MRiLS (2020 - 2023)
"Hybrides Interaktionskonzept für Schulungen mittels Mixed Reality in the Loop Simulation - Erforschung neuartiger Mixed Reality in the Loop Simulationsmodelle"

Gut ausgebildete Fachkräfte stellen die Grundlage für die Sicherung von Wohlstand am Wirtschaftsstandort Deutschland dar. Moderne AR- und VR-Technologie in Interaktion mit dem Menschen können dabei helfen, die benötigten Schulungen als eine der zentralen Zukunftsaufgaben an den rasanten Wandel der Produktionsverfahren, -Maschinen und Bedienungskonzepte anzupassen. Daher soll im Rahmen des Projekts ein hybrides Interaktionskonzept für Schulungen mittels Mixed Reality in the Loop Simulation (MRiLS) entwickelt werden.
Das Teilvorhaben der ISG beschäftigt sich mit der Erforschung neuartiger Mixed Reality in the Loop Simulationsmodelle, welche sich automatisch aus den bereits im Engineering entwickelten Simulationsmodellen (MiLS, SiLS, HiLS) erstellen. Durch die Integration des Menschen in das Simulationsszenario sind neuartige Simulationsschnittstellen zu erforschen und die Erweiterung bestehender Simulationsbibliotheken notwendig.

SmartAdditiv (2020 - 2022)
"Entwicklung einer neuartigen Kopplung eines digitalen Zwillings zur Nutzung von Simulationsmodellen in Echtzeit (Prozesssimulation in the loop) sowie einer übergreifenden, optimierten Trajektorienplanung"

Um eine gleichmäßige additive Fertigung zu gewährleisten, muss der Quotient aus Bahngeschwindigkeit (z.B. Verfahrensweg des 3D-Druckers) und Volumenstrom des Extrudats am Düsenauslass konstant sein. Dies ist bisher nicht möglich.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen, automatischen Steuerung für additive Fertigung unter Berücksichtigung des Materialverhaltens im Druckkopf: SmartAdditiv. Durch die Modellierung des dynamischen Materialverhaltens im Druckkopf kann erstmals der Volumenstrom präzise gesteuert werden. Kombiniert mit einer Echtzeit-Bahnplanung auf der CNC-Steuerung wird erstmals eine gleichmäßige Ausbringung erreicht, d.h. Bahngeschwindigkeit / Extrusionsgeschwindigkeit = konstant.

V-TDE (2019 - 2021)
"Entwicklung eines automatisierten Testens sowie Optimierens von Simulationsmodellen im Rahmen des Engineering-Prozesses"

Im Rahmen eines ZIM-Projektes wurde durch die beiden Projektpartner ISG und ISW ein neuartiges Verfahren zur Testautomatisierung von Steuerungssoftware entwickelt. Die automatischen Tests können bisher jedoch nur während der Steuerungsvalidierung genutzt werden. Im Rahmen der Produktentwicklung hat sich gezeigt, dass frühzeitiges und automatisches Testen bereits im Rahmen des Entwicklungsprozesses sowohl sinnvoll als auch von den Kunden gewünscht wird. Dies würde es ermöglichen, Engineering-Ergebnisse projektbegleitend zu verifizieren und somit den Entwicklungsprozess zu verkürzen. Weiter ermöglicht es, nicht nur auf Fehlerfälle zu testen, sondern die Testergebnisse bereits während des Engineerings zur Optimierung zu nutzen.
Ziel des Projektes ist daher, die Entwicklung eines neuartigen, testgetriebenen, virtuellen Engineering-Prozesses: V-TDE (virtual test driven engineering). Die grundlegende Idee ist aus der "testgetriebenen Programmierung", einer Methode der agilen Softwareentwicklung bereits bekannt. Der nun vollständige digitalisierte Engineering-Prozess ermöglicht es, eine ähnliche Vorgehensweise im Engineering von Maschinen und Anlagen zu nutzen.

CosBE (2018 - 2021)
"Entwicklung der durchgängigen simulationsbasierten Entwicklungsplattform"

Unterschiedlichste spezialisierte Simulationsmethoden und -Werkzeuge werden bereits heute in allen Entwicklungsphasen von Komponenten, Maschinen und Anlagen eingesetzt. Übergänge zwischen den entwicklungsprozessspezifischen Simulationsmethoden/-Modellen waren bislang jedoch nicht möglich, Prozesse somit isoliert, sequenziell und unidirektional.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer durchgängigen simulationsbasierten Entwicklungsplattform. Diese stellt durch ein durchgängiges, mitwachsendes und skalierbares Simulationsmodell einen "Digitalen Zwilling" über den gesamten Entwicklungsprozesses hinweg zur Verfügung. Somit werden erstmals alle Informationen aller Simulationsmodelle in der passenden Ausprägung, Modellgenauigkeit und Modelltiefe untereinander berücksichtigt. Virtuelle Komponenten und Baugruppen werden entsprechend den real verfügbaren Komponenten und Baugruppen in einem neuartigen "TwinStore" hinterlegt. Die Realisierung als simulationswerkzeugoffenes System (MiL, SiL und HiL-Simulationen) wird erstmals eine realistische Simulation von Komponenten, Maschinen und Anlagen ermöglichen.

