Research Projects | Technische Universität Ilmenau

Selected research projects of the TU Ilmenau

Active research projects of the TU Ilmenau with a funding sum of more than 0.5 million € each are displayed.

DFG: coordinated programmes

Projekttitel: Spitzen- und laserbasierte 3D-Nanofabrikation in ausgedehnten makroskopischen Arbeitsbereichen
Projektlaufzeit: April 2017 – September 2021
Förderkennzeichen: GRK 2182/1-2017
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Eberhard Manske
Fachgebiet: Fertigungs- und Präzisionsmesstechnik
Fakultät: Maschinenbau

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Die Halbleiterindustrie folgt seit nunmehr 40 Jahren mit erstaunlicher Stetigkeit dem Mooreschen Gesetz. Trotz der massiven Weiterentwicklungen, die die optische Lithographie mittlerweile erzielt hat, ist abzusehen, dass Strukturgrößen von < 20 nm mit bekannten Verfahren nur mit sehr großem Aufwand erreichbar sind. Die fundamentale Herausforderung besteht inzwischen darin, alternative Fabrikationstechnologien insbesondere für die Mikro- und Nanotechnologien zu entwickeln, die in immer größer werdenden Arbeitsbereichen von mehreren hundert Millimetern Durchmesser auf atomarer Skale messen und bearbeiten können. Ein großes Potenzial bieten spitzenbasierte Nanofabrikationsverfahren, die bereits eine Strukturierung im Sub-10 nm-Bereich, bisher allerdings nur in kleinen Bearbeitungsbereichen (wenige 100 m²), bei kleinen Geschwindigkeiten und mit beschränkter Präzision, ermöglichen. Aufgrund nichtlinearer Effekte ist mit optischen Verfahren bereits eine Subwellenlängen-Strukturierung in der Ebene, teilweise auch auf großen Flächen im Sinne von funktionalisierten Oberflächen möglich. Mit dem Antrag wird das Ziel verfolgt, hochentwickelte Nanofabrikationstechniken mit den herausragenden Fähigkeiten der Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPM-Maschinen) synergetisch so zu verbinden, dass neue, skalenübergreifende, großflächige Lösungen für die Nanofabrikation entstehen. Durch Verbindung neuester AFM-spitzenbasierter Nanofabrikationstechniken mit der NPM-Technik soll untersucht werden, inwieweit kleinste Strukturen auf großen Flächen effizient hergestellt werden können. Gleichermaßen sollen laserbasierte Subwellenlängen-Bearbeitungsverfahren in Verbindung mit der NPM-Technik die Möglichkeit eröffnen, wirkliche 3D-Nanofabrikation höchster Präzision auf optischen, nichtebenen Präzisionsflächen (Asphären/ Freiformflächen) zu ermöglichen. Im Vergleich zur Nanomesstechnik besteht die besondere Herausforderung der Nanofabrikation darin, dass sich statische und dynamische Positionierabweichungen als Fehler (Maßabweichungen, Formabweichungen, Rauheiten) in der generierten Nanostruktur bzw. im Nanoobjekt niederschlagen. Eine nachträgliche Korrektur ist nur bei Messungen, nicht aber bei Fabrikationsprozessen möglich. Die beteiligten Antragsteller können auf eine erfolgreiche mehrjährige Zusammenarbeit im SFB Nanopositionier- und Nanomessmaschinen, im Graduiertenkolleg Lorentzkraft sowie im Forschungsprojekt Inno- Profile Kraftmesstechnik und auf das DFG-Gerätezentrum Mikro-Nano-Integration am IMN MacroNano® der TU Ilmenau aufbauen.

Projekttitel: Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen
Förderung: seit 2012
Förderkennzeichen: HE 3642/5-1 HE 3642/5-2 HE 3642/6-1 HE 3642/10-1
Projektleiter: Prof. Dr. Matthias Hein
Fachgebiet: Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Fakultät: Elektrotechnik und Informationstechnik

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Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind mechanisch bewegliche Bauelemente im Mikrometermaßstab, deren Bewegungen durch elektrische Signale angeregt und ausgelesen werden können. Die Forschungsgruppe verfolgt das Ziel, die Grundfunktionen von MEMS bei hohen Frequenzen, nämlich Verstärken, Steuern, Oszillieren und Schalten, in den Entwurf komplexer Hochfrequenz (HF)-Schaltungen einzubeziehen. Durch die Zusammenführung mikroelektronischer und mikromechanischer Eigenschaften auf Bauelemente-, Baugruppen-, Schaltungs- und Systemebene wird eine neuartige Schaltungstechnik, die "HF-Mikromechatronik" erschlossen, die den bisher in der HF-MEMS-Forschung auf die Herstellungstechnologie und einzelne Bauelemente gerichteten Fokus auf eine anwendungsorientierte Systemebene hebt, so zum Beispiel für die Mobilkommunikation. Einen Kernansatz der Forschungsgruppe bildet die multiphysikalische Modellierung und Simulation, die die verkoppelten elektrischen und mechanischen Eigenschaften von HF-MEMS sowohl in der mathematischen Beschreibung als auch in den physikalisch unterschiedlichen Wirkungen elektronischer und mechanischer Funktionen berücksichtigt, so auch deren unerwünschte wie nutzbare Verkopplungen. Dazu tritt eine zugeschnittene Herstellungstechnologie zur gleichzeitigen Fertigung mikroelektronischer und mikromechanischer Bauelemente, bei der Silicium- und Keramiktechnologien in ein Silicium-Keramik-Verbundsubstrat (SiCer) zusammengeführt werden. Dieses Verfahren ermöglicht erst die konsequente Umsetzung einer mikroelektromechanischen HF-Schaltungstechnologie. Für die Forschungsgruppe ergeben sich folgende Zielsetzungen: Modell- und Systementwurf sowie Systemanalyse komplexer HF-Schaltungen; integrierte mikroelektronisch-mikroelektromechanische HF-Baugruppen und Schaltungen; Systemsimulation und Integrationsanalyse nicht idealer HF-MEMS; Abstraktionsebenen übergreifende Simulationen und Tests; mikromechanische und mikroelektronische Integration mittels SiCer-Verbundsubstrat; Demonstration des Ansatzes anhand ausgewählter Teilsysteme.

