Biologische Systeme haben in der Evolution effektivste Prinzipien der Wahrnehmung und Steuerung entwickelt, die in ihrer Robustheit technischen Lösungen weit überlegen sind. Die FORBIAS-Idee: Biologische Prinzipien auf technische Systeme zu übertragen und so zu zeigen, wie sich zum Beispiel Fahrzeuge mit ihrer Hilfe besser führen lassen.

Ein gut verstandener biologischer Mechanis­mus ist etwa der vestibulookuläre Reflex (VOR). Er basiert auf dem sensomotorischen Zu­sam­menspiel von Auge, Gleichgewichtsorganen im Ohr und Okulomotorik (Augenbewe­gung) und ermöglicht dem Menschen bei beliebigen Kopfbewegungen eine stets stabile Sicht seiner Umgebung. Innerhalb FORBIAS wurden zwei Systeme untersucht: Zum einen wurde ein mobiles Messgerät für die menschliche Augenbewegung (Video-Okulografie) entwickelt. In Verbindung mit einer Auswerte-Algorithmik dient es als medizinisches Produkt zur Diagnose von neurologischen, otolo­gi­schen (Ohr-), psychiatrischen oder ophthal­­mologischen (Augen-) Erkrankungen. Da­ne­ben ermöglicht die Blicksteuerung einer Kopfkamera über die gemessene Augenbewegung eine stabile und spontane Art der Bild­aufnahme. Die Einsatzbereiche reichen von Berichterstattung und Dokumentation über Film­technik bis zur psychologischen Forschung.

Der zweite Ansatz war die technische Nachbildung des biologischen Systems VOR für eine bio­analoge Fahrzeugkamera. Ein Gleichgewichtssensor (entspricht Vestibularorgan) er-fasst Fahrzeugbewegungen und generiert Ausgleichssignale für die Kamera-Aktorik (Okulomotorik). Auf diese Weise werden die erschütterungsanfälligen Teleoptiken zur Erfassung des weiteren Fahrzeug­umfeldes stabilisiert. Zusammen mit Algorithmen zur robusten Szeneninterpretation wird die Fahrzeugkame­ra der Umsetzung künftiger Fahrerassistenzsysteme dienen, sowohl für Sicherheits- als auch Komfortfunktionen. Eine Variante wurde in einem Helikopter zur Unterstützung des Piloten beim Landeanflug verbaut. Weitere Informationen finden Sie hier.

Logistik ist mit derzeit über 2,5 Mio. Arbeitsplätzen in Deutschland ein wichtiger Wirtschaftssektor mit imposanten Wachstumsraten, der stark zur Beschäftigungssicherung und Standortattraktivität beiträgt. Gerade für die Automobilindustrie ergibt sich hier die Chan­ce, innovative Impulse zu setzen und da­-bei aktiv regional gebundene, nicht ohne wei­te­res exportierbare Arbeitsplätze zu schaffen. Vor diesem Hintergrund war die gemeinsame Zielsetzung der Forschungs- und Industriepartner von ForLog, Logistiksysteme zu schaffen, die sich mit minimalem Aufwand unternehmensintern und -übergreifend, also supra-adaptiv, an dynamische Veränderungen anpassen.

Jedes Teilprojekt widmete sich daher einem Haupthandlungsfeld:

• die Flexibilität in arbeitsteiligen Wertschöpfungsnetzen zu untersuchen und zu ge­stalten,
• Informationssysteme, die den Datenverkehr innerhalb komplexer Systemlandschaf­ten gewährleisten, zukunftsfähig auszulegen,
• die logistische Planungsqualität und -geschwindigkeit unter Einbeziehung neuester Technologien der Digitalen Fabrik zu steigern,
• alle Akteure besser zu integrieren, mit besonderem Schwerpunkt auf Logistikdienstleistern,
• flexible Vorteilsausgleichsformen für eine neue Beziehungs- und Kooperationsqualität zu schaffen,
• neue Arbeitsorganisations-, Qualifizierungs- und Mobilitätsmodelle und die notwendigen Assistenzsysteme zu betrachten.

Im Ergebnis stehen heute Konzepte, Methoden und Bausteine zur Verfügung, mit denen Systeme sich bei überbetrieblichen Veränderungen oder innerbetrieblichen Umstrukturierungen mit minimalem Aufwand anpassen können. Weitere Informationen finden Sie hier.

Produkte, die auf Nanoelektronik basieren, sind in unserem Leben unverzichtbar – ob in me­dizinischen Geräten oder in der Unterhaltungselektronik. Nanoelektronik ist Schlüssel­technologie und Innovationsmotor für bedeutende Industrien wie Kommunikationstechnik und Maschinenbau. Der Bayerische Forschungsverbund für Nanoelektronik (FORNEL) hat mit Partner-Universitäten aus Erlangen, München und Würzburg sowie zehn Industriefirmen entscheidende Beiträge zur Überwin­dung technologischer Hürden und Erschließung neuer Funktionalitäten geleistet.