Mehrspindelsteuerung (2018 - 2020)
"Entwicklung einer Faktor >= 4 schnelleren / verbesserten Steuerung"

Bisherige Steuerungen arbeiten mit einer Interpolator-Zykluszeit von 4 ms und höher. Alle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten beschränken sich auf eine Optimierung einzelner Verfahrensaspekte, um diese um wenige Prozent zu verbessern. Eine Verbesserung des Engpasses hin zu deutlich reduzierter Zykluszeit wird noch von keinem Hersteller oder Forschungsinstitut angestrebt. Um die Fertigungszeiten an High-End Mehrspindel-Werkzeugmaschinen mit typischerweise >= 10 Bearbeitungskanälen und >= 100 Achsen optimieren zu können, werden in diesem Projekt die CNC-Zykluszeit und auch der SPS-Takt erstmals auf 1ms reduziert. Durch die Faktor 4 kürzere CNC-Zykluszeit kann bei gleichbleibender Genauigkeit mit einer Faktor 4 höheren Bearbeitungsgeschwindigkeit gefahren werden. Alternativ können bei gleichbleibender Bearbeitungsgeschwindigkeit mehr Stützpunkte genutzt werden, was zu einer 400% verbesserten Qualität führt.

iSrv (2017 - 2020)

Ziel des Teilprojekts „Wiederverwendbare Bausteine für die Generierung von Verhaltensmodellen“ ist, einen Beitrag zu simulationsbasierten Methoden für technologiebasierte Dienstleistungssysteme zu erarbeiten und dem Konsortium bereitzustellen. Insbesondere auf Basis von intelligenten virtuellen Komponenten, die stellvertretend als Referenz für reale Maschinenkomponenten dienen, sollen neue Serviceleistungen für cloudbasierte Lösungen ermöglicht werden. Mit Hilfe von iSrv sollen Prozessdaten erfasst, analysiert und Handlungsbedarf abgeleitet werden. Der Fokus der Serviceplattform liegt auf der Abstrahierung der Komplexität durch Kapselung wiederverwendbarer Komponenten in Baukästen. Diese durch ISG bereitzustellenden Bausteine ergänzen die Daten aus der laufenden Produktion, die über einen Coud-Connector transferiert werden, um relevante Informationen aus virtuellen Modellen der Fertigungskomponenten als Referenz für die Datenanalyse. Hierdurch sollen KMU in die Lage versetzt werden, Technologien zur proaktiven Wartung zu nutzen, die bisher auf Grund ihrer Komplexität größeren Unternehmen vorbehalten sind. Projektwebsite

Co-Simulation (2017 - 2019)

„Entwicklung eines Co-Simulationstools zur Echtzeit-Synchronisation hochspezialisierter Simulationswerkzeuge und -bibliotheken“ Besonders für KMUs ist es notwendig, die Komplexität von Produktionsabläufen und –systemen besser zu beherrschen. Zu diesem Zweck sind in den letzten Jahren eine Vielzahl hoch spezialisierter Simulationswerkzeuge sowie technologiespezifische Simulationsbibliotheken entstanden. Diese bilden jedoch entlang der Produktion Insellösungen: Eine ganzheitliche Planung, Realisierung, Steuerung und Optimierung von Produktionsabläufen und –systemen kann aktuell nicht mit nur einem einzigen Simulationswerkzeug bewerkstelligt werden. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Co-Simulationstools zur Integration und Echtzeit-Synchronisation von hochspezialisierten Simulationswerkzeugen und –bibliotheken. Das zu entwickelnde Echtzeit-Simulationstool verbindet hierbei die bereits bestehenden Simulationswerkzeuge und –bibliotheken, um erstmals eine vollständige Abbildung der gesamten Produktion in harter zeitdeterministischer Steuerungsechtzeit zu ermöglichen.