Projekttitel: Skalierbares Datenmanagement für zukünftige Hardware
Förderung: seit 2017
Förderkennzeichen: SA 782/29-1
Koordinator: Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Sattler
Fachgebiet: Datenbanken und Informationssysteme
Fakultät: Informatik und Automatisierung

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Die gesellschaftliche und auch kommerzielle Relevanz einer effizienten Datenverwaltung hat dazu geführt, dass sich über viele Jahre Datenbanksysteme als allgegenwärtige und komplexe Softwaresysteme entwickelt haben. Damit verbunden haben sich Architekturmuster von Datenbanksystemen basierend auf den Annahmen einer klassischen Hardwareumgebung etabliert. Für den Einsatz in neuen Anwendungsbereichen wie E-Sciences, Industrie 4.0, Internet der Dinge oder Digital Humanities sind die heutigen Datenbankkonzepte und -systeme allerdings nicht gerüstet: Aus Benutzersicht müssen flexible domänenspezifische Anfragesprachen oder zumindest Zugriffsschnittstellen unterstützt werden; es müssen neue Datenmodelle für die Anwendungsfelder integriert werden; die Korrektheitsgarantien, die Flexibilität und Performanz kosten, müssen an die jeweiligen Bedürfnisse anpassbar sein; der durch die zunehmende Sensorik verursachten Datenexplosion und -dynamik muss mit massiver Skalierbarkeit und Onlineverarbeitungsfähigkeit begegnet werden. Gleichzeitig eröffnen aktuelle und zu erwartende Entwicklungen im Hardwarebereich wie Many-Core-Prozessoren, Co-Prozessoren wie GPUs und FPGAs, neue Speichermedien wie NVRAM und SSDs sowie Highspeed-Netzwerke eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Zur Erschließung der beispielhaft genannten neuen Anwendungsbereiche verbunden mit der Ausschöpfung der Potenziale künftiger Hardwaregenerationen besteht daher gerade jetzt die dringende Notwendigkeit, bisherige Datenbankarchitekturen grundlegend zu überdenken. Ziel des Schwerpunktprogramms ist es daher, die damit verbundenen wissenschaftlichen Fragestellungen zu beantworten. Als konkrete Ergebnisse werden Architekturen und Abstraktionen für flexible und skalierbare Datenmanagementlösungen erwartet, die Erweiterbarkeit um neue Datenmodelle einschließlich Verarbeitungs- und Zugriffsmechanismen für neuartige Anwendungen bereitstellen, die Spezifika künftiger, auch heterogener Hardware und systemnaher Dienste für diese Mechanismen nutzbar machen und einer Evaluierung unterziehen.

Projekttitel: Sonderforschungsbereich 1461 - Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung
Projektlaufzeit: Januar 2021 – Dezember 2024
Förderkennzeichen: Projektnummer: 434434223
Projektleiter: Prof. Dr. Hermann Kohlstedt (CAU Kiel)

Vizesprecher: Univ.-Prof. Dr. Martin Ziegler (TU Ilmenau)
Fachgebiet: Mikro- und nanoelektronische Systeme
Fakultät: Elektrotechnik und Informationstechnik

Website: SFB 1461

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Lebewesen sind außerordentlich gut an ihre spezifische ökologische Nische angepasst; ein Ergebnis einer über Milliarden Jahre andauernder Evolution und der damit verbundenen Interaktion der Lebewesen mit ihrer Umwelt während ihrer Lebenszeit. Insbesondere haben die Informationswege in Nervensystemen protypischen Charakter für Ingenieure, wenn es z.B. um die Mustererkennung und kognitive Aufgaben geht. Die damit verbundene Informationsverarbeitung stellen attraktive Leitlinien für völlig neue Computerarchitekturen dar. Durch eine konzertierte Forschung eines multidisziplinären Teams aus den Bereichen Neurowissenschaften, Biologie, Psychologie, Physik, Elektrotechnik, Materialwissenschaften, Netzwerkwissenschaften und nichtlinearer Dynamik sollen grundlegende Informationswege in ausgewählten Nervensystemen hinsichtlich ihrer Relevanz für neuartige hardwareorientierte, informationsverarbeitende Systeme untersucht werden. Abstrakte Modelle der Informationsprozesse in Nervensystemen bilden eine Brücke zur bioinspirierten Elektronik. Umgekehrt werden der theoretische Überbau und die experimentellen Befunde in neuromorphen Schaltkreisen zu einem besseren Verständnis der Informationsverarbeitung in Nervensystemen führen, da somit neue biologisch relevante Fragen gestellt werden. Das Schlüsselelement im biologischen Teil des CRC ist die Erforschung und Identifizierung topologischer und dynamischer Phänomene in evolutionären frühen Lebewesen. Die ineinander verschachtelten Mechanismen der neuronalen Synchronisation, der selbstorganisierten Kritikalität, der Plastizität, der Konnektomik und des Nervenwachstums unter externen Stimuli, bilden wesentliche Elemente des SFB. Zusammen mit memristiven und memsensitiven Bauelementen, mechanisch-elektrischen Mikrosystemen (MEMS) und einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltungstechnologie (ASIC) gilt es eine neue Seite in der Informationstechnologie aufzuschlagen.Aufgrund seiner interdisziplinären Ausrichtung umfasst der Sonderforschungsbereich ein Projekt zur Dateninfrastruktur, eines zur Öffentlichkeitsarbeit und ein integriertes Graduiertenkolleg. Letzteres beinhaltet Maßnahmen zur wissenschaftlichen und persönlichen Weiterbildung der Promovierenden. Der ausgeprägte interdisziplinäre Charakter des Projekts und der teilnehmenden Wissenschaftler wird sich als sehr fruchtbare Strategie herausstellen, um die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse an der Schnittstelle von Biologie, Informationsverarbeitung und Technologie anzugehen. Der SFB "Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung" wird die Erforschung neuartiger Hardwaretechnologien als Eckpfeiler für neuartige bioinspirierte Computerarchitekturen untersuchen und vorantreiben, die den Weg zu einer unkonventionellen Informationsverarbeitung ebnen. Es sind Auswirkungen auf verschiedene wissenschaftliche und technologische Forschungsbereiche wie z.B. in der Robotertechnik und bei Gehirnimplantaten, zu erwarten.