Der Themenbereich „Nanostrukturen“ beschäftigte sich zum einen mit der kontrollierten atomaren Abscheidung dünnster Schichten unter Entwicklung innovativer Prozesse und Geräte. Zudem wurden bei niedrigen Temperaturen ablaufende laseraktivierte Reinigungs- und Abscheideprozesse aus der Gasphase verwirklicht, die für die Herstellung zukünftiger Bauelemente­generationen benötigt werden. Mit der UV-Nanoimprint-Lithographie wurde ein alterna­tives, kostengünstiges Verfahren zur lateralen Strukturierung deutlich optimiert.

Im Themenbereich „Nanobauelemente und -schaltungen“ entwickelte und untersuchte Transistoren bieten schnellere Schaltzeiten oder erweiterte Möglichkeiten für Analog­schaltungen, z.B. unter Ausnutzung von ballistischem Ladungstransport oder des quantenmechanischen Tunneleffekts. Mit neuartigen ballistischen Y-Nanotransistoren konnten erfolgreich grundlegende Schaltungen reali­siert werden. Unterstützt wurde die Entwicklung der Bauelemente durch den Querschnittsbereich „Modellierung und Simulation“. Weitere Informationen finden Sie hier.

Von 2004 bis 2008 arbeiteten in KW21 Wissenschaftler aus Baden-Württemberg und Bayern mit 9 Unternehmen zusammen, im Fokus des Projekts stand das komplette Spektrum der Kraftwerkstechnik, aufgeteilt in fünf Arbeitskreise (AK).

Im Arbeitskreis Dampferzeuger bildeten neue Methoden und Techniken zur Prozessoptimierung für Kraftwerke den Schwerpunkt, die schnellen Lastwechseln standhalten und trotzdem materialschonend und zuverlässig funktionieren. Die Dampfturbine hat in der weltweiten Stromerzeugung überragende Bedeutung, weswegen in diesem AK eine verbesserte aerodynamische Auslegung von Niederdruck-Teilturbinen für einen höheren Wirkungsgrad und verbesserte Wirtschaftlichkeit durch Optimierung des „Kalten Endes“ entwickelt wurden.

Ziel im AK Gasturbine war es, die Umweltfreundlichkeit zu verbessern, die Effizienz zu steigern und die Zuverlässigkeit von Gasturbinen im Kraftwerksbetrieb zu erhöhen. Die dabei entwickelten Technologien bieten eine innovative Ausgangsbasis für den Einsatz in neuen Kraftwerken und für die Nachrüstung.

Forschungsschwerpunkte im AK Brennkammern für Gasturbinen waren grundlegende Untersuchungen zum Zündverhalten unterschiedlicher Luft-Gas-Gemische, zum Brennvorgang selbst sowie neue Konzepte für Verbrennungssysteme.

Der AK Energiewirtschaft beschäftigte sich in ganzheitlichen Modellen mit dem zukünftigen Energiemix. Das Resultat: Thermische Kraftwerke werden trotz der Zunahme erneuerbarer Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung weiterhin die wichtigste Rolle in der weltweiten Stromerzeugung spielen. Aufgrund der beeindruckenden Ergebnispalette wird KW21 im Rahmen des Klimaprogramms Bayern 2020 um weitere vier Jahre verlängert.

Globalisierung und Marktöffnung nach Osteuropa und Südostasien verändern die Anforderungen an den Maschinen-, Werkzeug- und Formenbau. Insbesondere hohe Flexibilität und niedrige Herstellkosten sind mit den verfügbaren Verfahren zunehmend schwerer zu verwirklichen.

Ziel war, neue Technologie- und Maschinenkonzepte für den Werkzeug- und Formenbau zu entwickeln, um die Existenz der heimischen zu sichern. Um Werkzeug- und Produktmerkmale wie Oberflächengüte, Maßgenauigkeit und Flexibilität zu optimieren und dabei die Herstellkosten zu kontrollieren, waren übergreifende Strategien erforderlich. Dabei wurden die drei Bereiche Auslegung/Konstruktion, Herstellung und Qualitätssicherung im Netzwerk erfolgreich bearbeitet. Zur Verbesserung von Oberflächengüte und Qualität wurden neue Bearbeitungstechnologien entwickelt und vielversprechende Verfahren weiter optimiert, etwa indem Technologie in die Fertigung integriert wurde oder mittels Sensorik intelligente Werkzeuge entstanden. Die Flexibilität wurde in den variablen Produktqualitäten und -merkmalen erhöht, z.B. bei Geometrien durch normierte Grundgestelle sowie variable Formnester, die wie­derum aus einzelnen Elementen bestehen können. Dadurch wurde auch die Wirtschaftlichkeit verbessert. Eine weite­re Aufgabe des Forschungsverbunds lag in der präventiven und begleitenden Qualitätssicherung. Für optimale Wirtschaftlichkeit konnten Qualitätsregel­kreise entworfen werden, die etwa durch eine Echtzeitkompensation langwierige Justagear­beiten unnötig machen oder die minimal notwendige Qualität einstellen. Im Fokus standen unter dem Motto: „So genau wie nötig, so ungenau wie möglich“ abformende und Monta­ge­werkzeuge (Fügewerkzeuge, Vorrichtun­gen, Greifer). Weitere Informationen finden Sie hier.