Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl
Neue Entwicklungen und innovative Lösungen in der Produktions- und Automatisierungstechnik werden größtenteils in Form von Software realisiert. Um die damit einhergehende Komplexität zu beherrschen, werden simulationsbasierte Methoden und Digitale Zwillinge eingesetzt. Eine etablierte Methode, um Steuerungssoftware realitätsnah zu testen und abzusichern, ist die Virtuelle Inbetriebnahme. Die Anwendung virtueller Methoden endet heutzutage aber mit dem Produktionsstart. In diesem Vortrag werden die Potenziale der Virtuellen Inbetriebnahme als Bindeglied zwischen der virtuellen und realen Produktion anhand praktischer Beispiele aus aktuellen Forschungsthemen des ISW aufgezeigt und die notwendigen Voraussetzungen werden diskutiert.

Alexander Verl erwarb 1991 den Dipl.-Ing. der Elektrotechnik von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. 1997 promovierte er zum Dr.-Ing. im Bereich Regelungstechnik am Institut für Robotik und Mechatronik (DLR), Oberpfaffenhofen und wurde 2005 zum ordentlichen Professor (Univ.-Prof. W3) an der Universität Stuttgart ernannt. Derzeit ist er ordentlicher Professor und Leiter des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) an der Universität Stuttgart.

Dr.-Ing. Mahdi Mottahedi
Luftfederkompressoren sind ein wichtiger Bestandteil von Nutzfahrzeugen, da sie den Fahrkomfort und die Stabilität gewährleisten. In diesem Beitrag wird die Untersuchung von drehzahlgeregelten Luftfederkompressoren unter Verwendung einer feldorientierten Regelung (FOC) behandelt. Dabei liegt der Fokus auf der Analyse von BLDC-Motoren für Luftfederkompressoren. Es werden die grundlegenden Prinzipien von PMSM-Motoren sowie die PWM-Schaltung von Umrichtern erläutert und verschiedene Steuerungsalgorithmen diskutiert. Dabei werden sowohl sensorbasierte als auch sensorlose FOC-Steuerungen betrachtet. Verschiedene Testfälle mit unterschiedlichen AMK-Motoren und Steuereinheiten werden präsentiert, wobei die Ergebnisse der Druck- und Drehzahlmessungen für jede Konfiguration detailliert analysiert werden. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Drehzahlregelung von Luftfederkompressoren mittels FOC effektiv ermöglicht wird.

Herr Mahdi Mottahedi ist der globale Manager für Produktentwicklung von eMotoren bei der Firma AMK Automotive GmbH. Während seiner beruflichen Laufbahn bei den Unternehmen Bosch und JHEECO hat er erfolgreich eine Vielzahl von Projekten im Bereich Generatoren, Batterieanlasser und elektrische Antriebe geleitet, die bis zur Serienproduktion in verschiedenen Fahrzeugen umgesetzt wurden. Er verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Leitung von Forschungs- und Industrieprojekten und hat sich auf elektrische Maschinen und Antriebselemente spezialisiert. Herr Mottahedi hat seinen Masterabschluss in Simulationstechnologie erworben und anschließend den Doktortitel im Fach Maschinenbau an der Universität Stuttgart erlangt.

Manuel Zürn, M.Sc.
Im Zuge der Globalisierung wurden viele Sektoren in Billiglohnländer verlagert, was zu effizienten, aber anfälligen Lieferketten führte. Ein Beispiel dafür ist die Produktion von Leitungssätzen, bei der sowohl die Herstellung, als auch die Installation von zeitaufwendigen manuellen Handhabungsschritten geprägt sind. Um eine Automatisierung zu ermöglichen, bedarf es eines komplexen Zusammenspiels aus Robotersteuerung und Sensorik. Das Forschungsprojekt RoboCable widmet sich daher der Untersuchung von Möglichkeiten zur Automatisierung mittels künstlicher Intelligenz. Das ISW ist dabei auf die Sensordatenverarbeitung spezialisiert und fungiert als zentrale Schnittstelle zwischen dem topologischen Leitungssatzmodell, den Sensordaten und der Robotersteuerung. Dieser Vortrag motiviert die Herausforderungen der roboterbasierten Handhabung von verzweigten biegeschlaffen Objekten, zeigt aktuelle Lösungsmöglichkeiten zur Korrespondenzschätzung zwischen Bilddaten und topologischen Modellen und setzt diese in den Kontext der automatisierten Handhabung von Leitungssätzen.

Thomas Reichenbach, M.Sc.
Parallele Seilroboter kombinieren die Steifigkeit und Dynamik konventioneller paralleler Roboter mit der Reichweite und Traglast serieller Roboter. Durch den Einsatz von Seilen als antreibende Elemente ergibt sich ein leistungsfähiges, automatisierbares Robotersystem, das modular und flexibel in unterschiedlichsten Bereichen, wie beispielsweise der Handhabungstechnik, Bau- und Lagerlogistik sowie Unterhaltungstechnik, eingesetzt werden kann.
Im Vortrag werden die Herausforderungen und Lösungen bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb von Seilrobotern aufgezeigt und erläutert. Weiterhin wird beschrieben wie ein Seilroboter mit industriellen Komponenten aufgebaut und mit standardisierten NC-Programmen bewegt werden kann. Ein wichtiger Baustein hierfür sind echtzeitfähige Softwarekomponenten, die zur Steuerungslaufzeit ausgeführt werden. Diese werden am Beispiel der am Institut aufgebauten Seilroboter beschrieben. Zusätzlich erhalten Sie Einblicke in die Forschungsarbeiten des Instituts, welche die In-Betrieb-Rekonfiguration, die Antriebstechnik bewegter Seile und neuartige hybride Strukturen zur Realisierung einer endlosen Rotationsachse umfassen.