EU projects

Projekttitel: Robust Control, State Estimation and Disturbance Compensation for Highly Dynamic
Projektlaufzeit: Januar 2017 - Dezember 2020
Förderkennzeichen: 734832
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo)

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The main goal of the CLOVER project is to offer a novel methodology in an environmental mechatronic control System design relying on multidisciplinary knowledge. This methodology should allow aspects to be taken into account, such as controller robustness, indirect measurement of system states and arameters, and disturbances attenuation on the stage of establishing controller architecture. In addition, methods for tuning the control algorithms will be developed and based on the solution of optimization task considering control priorities, such as environment friendliness and energy efficiency. The

implementation of the project CLOVER is based on intensive staff exchange that will lead to collaborative research and training between universities and industrial organizations from Germany, Austria, Belgium, Norway, UK, Mexico, and Japan. To guarantee a strong focus of the project activities on real-world problems, the CLOVER concept is based on the R&D and training in three interfacing topics: “Mechatronic chassis systems of electric vehicles”, “Mechatronic-based gridinterconnection circuitry”, and “Offshore mechatronics”, which will identify and facilitate collaborative learning and production of innovative knowledge. The CLOVER objectives will be achieved through intensive networking measures covering knowledge transfer and experience sharing between participants from academic and non-academic sectors, and professional advancement of the consortium members through intersectoral and international collaboration and secondments. In this regard, the CLOVER project is fully consistent with the targets of H2020-MSCA-RISE programme and will provide excellent opportunities for personal career development of participating staff and will lead to the creation of a strong European and international research group to create new environmental mechatronic systems.

Projekttitel: ElectroMagnetic imaging for a novel genERation of medicAL Devices
Projektlaufzeit: Mai 2018 - April 2022
Förderkennzeichen: 764479/811274
Projektleiter: Dr.-Ing. Marko Helbig
Fachgebiet: Biosignalverarbeitung
Fakultät: Informatik und Automatisierung

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EMERALD (ElectroMagnetic imaging for a novel genERation of medicAL Devices) is the coherent action of leading European engineering groups involved in electromagnetic (EM) technology for medical imaging to form a cohort of highlyskilled researchers capable of accelerating the translation of this technology “from research bench to patient bedside”. Nowadays, medical imaging technologies play a key role to face the ever-growing number of challenges due to aging populations, as they are the essential clinical tool to deliver accurate initial diagnosis and monitor the evolution of disease over time. For this reason, a whole range of new imaging modalities is currently being developed to supplement and support current modalities. Among these technologies, there is EM imaging, which involves the illumination of the portion of the Body under investigation with low-power non-ionizing EM waves (in the microwave spectrum) and the use of the resultant backscattered signals to generate images of the internal structures of the body. The scientific objective pursued by the EMERALD action is to accelerate translation of research in EM medical imaging into clinical prototypes. To this end, EMERALD will establish a group of 13 outstanding early stage researchers who will be the European leaders in this field, through a unique scientific and training programme. The EMERALD trained researchers will drive the future developments of EM imaging technology, thanks to the targeted skills, they will attain, and their established connections with clinicians and stakeholders. The EMERALD consortium involves academic institutions, industrial partners, hospitals and university medical centers (as partner organizations). The success of EMERALD will ensure that all achieved innovative technological developments will be translated into benefits to the end user community and potentially taken to market, with an impact on both the European society and scientific community.

The main research topic of the ESR position at TU Ilmenau will be design, realization and evaluation of a device for non-invasive tissue temperature monitoring during hyperthermia treatment based on ultra-wideband microwave sensing.

The main objectives of the planned research activities will be:

   • Development of a UWB radar methodology for non-invasive tissue temperature monitoring inside the human body during hyperthermia treatment
   • Implementation and evaluation of robust and real-time capable signal processing algorithms for remote tissue temperature monitoring
   • Imaging of tissue temperature distribution
   • Design and test of UWB sensors for co-existence with high power microwave heating applicators

Projekttitel: Innovative Engineering of ground Vehicles with integrated active Chassis
Projektlaufzeit: Januar 2015 - Dezember 2017
Förderkennzeichen: 645736
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum (ThIMo)

Innovation technologies in ground vehicle engineering require strong interdisciplinary and intersectoral investigations with an international dimension. In this context the project EVE proposes sustainable approach based on intensive staff Exchange that leads to collaborative research and training between uiversities and industrial organizations from Germany, Belgium, Spain, Sweden, The Netherlands, South Africa, and the USA. The project includes basic and applied research, development design, experimentations, networking, and dissemination and exploitation activities. The research objectives are focused on
the development of (i) experimental tyre database that can be used in the design of new chassis control systems and subjected to inclusion into Horizon 2020 pilot on Open Research Data, (ii) advanced models of ground vehicles and automotive subsystems for real-time applications, and (iii) novel integrated chassis control methods. It will lead to development and improvement of innovative vehicle components such as (i) an integrated chassis controller targeting simultaneous improvements in safety, energy efficiency and driving comfort, (ii) new hardware subsystems for brakes, active suspension and tyre pressure control for on-road and off-road mobility, and (iii) remote network-distributed vehicle testing technology for integrated chassis systems. The project targets will be achieved with intensive networking measures covering (i) knowledge transfer and experience sharing between participants from academic and non-academic sectors and (ii) professional advancement of the consortium members through intersectoral and international collaboration and secondments. The project EVE is fully consistent with the targets of H2020-MSCA-RISE programme and will provide excellent opportunities for personal career development of staff and will lead to creation of a strong European and international research group to create new hi-tech ground vehicle systems.