Online changes (2017 - 2019)

„Online changes – Entwicklung einer neuartigen Hardware in the Loop-4.0-Simulation zur erstmaligen Nutzung eines 3D-Simulationsmodells über den gesamten Entwicklungsprozess einer Anlage“ Zunehmend setzen KMUs, besonders vor dem Hintergrund des Wandels zur Industrie 4.0, auf die Vorteile von Hardware in the Loop-(HiL-)Simulationen. Hierdurch kann reale Hardware im Vorfeld des Produktionsprozesses an eine virtuelle Anlage oder Maschine angeschlossen, analysiert und verifiziert werden. Aktuelle HiL-Simulationen verfügen jedoch über gravierende Nachteile, die einen vollständigen, umfassenden und begleitenden Einsatz während des gesamten Anlagen-Lebenszyklus verhindern. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuartigen HiL-4.0-Simulation, mit der erstmals ein einziges, kontinuierlich erweitertes Simulationsmodell als „dynamisches Pflichtenheft“ über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage genutzt wird. Der innovative Lösungsweg besteht in der Entwicklung von zwei neuartigen Technologien, die erstmals eine online Änderung des Simulationsmodells („Online change“) sowie eine Wiederholung von kritischen Zuständen und Ergebnissen („Snapshot Technologie“) ermöglichen.

ProGen (2014 - 2017)

Hochproduktive generative Produktherstellung durch laserbasiertes, hybrides Fertigungskonzept; Teilprojekt: Entwicklung einer CNC-seitigen Schnittstelle zur Verarbeitung adaptierter Roboterbahnen.

Intelligentes Maschinenfenster "iWindow" (2014 - 2017)

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Sichtfenster, wie sie aktuell an Werkzeugmaschinen vorzufinden sind, durch intelligente Maschinenfenster zu ersetzen. Das intelligente Maschinenfenster vereint die reale Welt mit der virtuellen und soll auf diese Weise den Maschineninnenraum visualisieren. Als Grundlage des intelligenten Maschinenfensters soll entweder ein transparentes Display oder ein Standardmonitor dienen. Unabhängig von der Methode der Maschineninnenraumvisualisierung soll das intelligente Maschinenfenster Fenster und Bedienoberfläche zugleich sei, um die Interaktion mit der Maschine zu ermöglichen. Ergebnisbericht des Projekts (Onlinepublikation)

ExoSkelett (2014 - 2017)

Entwicklung eines hochdynamischen, leichten Jacken-Orthesen-Systems für Rumpf und obere Extremitäten für die Anwendung in Industrie, Reha oder Sport; Entwicklung eines Ergonomietrainingssystems für eine hochdynamische, leichte Orthesenjacke.

Robin 4.0 (2014 - 2016)

Robustheit durch Integration, Interaktion, Interpretation und Intelligenz ("Robin 4.0"); Simulationsgestützte Datenanalyse und flexible Benutzerinteraktion. Weiterführende Informationen: Robin 4.0 Webseite

ReBorn (2013 - 2016)

EU-Förderung unter: THEME FoF.NMP.2013-2 FoF.NMP.2013-2 - Innovative Wiederverwendung modularen Equipments basierend auf integriertem Fabrikdesign. Weiterführende Informationen: Project abstract

ReApp (2014 - 2016)

Wiederverwendbare Roboterapplikationen für flexible Roboteranlagen basierend auf ROS; Weiterentwicklung der ISG-virtuos Simulationssoftware zu cloud-basierten Simulations-/Testservices.

Steuerungstestverfahren (2014 - 2016)

Entwicklung eines softwarebasierten Verfahrens zum automatisierten Test von Maschinensteuerungen auf Basis von virtuellen Maschinen ("virtuelle Steuerungstestbench"); Entwicklung der abstrahierten HMI-Schnittstellen, des echtzeitfähigen, zeitdeterministischen Fehlergenerators und des blockdiagrammbasierten Test-Frameworks.

MultiFlex (2013 - 2016)

Entwicklung eines softwarebasierten Multicore-Echtzeit-Verfahrens zur Kollisionsüberwachung im Custom Manufacturing ("MultiFlex"); Entwicklung der Prozesskette und innovativer Software-Verfahren für die echtzeitfähige Kollisionsüberwachung.

UniFlow (2013 - 2015)

Entwicklung eines softwarebasierten Verfahrens zur kombinierten kinematisch-dynamischen Materialfluss-Simulation ("UniFlow"); Entwicklung des kombinierten Objektmodells, des kinematischen Rechenkerns und der kinematischen Bibliotheken sowie des MF-Interfaces.

BosS (2011-2014)

Energieeffizienter Bearbeitungsroboter mit selbstadaptierendem Systemverhalten für spanende Arbeitsvorgänge an inhomogenen Werkstoffverbunden; Robotersteuerung zur Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen.