Transferzentrum Hardware for Cyber Physical Systems (CPS)

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Ohne unsere Mikrosysteme geht gar nichts!
 

Sollen zwei Geräte vernetzt werden, braucht man als Erstes Mikrocomputer. Diese werden in Geräte jeder möglichen Größenordnung eingesetzt, um sowohl den Informationsaustausch zwischen diesen Geräten zu ermöglichen, als auch in einem ersten Schritt das Informationen sammeln. Diese so klein zu bauen, dass sie in die Kaffeemaschine, das Handy oder auch in die rotierende Welle einer Werkzeugmaschine hineinpassen, ist die große Stärke des Fraunhofer IZM.

Spricht man über digitale Vernetzung meint man aber die Weitergabe dieser Daten zwischen den Geräten sowie an die Infrastruktur der Umgebung. Um diese Punkte abzudecken, arbeitet das Transferzentrum an verbesserten Schnittstellen der Mikrocomputer untereinander. Gemeinsam mit den anderen Instituten des Leistungszentrums Digitale Vernetzung werden so Gesamtsysteme im Sinne der CPS geschaffen.

Unternehmen können das Zentrum nutzen, um die eigenen Technologien ihren Interessenten zu präsentieren und neue Technologien mit fachlicher Unterstützung im Rahmen von Kooperationsprojekten zu entwickeln.

Außerdem finden Sie in unserem Veranstaltungsprogramm eine breite Auswahl an theoretisch und praktisch orientierten Lab Courses und Tutorials. Egal, ob Sie schon mit CPS arbeiten oder sich erst einmal über dessen Möglichkeiten in Ihrem Unternehmen informieren möchten, finden Sie hier das passende Angebot. Daneben gibt es die Möglichkeit, sich individuell beraten zulassen oder eine auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Veranstaltung zu buchen. 

Kommen Sie vorbei oder sprechen Sie uns an!

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Virtuelle und reale Welt im Cyber Physical System#

 

In der Fertigung werden zum Beispiel Maschinen, Werkstücke, Transportmittel und Waren mit eingebetteten Systemen, d.h. mit winzigen Rechnern, ausgestattet und miteinander vernetzt. Die Temperatur einer Maschine, die Füllhöhe des Kraftstoffs oder auch die Erschütterung eines Werkstücks beim Transport wird nun in der physischen Welt von Sensoren erfasst und in die virtuelle Welt, die Cloud, übertragen. In umgekehrter Richtung kann über die Cloud in den Prozess eingegriffen werden, kann die Belastung einer Maschine verringert, ein Fahrzeug betankt oder eine Bewegung reduziert werden. Das geschieht basierend auf Regeln oder durch den Eingriff eines Menschen – egal wo dieser sich in der Welt befindet.

Ob in den Bereichen Medizin, Verkehr oder Industrie: die Digitalisierung erreicht uns in immer weiteren Sphären des täglichen Lebens. Die physische und die virtuelle Welt wachsen zu Cyber Physical Systems zusammen, in denen laufend Daten erhoben, ausgetauscht und interpretiert werden. 

Sensoren als Brücken zwischen den Welten

Am Transferzentrum Hardware für Cyber Physical Systems werden winzige Sensoren und Computer entwickelt, die als Brücken zwischen der physischen und der virtuellen Welt agieren. Diese müssen je nach Umgebung ganz unterschiedliche Voraussetzungen erfüllen. Um in die Leiterseile einer Hochspannungsleitung integriert zu werden, ist Spannungsfestigkeit und Nässebeständigkeit notwendig; soll ein Sensor dagegen in eine Kniebandage integriert werden, ist eine flexible Form unabdingbar. In vielen Umgebungen müssen die Sensoren oder Computer auch besonders klein sein – zum Beispiel, wenn sie in einen Zahn oder in einen Stift passen sollen.

Unsere Sensoren sind extrem anpassungsfähig, winzig klein und robust. Es ist möglich, Komponenten passgenau in bestehende Strukturen zu integrieren oder sie in Abstimmung mit einem zu entwickelnden Teil aufzubauen. Durch immer neue Anwendungsgebiete stehen unsere Entwickler laufend vor neuen Herausforderungen, für die sie Lösungen finden und implementieren.

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Projekte im Leistungszentrum Digitale Vernetzung#

Photonics Enhanced Data Centers

Für die Erhöhung der industriellen Akzeptanz müssen zum einen neuartige kostengünstige Packaging-Konzepte basierend auf sehr schnellen Laser- und hochempfindlichen Fotodioden-Chips analysiert und validiert werden. Zum anderen muss ein neuartiges elektrisches, thermo-mechanisches Design des Moduls entwickelt werden, um die Leistungsfähigkeit der Datenverbindung zu realisieren.

Modular Application Development System

Für das Internet der Dinge (IoT) und Cyber Physical Systems sind sehr kurze Entwicklungszeiten von der Idee zu ersten Funktionsmustern sowie eine schnelle Verfügbarkeit erster Produkte erforderlich. Hierfür soll im Rahmen des Transferzentrums Hardware für CPS eine modulare Entwicklungsumgebung bestehend aus Hard- und Softwarekomponenten bereitgestellt werden.

Conformable Sensor Systems

IoT-Systeme haben die Aufgabe, sich in unterschiedlichste Anwendungsumgebungen zu integrieren, dort möglichst wenig aufzufallen und vor allem, sich den Gegebenheiten bezüglich Umweltbedingungen und geometrischer Form anzupassen. Sensoren einer Gebäudeüberwachung dürfen beispielsweise nicht zu der Anforderung führen, dass das Gebäude anders oder neu gebaut werden muss.

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Digitalisieren Sie Ihre Prozesse#

 

Wir bieten ein umfassendes Beratungs- und Dienstleistungsprogramm: Projektmanager, Innovatoren und Entwickler können sich hier bezüglich aller Aspekte der digitalen Vernetzung und möglicher Anwendungsfelder im eigenen Unternehmen beraten lassen. 

Im Fokus der Beratung stehen die Fragen: 

  • Welche Prozesse bergen das größte Potenzial für eine Digitalisierung? 
  • Welche Prozesse sind besonders zeit- und kostenintensiv? 
  • Wie könnte ein digitalisierter Prozess dies ändern?

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Sensorbaukasten:
Tool für schnelle CPS-Entwicklung#

 

Zur einfachen und schnellen Erprobung von Hardware-Prototypen stellt das Zentrum den modularen Sensorbaukasten zur Verfügung. Angepasst an den konkreten Anwendungsfall werden aus voll funktionstüchtigen Modulen autonome Sensoren kostengünstig und in kürzester Zeit aufgebaut. Eine intuitiv bedienbare Nutzerschnittstelle erlaubt es, notwendige Konfigurationen an den Modulen vorzunehmen und die Systeme in Betrieb zu nehmen.

So kann in realen Testszenarien erprobt werden, welche Potenziale sich aus deren Einsatz ergeben, bevor aufwändige Entwicklungsprojekte gestartet werden müssen. Unternehmen können so die zur Digitalisierung geeigneten Teilprozesse ermitteln und viel Zeit und wertvolle Ressourcen sparen.