Projekttitel: Electric Vehicle Components for 1000 km daily trips
Projektlaufzeit: Januar 2019 - Dezember 2021
Förderkennzeichen: 824250
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum (ThIMo)

The project brings together ten participants from industrial and academic backgrounds to provide innovative and massproduction optimised components enabling the efficient integration of powertrain and chassis systems, which will increase EV range and user acceptance. Given the recent progress related to in-wheel motors technology, and the benefits of inwheel architectures in terms of active safety, packaging and drivability, EVC1000 will focus on in-wheel drivetrain layouts, as well as a wheel-centric integrated propulsion system and EV manager. More specifically, the consortium will develop: - New components for in-wheel powertrains: i) Efficient, scalable, reliable, low-cost and production-ready in-wheel motors, suitable for a wide range of torque and power specifications; and ii) Dual inverters for in-wheel motor axles based on Silicon Carbide technology. The designs will include detailed consideration and measurement of the electro-magnetic compatibility aspects, as well as the implementation of model-predictive health monitoring techniques of the electronic components. - New components for electrified chassis control with in-wheel motors: i) Brake-by-wire system for seamless brake blending, high regeneration capability and enhanced anti-lock braking system control performance; and ii) Electro-magnetic active suspension actuators, targeting increased comfort and electric vehicle efficiency. - Controllers for the novel EVC1000 components, exploiting the benefits of functional integration, vehicle connectivity and driving automation for advanced energy management The new EVC1000 components will be showcased in two production-ready electric vehicle demonstrators of different market segments. EVC1000 will assess the increased energy efficiency and will include demonstration of long distance daily trips. The vehicle demonstration phase will consider objective and subjective performance indicators for human factor analysis, to deliver enhanced customer experience.

Projekttitel: Sodium-ion pouch cells with high energy and power density
Projektlaufzeit: Januar 2017 - Juni 2018
Förderkennzeichen: 737616
Projektleiter: Prof. Dr. Yong Lei
Fachgebiet:3D Nanostrukturierung
Fakultät: Mathematik und Naturwissenschaften

The growing market appeal of rechargeable lithium ion batteries (LIBs) for electric vehicles and portable electronics as well as the high cost and scarcity of lithium are driving research towards developing alternatives to LIBs. Sodium ion batteries (SIBs) have attracted considerable scientific and industrial attention as a potential alternative to LIBs with great economic benefits, which mainly attributes to the low cost and natural abundance of sodium. Moreover, SIBs share many similar characteristics with LIBs, from charge storage mechanism to cell structure, thus facilitating the production of SIBs with the existing LIB production technique and equipment. Currently, the key challenge of commercializing SIBs is to improve their performance to be comparable to LIBs. During the ERC ThreeDSurface project, we have performed both the material designing and 3D electrode designing for largely enhancing the SIB performance. A prototype of rechargeable SIB coin cells with high energy density and supercapacitor-like power density has been achieved, with performance indices that are comparable with the commercial LIBs. In particular, its supercapacitor-like high power density and superior rate capability allow ultrafast charge and discharge without deteriorating the energy density. In this PoC project, we will upscale the SIB coin cells into SIB pouch cells with low cost (< US$ 200 per kWh) and high energy capacity (≥ 30 Ah). Compared to the coin cell with only 1 Ah of a maximum energy capacity, the proposed pouch cell shall be capable of delivering much higher energy capacity in the range of 30-50 Ah, thus realizing battery system with large-scale commercial applications. Meanwhile, we will establish a production-scalable process for mass production of the SIB pouch cells, and hence paving the way towards further developing full SIB battery system for electric vehicles and portable electronics.

Projekttitel: Improving Diagnosis by Fast Field-Cycling MRI
Projektlaufzeit: Januar 2016 - Dezember 2019
Förderkennzeichen: 668119
Projektleiter: Prof. Dr. Siegfried Stapf
Fachgebiet:Technische Physik ll/Polymerphysik
Fakultät: Mathematik und Naturwissenschaften

Many diseases are inadequately diagnosed, or not diagnosed early enough by current imaging methods. Examples of unmet clinical needs arise in thromboembolic disease, osteoarthritis, cancer, sarcopenia, and many more areas. Our solution, Fast Field-Cycling (FFC) MRI, can measure quantitative information that is invisible to standard MRI. FFC scanners Switch magnetic field while scanning the patient, obtaining new diagnostic information. FFC-MRI has been demonstrated by us, but many challenges must be solved before clinical adoption.
Objectives:
Understand the mechanisms determining FFC signals in tissues;
Create technology to measure and correct for environmental magnetic fields, enabling FFC at ultra-low fields;
Investigate contrast agents for FFC, to increase sensitivity and to allow molecular imaging;
Improve FFC technology, im order to extend ist range of clinical applications;
Test FFC-MRI on tissue samples and on patients.
Achieved by:
Developing the theory of Relaxation in tissue at ultra-low fields, leading to models and biomarkers;
Developing magnetometers for FFC-MRI, and environmental-field correction;
Creating and in vitro testing of new FFC contrast agents; studying existing clinical agents for FFC-MRI sensitivity;
Improving technology to monitor and stabilise magnetic fields in FFC; improving magnet power supply stability; investigating better radiofrequency coils and acquisition pulse sequences;
Testing FFC methods on tissue samples from surgery and tissue Banks; proof-of-principle scans on patients.
FFC-MRI is a paradigm-shifting technology which will generate new, quantitative disease biomarkers, directly informing and improving clinical dagnosis, treatment decisions and treatment monitoring. Ist lower cost contributes to healthcaresustainability. The proposal consolidates the EU lead in FFC technology and uses new concepts from world-leading teams to deliver solutions based on innovations in theory, modelling, physics, chemistry and engineering.

Projekttitel: INtegrating Functional Assessment measures for Neonatal Safeguard
Projektlaufzeit: Januar 2019 - Dezember 2022
Förderkennzeichen: 813483
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Jens Hauseisen
Fachgebiet: Biomedizinische Technik
Fakultät: Informatik und Automatisierung

INFANS will train 15 ESRs with background from basic to clinical sciences in multiple aspects of neonatal brain monitoring. The need for a coordinated research training programme in neonatal brain monitoring arises from i) the severe shortage of clinically viable means to high quality monitor the brain function in infancy, crucial to prevent later life neurological, cognitive and motor impairment and ii) the lack of well-educated PhDs in this field. Through their individual research projects, encompassing technological innovation, industrial development, clinical validation, identification of neonatal healthcare needs, the INFANS ESRs will develop a novel platform for high quality, clinically-viable EEG-NIRS monitoring accessible worldwide. Excellent science, industrial leadership and societal challenge are merged in INFANS: 6 academic and 4 nonacademic partner from 6 EU countries, among which leading universities, industries, clinical institutions, share complementary expertise and facilities to provide international, interdisciplinary and intersectoral research training and mobility that will complement local doctoral training. Well-targeted visits and secondments, soft skills and dynamic training activities, an Open Science strategy, extensive involvement of ESRs in the network events organization, extensive contacts with other research, training and industrial European networks, dissemination activities and the award of Double doctoral degrees are further assets of INFANS. The ESRs will learn to transform a scientific/technological challenge into a product of socio-economic relevance, as the INFANS functional neuro-monitoring system will reduce the number of children with neurological, cognitive or motor dysfunctions associated with brain injuries at birth. The INFANS ESRs will become independent researchers with career prospects in both the academic and non-academic sectors, and will advance the EU capacity for innovation in biomedical engineering.

