auf mathematisch-physikalischer Grundlage und ihrer Implementation in spezifische Hard- und Software-Komponenten. Die Plattform Intelligent Motion fokussiert sich auf diese Themen.

Gestaltung und Design

Die intelligente Gestaltung eines Aktuators betrifft seine Bestandteile und deren Funktion. Die verschiedenen physikalischen Aspekte müssen einzeln optimiert und aufeinander abgestimmt werden. Dies erfordert Kenntnisse in Elektromagnetismus, thermischem Verhalten und Materialwissenschaften. Durch die fundierte Anwendung von FE-Tools zur Simulation gelingt eine zuverlässige Optimierung des Designs. Das umfasst folgende Bereiche:

• Optimierte Magnetkreise
• Smart Materials
• Effiziente Energiewandlung
• Multiphysikalische Modellierung

Stromversorgung

Bei der Stromversorgung stehen zwei Aspekte im Vordergrund. Zum einen muss die Energie transferiert oder vor Ort zur Verfügung gestellt werden. Zum anderen brauchen Aktuatoren eine geeignete Form der Elektrizität. Die Leistungselektronik ist das Bindeglied zwischen dem Lieferanten und dem Verbraucher. Die Plattform Intelligent Motion forscht in folgenden Bereichen:

• Drahtlose Energieübertragung
• Elektrische Speichersysteme
• Hocheffiziente Wandler
• Kompakte Topologie

Modellbildung und Regelung

Wir unterstützen die Entwicklung und Implementation von Regelsystemen durch Modellierung und Simulation. Unsere numerischen Methoden basieren auf den physikalischen Prinzipien des Reglers und deren Modellierung mit Hilfe von Differentialgleichungen und stochastischen Prozessen. Die technische Realisierung erfordert eine effiziente Hardware-Implementation der Algorithmen, was entsprechende Informatikkenntnisse an der Schnittstelle bedingt:

• Algorithmen und numerische Methoden
• Machine Learning
• Mathematische Optimierung
• Ressourceneffiziente Implementation

• Institut für Angewandte Mathematik und Physik
• Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering
• Institut für Mechanische Systeme
• Institut für Mechatronische Systeme