Dr.-Ing. Hannes Eberharter
Eine dezentrale Regelung mittels indirekter Kinematik reicht für hochpräzise Regelungen von Seilrobotern in der Praxis leider nicht mehr aus. Unterschiedliche Seildehnungen und veränderliche Lastverhältnisse sorgen für Ungenauigkeiten bei Positionierungen von Seilrobotern oder kinematisch verwandten Anwendungen. Bauteiltoleranzen und Elastizitäten der Anlage und insbesondere von den Seilen, können große Störungen beim Positionieren hervorrufen.
Bei Spezialdesigns kann es auch zu ungewünschten Schwingungen kommen, welche ein Positionieren erschweren. Bei Anlagen von beispielsweise 200x200x50 m spielt das Lastgewicht eine große Rolle in Bezug auf den Arbeitsraum.
Anwendungen solcher XXL Seilroboter gibt es beispielsweise für das Ausheben von Baggerlöchern mit Schalengreifer oder Schürfkübel.

HTL-Maschinenbau Betriebstechnik in Jenbach, Dipl.-Ing. in Maschinenbau – Mechatronik an der TU-Graz, M.A. in Mathematik – Fokus in Algebra und Differentialgeometrie an der University of California Davis, Ph.D. in Mechanical and Aeronautical Engineerning – Räumliche Kinematik und Robotik an der University of California Davis, PMA (Projekt Management Austria), 8 Jahre als externer Lehrbeauftragter bei der FHV mit dem Fach Applied Robotics, und zuvor zahlreiche Vorlesungen und Übungen an der UC-Davis.

Seit 17 Jahre im Krangeschäft, zuerst 11 Jahre bei Liebherr als Entwickler (Regelungssysteme für Tandemkrane, Antikollisions Systeme, ...), Teamleiter des Mechatronik Teams (Heave Compensation Systeme, MPC Pendeldämpfungen, … ), Forscher in der Vorentwicklung (Be- und Entladen eines Offshoreschiffes mittels Kran bei vollem Seegang), und nun seit über 6 Jahren als Abteilungsleiter bei Künz für die Entwicklung mit den Teams: Maschinenbau, Software, Automatisierung und Analytics/Data Science.

Daniel Kurth, M.Sc.
Am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universtität Stuttgart wurde eine innovative Steuerungsplattform für die Laserbearbeitung entwickelt. Auf Basis der Steuerungsplattform wurde eine Lasermaschine mit Steuerungs- und Antriebskomponenten auf industriellem Niveau realisiert, welche die bisherige monolithische Steuerungsarchitektur in der Laserbearbeitung aufhebt und sich durch ihren redundanten Achsverbund auszeichnet. Die CNC-basierte Steuerungsplattform bildet die Ausgangsbasis für vielseitige Optimierungen von Laserprozessen, bei denen Galvanometer-Scanner für die Positionierung des Laserstrahls eingesetzt werden. Mittels der neuartigen Steuerungsarchitektur kann sowohl der Galvanometer-Scanner als auch die Laserquelle direkt mit weiteren Aktoren und Sensoren gekoppelt und synchronisiert werden. Dies ermöglicht beispielsweise die automatisierte Ermittlung von Prozessparametern durch den Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens.

Robin Prudlik, M.Sc.
Eine hohe Produktivität zählt zu den Hauptherausforderungen in der pulverbettbasierten additiven Fertigung von Metallen mittels eines Laserstrahls (PBF-LB/M). Nahezu alle Anlagen nutzen heutzutage einen Faserlaser mit gaußförmiger Intensitätsverteilung (Gaußlaser), mit welchem allerdings zunehmend die Grenzen hinsichtlich der Produktivitätssteigerung – ohne gleichzeitige Einbüße der Bauteilqualität – erreicht werden. Neben der Produktivität gibt es weitere Herausforderungen beispielsweise Risse, Bauteilverzug oder raue Oberflächen, wobei die Ursachen unterschiedlicher Natur entstammen. All diese Herausforderungen mit dem Gaußlaser zu meistern ist nur bedingt innerhalb des ermittelten Prozessfensters möglich.
Der Vortrag gibt einen Einblick in das von der EU geförderte Projekt „Green Additive Manufacturing through Innovative Beam Shaping and Process Monitoring”, kurz InShaPe. Ein Ziel von InShaPe ist die Ermittlung von Strahlformen, die gezielt durch ihre Geometrie und Intensitätsverteilung die oben genannten Herausforderungen lösen.

Robin Prudlik ist Industriedoktorand bei Oerlikon AM in München, betreut durch Prof. Dr.-Ing. Katrin Wudy an der Professur für Laser-based Additive Manufacturing der TU München. Er absolvierte sein Bachelor- und Masterstudium in Maschinenbau an der Universität Stuttgart. Nach einem sechsmonatigen Praktikum mit anschließender Masterarbeit im Additive Manufacturing Campus von BMW ist er seit September 2022 bei Oerlikon AM als Projektverantwortlicher für InShaPe angestellt. Dabei arbeitet er in enger Kooperation mit den Projektpartnern der TUM und EOS an der Prozessentwicklung mit innovativen Strahlformen für das PBF-LB/M.