Projekttitel: Interdisciplinary Training Network in Multi-Actuated Ground Vehicles
Projektlaufzeit: Januar 2016 - Dezember 2019
Förderkennzeichen: 675999
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum (ThIMo)

The main target of the ITEAM project is to establish and sustainably maintain the European training network with high grade of interdisciplinarity, which will train strong specialists skilled in research and development of novel technologies in the field of multi-actuated ground vehicles (MAGV). The global goals are: (i) Advance of European postgraduate education in the area of environment- and user-friendly vehicle technologies that highly demanded by the European industry and society; (ii) Reinforcement of cooperation between academia and industry to improve career perspectives of talented graduates in both public and private sectors; (iii) Creation of strong European research and innovation group making determinant contributions to next generations of multi-actuated ground vehicles. To achieve the project objectives, the consortium unites 11 beneficiaries and 5 partner organizations from 9 European countries including 7 universities, 2 research centres, and 7 nonacademic organizations. Distinctive feature of the ITEAM network is the concept of interaction of three research clusters: "MAGV integration", "Green MAGV", "MAGV Driving Environment". Within these clusters, the training concept will be based on intersectoral cooperation and will cover domains of (i) basic research, (ii) applied research, and (iii) experimentations. The ITEAM project will provide the first-of-its kind European training network in Ground Vehicles at doctorate level to fill up the niche in private sector and industry with researcher-practitioners. The proposed network will be developed as innovative, multidisciplinary, engineering product-oriented and project-based program to train the scientists by integrating cutting-edge research methods of ground vehicles, electric/mechatronic systems, environmental engineering and applied intelligent control. The ITEAM network measures will guarantee excellent career prospects for participating researchers both in industrial and academic sectors.

Projekttitel:Benchmarking of Wheel Corner Concepts Towards Optimal Comfort by Automated Driving
Projektlaufzeit: Januar 2020 - Dezember 2023
Förderkennzeichen:872907
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum (ThIMo)

The project OWHEEL aims at the development and evaluation of new concepts of automotive wheel corners as crucial elements of future vehicle architecture tailored to provide an optimal comfort during automated driving. The consortium will benchmark four essentially different classes: Passive corner with specific wheel positioning; Passive composite corner; Active corner with ordinary ride dynamics control; Active corner with integrated wheel positioning control.
For each proposed concept, the project will include relevant stages of development design, extensive simulation studies and experimental validation. The main goal of the OWHEEL project is to perform deep analysis and provide on its basis the
recommendations for future vehicle architecture, which could ensure an optimal comfort by automated driving. In this regard, the research and innovation objectives are focused on:
i. Revisiting the driving comfort criteria with their tuning to automated driving requirements and operational modes;
ii. Development of bencmarking criteria and corresponding analytical tool for comparison of wheel corner concepts in terms of driving comfort quality with simultaneous ensuring of required performance in terms of safety, energy-efficiency and reliability;
iii. Development and validation of active wheel corner concepts;
iv. Development and validation of passive wheel corner concepts;
v. Producing practical recommendations for automotive system developers based on obtained R&D results The implementation of the project OWHEEL will be based on intensive staff exchange that leads to collaborative Research and training between universities and industrial organizations from EU, Japan and South Africa. The project will also include relevant networking, dissemination and exploitation actions.

Projekttitel: Improved Estimation Algorithms for Water Purification and Desalination Systems
Projektlaufzeit: Dezember 2019 - Dezember 2021
Förderkennzeichen: 824046
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Johann Reger
Fachgebiet: Regelungstechnik
Fakultät:Informatik und Automatisierung

Sustainable access to drinking water and providing usable water supply for adequate sanitation and also for irrigation based agriculture forms one of the major challenges for the global society in the 21st century. The major subject of the PUREWATER project are water purification and desalination processes. As a crucial part of a functional water resource management system, the information processing and monitoring of the respective water filtration and refinement procedures are subject to high requirements for accuracy, real-time standards and reliability. From a system engineering perspective, major issues regarding the complex underlying physical principles are to gain an appropriate mathematical description of the dynamic behavior combined with an adequate parameterization and knowledge about the internal state conditions of the distributed processes via intelligent sensor data evaluation in spite of external perturbations. This is required for an efficient and safe water plant control setup. The consortium will work together on developing a robust and online implementable modulating function based estimation scheme that includes observers for nonlinear and distributed hydrodynamical systems with an additional fault detection and isolation concept to identify failing operational conditions such as membrane fouling impact. The designed methods are validated in simulation and an experimental test bench is developed for testing the designed algorithms in a realistic environment. Furthermore, a smart sensor configuration will be designed for joint measurement and data evaluation devices. This is accomplished by combining the expertise from academic partners on the fields of observer design as well as system modeling and simulation with the experience from industrial partners on waste water treatment, desalination and integrated sensor systems by exchanging knowledge between scientists from Europe, Latin America and the Middle East coordinated by EU members.

Projekttitel: Twinning for Sustainable and Visible Excellence in Screen Media Entrepreneurship Scholarship
Projektlaufzeit: Januar 2021 - Dezember 2024
Förderkennzeichen: 952156
Projektleiter: Prof. Dr. rer.pol. Andreas Will
Fachgebiet: Medien- und Kommunikationsmanagement

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The objective of the ScreenME-Net project is to enhance excellence in screen media entrepreneurship scholarship at Tallinn University (TLU), to increase its networking position and visibility in this scholarly field, and to ensure sustainability of the impact of this project, mainly through the institutionalization of a screen media entrepreneurship research hub, the so-called ScreenME-Hub, at TLU.

