SmartPro

Impulsprojekte: Innovationen für E-Mobilität, Industrie 4.0 und energieeffiziente Produkte

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Im Fokus der Forschungsaktivitäten der SmartPro-Partnerschaft stehen vier langfristig angelegte Forschungs- und Entwicklungsprojekte, sogenannte Impulsprojekte. 

Darin bringen 14 Arbeitsgruppen der Hochschule ihre spezifische Expertise ein. Eng eingebunden sind regionale Unternehmen unterschiedlicher Größen, Forschungseinrichtungen und Transferpartner. 

Die Impulsprojekte werden jeweils durch mpulsprojekt-Leiter koordiniert.

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Prof. Heinrich Steinhart (Fotograf: Thomas Klink)

Magnete sind allgegenwärtig: in Elektromotoren, Generatoren, Aktoren in autonomen Systemen oder Akkugeräten. Magnettechnologien für effiziente elektrische Energiewandler-Maschinen besitzen eine herausragende Bedeutung für ressourcenschonende Mobilität (Traktionsantriebe), erneuerbare Energie (Windkraft) und Industrie- oder Fabrikautomation (Industrie 4.0) sowie für Elektrowerkzeuge und Haushaltsgeräte. Magnetmaterialien sind Schlüsselwerkstoffe für effiziente zukunftsfähige Energiewandler, die umso leichter und kompakter sein können, je leistungsstärker die Magnete sind.

Heutige Materialien zeigen jedoch einige Nachteile:

  • erhöhte Materialkosten durch enthaltene Seltenerdmetalle
  • erhöhte Verluste durch verbautes Elektroblech

Um in der Zukunft marktattraktive material-, energie- und ressourceneffiziente Produkte zu generieren, sind maßgeschneiderte Magnetwerkstoffe mit gesicherter Qualität gefragt, die spezifisch auf die Systemanforderungen angepasst sind.

Neue Magnetmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für die Anforderungen des Anwendungssystems werden im Impulsprojekt „MagNetz“ adressiert.


MagNetz: Maßgeschneiderte Magnetwerkstoffe und Werkzeuge ihrer Qualitätsbewertung für leichte, kompakte und leistungsstarke Elektromotoren

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Prof. Dagmar Goll (Fotograf: Thomas Klink)

Impulsprojekt-Leiterin 

Prof. Dr. Dagmar Goll

dagmar.goll@hs-aalen.de

Tel.: +49 7361 576 1601


Projektpartner MagNetz

Prof. Dr. M. Glaser

Prof. Dr. A. Kazi

Prof. Dr. G. Schneider

Prof. Dr. H. Steinhart

Fraunhofer Inst. Werkstoffmechanik

Karlsruher Institut für Technologie

MPI Intelligente Systeme

8 Unternehmen

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Prof. Volker Knoblauch und Christian Weisenberger vom Institut für Materialforschung (Fotograf: Thomas Klink)

Der aktuelle Bedarf an wieder aufladbaren Batterien mit erhöhter Energiedichte ist aufgrund der gestiegenen Anforderungen an mobile Anwendungen sehr hoch, z.B. für Elektromobilität oder "Portable Electronics". Im Fokus stehen leistungsfähige Laufzeit bzw. Reichweite für mobile Geräte und elektrifizierte Fahrzeuge. In Verbindung mit dem vermehrten Einsatz regenerativer Energien gewinnt Energiespeicherung (zentral und dezentral) zunehmend an Bedeutung. Es werden kostengünstige Energiespeicher mit langer Lebensdauer benötigt. 

Neue Batteriematerialien spielen zusammen mit den zugehörigen Fertigungsprozessen und Qualitätsbewertungsmethoden eine entscheidende Rolle in allen heutigen und zukünftigen Bereichen der Mobilität sowie der stationären Energiespeicherung. Zum Verständnis und zur Weiterentwicklung zukünftiger Li-basierter Speichertechnologien bis zur Marktreife wird im Impulsprojekt "LiMaProMet" geforscht.


