Beteiligte Institute

Drei erfolgreiche Forschungsinstitute haben die Karlsruher Forschungsfabrik auf den Weg gebracht und betreiben sie gemeinsam: Die Fraunhofer-Institute ICT und IOSB sowie das wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). 

Alle drei Institutionen gehören auch zum Digital Hub Karlsruhe. In den Hubs vernetzen sich Start-ups, Wirtschaft und Wissenschaft, um gemeinsam digitale Innovationen zu schaffen. Innovationen entstehen heute hauptsächlich an den Nahtstellen von Disziplinen - insofern ist die Kooperation der optimale Nährboden, um neue Produktionsverfahren zur Verarbeitung neuer Materialien und Werkstoffe schnell zur Serienreife zu bringen.

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT

Werkstoff- und Verfahrenstechnik

• Werkstoffe und Edukte
• Handhabung der Werkstoffe,
• Fertigungstechnik und Verarbeitung,
• Fügetechnik (gemeinsam mit dem wbk).

An relevante Vorarbeiten des Fraunhofer ICT, deren Ergebnisse in die Arbeit in der Karlsruher Forschungsfabrik einfließen, ist etwa das BMBF-geförderte Vorhaben „Modular production plant for hybrid high performance components (MoPaHyb)" zu nennen. Hier wurden bereits Konzept und Realisierung einer modularen und (re-)konfigurierbaren Produktionsanlage am Beispiel hybrider thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe erarbeitet. Im Fokus standen die Fertigungsarchitektur sowie die Entwicklung einer übergeordneten Steuer- und Regelungseinheit mit standardisierten Kommunikationsprotokollen. Erprobt wird die flexible Fertigungszelle wird an zwei unterschiedlichen Bauteilen.

Neben der anlagen- und steuerungstechnischen Entwicklung arbeitet das ICT in Kooperation mit anderen Instituten an der Selbstregelung von Prozessen, die sich nicht durch Parametereinstellungen definieren, sondern die das Bauteil „kennen“ und die Fertigung desselben über eine Selbstregelung optimieren.

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wbk Institut für Produktionstechnik am KIT

Intelligente Automatisierung und Produktionstechnik:

• Reifmachung unreifer Produktionsprozesse
• Agile Produktionsanlagen
• Kinematische Produktion
• Reversible Produktion
• Intelligente Maschinen und Komponenten

Das Institut arbeitet schon seit längeren an spezifischen Herausforderungen, die sich stellen, wenn Prozesse nicht mehr einem fixen, zentral gesteuerten Ablauf unterliegen sondern Fertigungsanlagen autonom agieren. Im Fokus stehen dabei Themenfelder wie Greiftechnik und Robotik für die Anwendungsfelder Leichtbaufertigung und Elektromobilität. Einschlägige Projekte in diesem Kontext waren/sind:

• „Virtuelle Auslegung von Greifsystemen für sensible Bauteile“ der BW-Stiftung,
• „Smarte Rohbauzellen für einen synergetischen Hochlauf elektrifizierter Fahrzeuge“, gefördert vom BMWi,
• „Neuartige serienflexible Wickelverfahren für die wirtschaftliche automatisierte Fertigung von hoch performanten elektrischen Maschinen“ des BMBF sowie
• das Projekt „Umformtechnisch unterlagerte Prozessmodellierung des Linearspulenwickelprozesses“ der DFG.

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Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

IT und Informatik

• Sensorik und Aktorik,
  
• Mess-und Regelungstechnik,
• Automatisierungs- und Leittechnik,
• maschinelles Lernen und Data Analytics,
• Online-Optimierung.

An laufenden bzw. abgeschlossenen Projekten, deren Ergebnisse unmittelbar in die Arbeiten in der Karlsruher Forschungsfabrik mit einfließen, sind an vorderster Stelle das Fraunhofer-Leitprojekt ML4P (Machine Learning for Production) sowie das Kompetenzzentrum für KI-Engineering CC-KING zu nennen. Hier steht ein systematisches Vorgehen beim Einsatz von KI-Komponenten in komplexen technischen Systemen - und somit an der Schnittstelle von Fachleuten verschiedener Disziplinen - im Vordergrund.

Weiterhin ist das Institut im Fraunhofer-Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies aktiv, insbesondere im Rahmen des Forschungszentrums Maschinelles Lernen. Hier fokussiert sich das IOSB auf verständliche, robuste Lernverfahren kombiniert mit produktionsspezifischem Expertenwissen.

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