In terms of enhancing excellence in scholarship, the project aims at positively impacting all four
pillars of scholarship (Boyer, 1990): discovery, integration, teaching and application. The objectives will be achieved through networking and collaboration activities with an interdisciplinary set of internationally-leading research institutions with strong expertise in entrepreneurship teaching and research as well as in various academic disciplines and scholarly areas of high relevance to understanding current dynamics in media industries and their wider societal effects. These partners are:

Technical University Ilmenau (Germany, TUIL_IfMK),
Lappeenranta-Lahti University of Technology LUT University (Finland,
LUT), Jönköping International Business School and its Media Management and Transformation Centre (Sweden,
JIBS_MMTC), Aarhus University (Denmark, AU_CMIP), Cork Institute of Technology and its Hincks Centre for
Entrepreneurship Excellence (Ireland, CIT) and Vrije University Brussels (Belgium, VUB_SMIT).

Not only do these partners have a high level of scientific capacity and international reputation, they are also well-integrated into the relevant international research and collaboration networks and have shown excellence in early stage researcher development as well as research management and administration skills. The experience, knowledge and authority of these leading institutions will provide a perfect guide to TLU in achieving sustainable and visible excellence in screen media entrepreneurship.

Projekttitel: Supporting Urban Integrated Transport Systems: Transferable tools for authorities
Projektlaufzeit: Dezember 2016 - November 2020
Förderkennzeichen: 690650
Projektleiter: Prof. Dr. Heidi Krömker
Fachgebiet: Medienproduktion
Fakultät: Elektrotechnik und Informationstechnik

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SUITS takes a sociotechnical approach to capacity building in Local Authorities and transport stakeholder organisations with special emphasis on the transfer of learning to smaller sized cities, making them more effective and resilient to change in the judicious implementation of sustainable transport measures. Key outputs will be a validated capacity building program for transport departments, and resource light learning assets (modules, e-learning material, webinars and workshops), decision support tools to assist in procurement, innovative financing, engagement of new business partners and handling of open, real time and legacy data. SUITS argues that without capacity building and the transformation of transport departments into learning organisations, training materials will not provide the step change needed to provide innovative transport measures.

Working with nine cities to model gaps in their understanding, motivation, communication and work practices, will provide each city with a map of its own strengths and weaknesses with respect to sustainable transport planning. From this, strategies to enhance capacity, based on each authority’s needs will be developed and organisations provided with the necessary techniques to increase their own capacity, mentored directly by research partners. Local champions will be trained to continue capacity building after the project. Using the CIVITAS framework for impact evaluation, the effectiveness and impact of SUITS in enabling reductions in transport problems such as congestion and pollution while improving cities capacity to grow as well as the quality of life for urban dwellers and commuters through the development of inclusive, integrated transport measures will be measured in the cities and at individual, organisational and institutional levels. All project outcomes will be disseminated in a stakeholder engagement program at local, national and EU wide levels, thereby increasing the likelihood of successful transport measures.

Projekttitel: Transport Innovation Gender Observatory
Projektlaufzeit: Dezember 2018 - November 2021
Förderkennzeichen: 824349
Projektleiter: Prof. Dr. phil. Heidi Krömker
Fachgebiet: Medienproduktion
Fakultät:Elektrotechnik und Informationstechnik

Women face higher risks and burdens than men in transport, due to unequal access to resources, education, job opportunities and entrenched socio-cultural norms. The TlnnGO project will develop a framework and mechanisms for a sustainable game change in European transport using the transformative strategy of gender and diversity sensitive smart mobility. It will address gender related contemporary challenges in the transport ecosystem and women's mobility needs, creating a route for Gender Sensitive Smart Mobility in European Transport, wh ich considers diversity of different groups. Intersectional analysis, with gender aligned to socio cultural dimensions, will be applied to different types of transport data, assessment tools, modelling of new mobility pOlicies, planning and services to show prevalence of transport poverty in traditionally hard to reach groups. TlnnGO will show how inequalities are created and address gendered practices of education, employment, technological innovations and entrepreneurship as arenas for change and indusion of gendered innovations. A Pan European observatory for gender smart transport innovation (TlnnGO) will provide a nexus for data collection , analysis, dissemination of gender mainstreaming tools and open innovation. TlnnGO's emphasis on diverse and specific transport needs is shown in its unique comparative approach enabling contributions from, and influence of 13member states in 10 hubs. These will employ qualitative, quantitative and design research methods, combining hands-on knowledge, concrete actions and best practices to develop gender and diversity sensitive smart mobilities and solutions through associated ideas factories (TlnnGldLabs). No former EU funded project has applied an intersectional gender approach to smartening transport. TlnnGO will therefore lead research into a new era and use the knowledge to achieve impacts on Social, Economic, Environmental and European ambitions of growth, wealth and innovation.

Projekttitel: Connected and Shared X-in-the-loop Environment for Electric Vehicles Development
Projektlaufzeit: Januar 2019 - Dezember 2021
Förderkennzeichen: 824333
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg
Fachgebiet: Kraftfahrzeugtechnik
Bearbeiter in Ilmenau: Thüringer Innovationszentrum (ThIMo)

Overall goal of the XILforEV project strives for developing a complex experimental environment for designing electric vehicles and their systems, which connects test platforms and setups from different domains and situated in different geographical locations. The domains under discussion can cover (but not limited by) hardware-in-the-loop test rigs, dynamometers, material analysers, and other variants of experimental infrastructures. Real-time running of specific test scenarios simultaneously on (i) all connected platforms/devices with (ii) the same real-time models of objects and operating environments allows exploring interdependencies between various physical processes that can be hardly identified or investigated in the process of EV development. However, the realization of connected and shared XIL experimental environment is characterized by a number of steps to be solved, e.g. communication concepts ensuring real-time capability of connected experiments, reliable methods for real-time handling of big experimental data et al. With this in mind, a strong consortium has been built, encompassing a wide spectrum of competences. In summary, the XILforEV project brings together seven complementary participants from
industry and academia, to address the new design and testing tool for electric vehicles and their systems, based on a sound and objective analysis of the distributed XIL technologies, at a level of depth never attempted by any previous research on the subject. To this purpose the XILforEV activity will include novel techniques for connecting experimental labs and dedicated case studies for designing EV motion control and EV fail-safe control. In addition, considering the importance of virtual models in XIL procedures and the availability of different test benches interconnected, the proposal also addresses the development of high-confidence, real-time capable models with automatic validation using experimental data.