LiMaProMet: Zukünftige Li-basierte Energiespeicher: Neue Materialsysteme, Fertigungsprozesse und Qualitätsbewertungsmethoden

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Prof. Timo Sörgel (Fotograf: Thomas Klink)

Impulsprojekt-Leiter 

Prof. Dr. Timo Sörgel

Email: timo.soergel@hs-aalen.de

+49 (0)7361 576-2187


Projektpartner LiMaProMet 

Prof. Dr. V. Knoblauch

Prof. Dr. G. Schneider

Forschungsinstitut für Edelmetalle

und Metallchemie

Helmholtz-Institut Ulm

Karlsruher Institut für Technologie

7 Unternehmen

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Laser zum Reinigen von Oberflächen (Fotograf: Thomas Klink)

Leichtbau hat herausragende Bedeutung für Verkehr, Energieversorgung und Industrieautomatisierung. Dabei wird aufgrund der steigenden Bedeutung von Ressourcen- und Energieeffizienz die branchenübergreifende Schlüsseltechnologie Leichtbau für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands eine wichtige Rolle spielen. 

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) gehören zu den vielversprechendsten Leichtbauwerkstoffen. Diese werden häufig als Multimaterialverbund mit breitem Anwendungsspektrum wie z.B. der Fahrzeug-, Luft- und Raumfahrttechnik sowie dem Maschinen-/Anlagenbau realisiert. Derzeit stehen bei diesem hybriden Leichtbau Verbunde aus CFK und Leichtmetallen sowie kosteneffiziente Verfahrensansätze im Fokus. 

Hierfür sollen im Rahmen des Impulsprojekts "InDiMat" verschiedene Lösungen erarbeitet werden: Leichtmetalldruckguss zielt auf die prozessintegrierte Erzeugung funktionaler Hohlräume in Gussstrukturen ab, beim hybriden Fügen werden hochfeste, langlebige adhäsiv gefügte Multimaterialverbunde adressiert.


InDiMat: Innovative Fügeverfahren und beanspruchungsgerechte Designkonzepte für hybride Leichtbau CFK-Multimaterialverbunde

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Prof. Lothar Kallien (Fotograf: Thomas Klink)

Impulsprojekt-Leiter

Prof. Dr. Lothar Kallien

lothar.kallien@hs-aalen.de

+49 (0)7361 576-2252


Projektpartner  InDiMat

Prof. Dr. V. Knoblauch

Prof. Dr. W. Rimkus

Prof. Dr. H. Riegel

Prof. Dr. S. Schuhmacher

TU München

Universität Ulm

11 Unternehmen

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3D-gedruckte Optiken (Fotograf: Thomas Klink)


Additive Fertigung ist eine der Schlüsseltechnologien für die Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Individualisierte Produkte können mit großen Gestaltungsfreiheiten wirtschaftlich hergestellt, neue Geschäftsmodelle und Märkte erschlossen werden. Dadurch hat 3D-Druck disruptives Potenzial. Mit additiven Verfahren werden schon jetzt in einzelnen Branchen die Vorteile dieser Technologie genutzt und Klein- und Kleinstserien wirtschaftlich produziert. 


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3D-Druck Metall (Fotograf: Thomas Klink)

Über die Möglichkeiten zur Anwendung additiver Technologien, sowohl im Kunststoff- wie auch im Metallbereich gibt es jedoch noch große Wissenslücken. Dies betrifft beispielsweise die konstruktive Gestaltung der Komponenten sowie das Verständnis der mechanischen, physikalischen und optischen Eigenschaften und die Möglichkeiten neuartiger Materialkombinationen in Richtung maßgeschneiderter heterogener Materialien (wie z.B. CerMets, Hartmetalle) oder optischer Kunststoffe. Eine weitere zentrale Herausforderung ist die Oberflächenqualität. 

Hier setzt das Impulsprojekt „AddFunK“ an und greift die Fragestellungen der Industrie auf: Erforscht wird die Additive Fertigung mit neuen Werkstoffen wie Hartmetallen und optischen Materialien für intelligente Sensoren für cyberphysische Systeme. Im Fokus stehen Funktionsintegration, Oberflächenqualität und -mikrostrukturierung durch Laser.


AddFunK: Additiv gefertigte funktionale und intelligente Komponenten (Bauteile/Werkzeuge/Sensoren)

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AddFunK Rainer Börret; Fotograf: Thomas Klink

Impulsprojekt-Leiter

Prof. Dr. Rainer Börret

rainer.boerret@hs-aalen.de

+49 (0)7361 576-3482


Projektpartner AddFunK

Prof. Dr. A. Heinrich

Prof. Dr. M. Merkel

Prof. Dr. H. Riegel

Prof. Dr. G. Schneider

Glasgow Caledonian University Griffith University

Karlsruher Institut für Technologie

Universität Ulm

Photonics B.W.

8 Unternehmen

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Elektronenmikroskopie ermöglicht tiefe Einblicke in das Innenleben von Batterien, zum Beispiel an der Oberfläche von Elektroden. (Fotograf: Thomas Klink)