BMWi

Projekttitel: HyLITE - Digital-Twin-zentrische Dienste und Applikationen für den dynamischen Betrieb und den Schutz des zukünftigen Energieversorgungssystems
Projektlaufzeit: Oktober 2018 - September 2021
Förderkennzeichen: 0350034C
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Westermann
Fachgebiet: Elektrische Energieversorgung

Das Vorhaben HyLITE adressiert die aktuellen Herausforderungen der Energiewende und der Digitalisierung der Versorgungsinfrastrukturen, sowohl für heutige Systemsituationen als auch für die zukünftige Entwicklung. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Gewährleistung der Sicherheit der zukünftigen Energieversorgungssysteme und der Entwicklung und Bereitstellung innovativer Dienste für den Betrieb und die Planung von elektrischen Netzen.
Das Ziel des Vorhabens HyLITE ist die Umsetzung eines Dynamic Digital Mirrors unter Einsatz eines Digital-Twin-zentrischen Systems sowie die Realisierung der zugehörigen Komponenten und Dienste. Der Fokus bei der Entwicklung des DT-zentrischen Systems liegt auf dynamischen Anwendungen für Energieversorgungssysteme und beinhaltet:
• Entwicklung und Umsetzung der HyLITE-lnfrastruktur als Kernkomponente eines DT-zentrischen Systems
• Architekturentwurf und Umsetzung des HyLITE-Frameworks als Umgebung zur Integration weiterer Dienste und Schnittstellen
• Entwicklung und Umsetzung von HyLITE-Services und -Funktionalitäten zur Realisierung innovativer Anwendungen und marktwirtschaftlicher Dienste.
Mit der Bereitstellung des HyLITE-Systems wird es möglich, ein hoch detailliertes Abbild, einschließlich hochdynamischer Vorgänge im Netz darzustellen. Mit Hilfe von Digital Twins und dem daraus abgeleiteten digitalen Abbild des Systems werden auch Zustände und Systemparameter errechnet und verwendbar, die im realen System nicht direkt erfassbar sind.
Eine Referenzumsetzung, als primäres Ergebnis des Vorhabens, wird sowohl als Demonstrator als auch als Erprobungsplattform zur Evaluierung der Funktionalitäten eines DT-zentrischen Systems zur Verfügung stehen und wird es erlauben, weitere Anwendungen und Dienste für zukünftige Funktionalitäten zu entwickeln. Die Ergebnisse aus dem Vorhaben stellen einen zukünftigen Technologieentwurf für neue Generationen von Netzleittechnik bereit.

Projekttitel: InnoSys2030 - Konzeptionierung, Demonstration und Bewertung kurativ-geprägter Netzführungskonzepte
Projektlaufzeit: Oktober 2018 - September 2021
Förderkennzeichen: 0350036M
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Westermann
Fachgebiet: Elektrische Energieversorgung

Die Energiewende als zentrales Element zur Erreichung der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung durchdringt alle Bereiche der elektrischen Energieversorgung. Unterschiedliche Umsetzungsgeschwindigkeiten zwischen Netzausbau und dem Zubau erneuerbarer Energien beeinträchtigen zunehmend den Netzbetrieb. Die Sicherstellung der Netz- und Systemsicherheit wird komplexer und kostenintensiver. Das Forschungsprojekt lnnoSys 2030 untersucht, welche innovativen Ansätze in der Systemführung eine Höherauslastung des verfügbaren Netzes im Vergleich zum heutigen Stand der Technik bei mindestens gleichbleibender Systemsicherheit ermöglichen können.
Die Technische Universität Ilmenau (TUIL) bringt zur Erweiterung der Systemführung mehrere bereits in vorausgegangenen Verbundvorhaben grundlegend entworfene Maßnahmen ein. Diese umfassen sowohl den Einsatz selbstgeführter HGÜ-Verbindungen und einer koordinierten Schnittstelle zwischen ÜNB und VNB. Diese lassen sowohl eine präventive Anpassung als auch das Ausführen kurativer Maßnahmen zu. Im Verlauf des Projektes werden diese Beiträge mit weiteren Freiheitsgraden zu neuen Konzepte für die Systemführung kombiniert. Diese werden in geeignete Tools überführt, erprobt und entsprechend eines entwickelten Kriterienkatalogs auf ihre zukünftige Tauglichkeit mittels Demonstratoren und Feldtests bewertet. Im Rahmen der Erprobung spielt der DGCC-Demonstrator der TUIL eine maßgebliche Rolle. Dieser erlaubt eine Nachbildung einer ÜNB Leitwarte, sowie eine echtzeitfähige Abbildung der Prozessebene. Ein wesentlicher Beitrag der TUIL besteht somit in der Weiterentwicklung des DGCC-Demonstrators, um den Anforderungen des Verbundvorhabens lnnoSys 2030 gerecht zu werden.

Projekttitel: Entwicklung von Nachweiskonzepten für Mischverbindungen aus hochfesten und normalfesten Stahl im Stahlbau
Projektlaufzeit: Oktober 2020 - September 2022
Förderkennzeichen: 21412 BG/2
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Jean Pierre Bergmann
Fachgebiet: Fertigungstechnik

Um einen wirtschaftlichen, zukunftsorientierten und ressourcenschonenden Einsatz von höherfesten Stählen zu garantieren und zu forcieren, bedarf es der Entwicklung von zeitgemäßen Bemessungskonzepten für Mischverbindungen aus hochfesten und normalfesten Stählen im Stahlbau. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung erweiterter Stahlbau-Bemessungsregeln für geschweißte Verbindungen höherfester Stähle. Das betrifft zum einen Stumpfnähte, die infolge der Ausbildung einer weichen Zone im Nahtübergang versagen und somit nicht die volle Tragfähigkeit erreichen, als auch Kehlnähte, deren Bemessungskonzept nur bis S700 angewendet werden darf. Für den Nachweis im Stahlbau von Stumpfnähte, sind im EC3 Konzepte verankert, die inadäquat sind: bisher ist für die Bemessung einer Stumpfnaht der Querschnittsnachweis für das Bauteil mit der geringeren Stahlgüte zugrunde gelegt. Die europäische Diskussion um die Berücksichtigung der ggf. entstehenden weichen Zonen legt eine hohe pauschale Abminderung der Tragfähigkeit nahe. Für Stumpfnähte an Mischverbindungen kann der Norm kein konsistentes Nachweiskonzept entnommen werden, obwohl für die Anwendung höherfester Stähle Mischverbindungen essentiell sind. Das inzwischen für Kehlnähte höherfester Stähle angepasste Konzept beruht auf Forschungen nur für Stähle bis S700. Untersuchungen an Kehlnähte der Güte S960 fehlen bisher. Am Ende des Vorhabens sollen bei der Bemessung die werkstofftechnischen Eigenschaften der Verbindung wie den eingesetzten Schweißzusatz ggf. auch der Einfluss der Geometrie berücksichtigt werden können. Es sollen Empfehlungen für KMU entwickelt werden bezüglich Schweißnahtvorbereitung sowie Energieeintrag beim Schweißen, die der Ausbildung eines negativ auf die Tragfähigkeit wirkenden Gefüges entgegenwirken. Durch experimentelle und numerische Analysen sollen für die Norm EN 1993-1-8 Bemessungskonzepte erarbeitet werden, die eine wirtschaftliche Bemessung von Mischverbindungen höherfester Stähle ermöglichen.

Projekttitel: AUTOGRID - Vollautomatischer Betrieb von Umrichter dominierten Verteilnetzen auf Basis dynamischer Systemabbilder
Projektlaufzeit: November 2019 - Oktober 2022
Förderkennzeichen: 03EI6004C
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Westermann
Fachgebiet: Elektrische Energieversorgung

Das Teilvorhaben dient dem Entwurf, der Modellierung und Erprobung eines digitalen, automatisierten Systemmodells für Umrichter dominierte Verteilnetze. Dazu gehören die Konzeption und das Design einer verteilten DigitalTwin-lnfrastruktur für das Verteilnetz unter Berücksichtigung der im
Projekt VEREDELE FACDS untersuchten Inter- und lntranetz-Wechselwirkungen (FACDS-Ansatz). Der Grad der Aggregations- und Abstraktionsstufen ist flexibel zu gestalten. Untersuchungsgegenstand sind verschiedene Modellierungsansätze für die Systeme, den Teilkomponenten und der Modellkopplungen.
Die Parameter des digitalen Zwillings sollen online durch in Echtzeit gemessene Daten mittels Kl-basierter Verfahren angepasst und verbessert werden können. Ein weiteres Arbeitsziel besteht in der Untersuchung, inwieweit die im Verteilnetz erhobenen zeitlich hochaufgelösten Messdaten im Zusammenhang mit den Vorhersagealgorithmen für eine aktive Zustandsschätzung und weiterhin für eine Regelung des Verteilnetzes nutzbar sind. Für konkrete Applikationen soll so der vollautomatische Betrieb der Verteilnetze untersucht werden. Über die aktive Zustandsschätzung hinaus sollen neuartige Ansätze zur Bewertung der Netzstabilität sowie zur musterbasierten Erkennung dynamischer Phänomene (bspw. Harmonische bis hin zu Supraharmonische) betrachtet werden. Die Einbindung neuartiger Betriebsmittel in den vollautomatischen Betrieb von Umrichter dominierten Verteilnetzen ist gleichfalls Untersuchungsgegenstand. Die Verwendbarkeit der zu untersuchenden Methoden bei unterschiedlichen Betriebsmodi des Verteilnetzes wie dessen Normalbetrieb, gestörten Betrieb und Inselbetrieb sind zu beurteilen. Als ein Ergebnis soll eine Referenzarchitektur für zukünftige Verteilnetze abgeleitet werden können. Innerhalb einer Demonstrations-Infrastruktur mit einem Echtzeitsimulator soll die Funktionsweise der verteilten DT-lnfrastruktur in einem Feldtest erprobt werden.

Projekttitel: AutoHybridS - Modellschalterbasierte Untersuchungen und Simulationen zum hybriden Gleichstromschalten
Projektlaufzeit: Dezember 2019 - November 2022
Förderkennzeichen: 03EI6006C
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Berger
Fachgebiet: Elektrische Geräte und Anlagen

Der sich gegenwärtig vollziehende Umbau der Elektroenergieversorgung Deutschlands ist gekennzeichnet durch die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen sowie der Steigerung der Effizienz der Erzeugung, des Transports und der Verteilung der elektrischen Energie. Vor allem für die Industrienetze steht dabei eine sehr hohe Versorgungssicherheit im Vordergrund. Dies ist nur durch die Integration von elektrischen und elektrochemischen Speicherelementen zu erreichen. Dieser Umbau führt derzeit zu einem zunehmenden Einsatz kombinierter AC/DC- Netzstrukturen in denen multidirektionale Leistungsflüsse effizient verteilt werden müssen. Hier kommt den eingesetzten Schaltgeräten als Knotenpunkt der Leistungsflüsse eine zentrale Rolle zu. Nur durch sehr schnelle und selektiv gestaffelte Schutzelemente können größere Ausfälle und Störungen verhindert werden. Diese Forderungen an Schaltgeräte können nur durch die Kombination von Elektronik und Mechanik im Hybridschaltgerät erreicht werden. Ziel dieses Verbundprojektes ist die Ermittlung des frühestmöglichen Ausschaltzeitpunktes des Leistungshalbleiters des Hybridschaltgerätes, um die notwendigen Ausschaltzeiten von weniger als einer Millisekunde zu erreichen. Schwerpunkt des Fachgebietes Elektrische Geräte und Anlagen (EGA) an der Technischen Universität Ilmenau (TUI) im Rahmen dieses Verbundprojektes ist die modellschalterbasierte Untersuchung und die zugehörige Simulation des elektrischen Verhaltens eines hybriden Gleichstromschutzschaltgerätes. Durch eine optimierte Abstimmung des Zeitverhaltens der zu entwickelnden Hybridelektronik auf das elektrische Verhalten der mechanischen Schaltstrecke wird die Ausschaltzeit minimiert. Die optimierte Hybridelektronik geht dann zusammen mit den im Rahmen der Versuchsreihen und durch die parallel durchgeführten Simulationen gewonnenen Erkenntnisse in die Entwicklung eines Demonstratorschaltgerätes ein.

Projekttitel: Fass ("Fast and selective switching") - Experimentelle Untersuchungen, statistische Auswertungen und Simulationen zu den Einflüssen eines externen Magnetfeldes und des Kontaktmaterials auf das Laufverhalten von Gleichstromschaltlichtbögen
Projektlaufzeit: Januar 2020 - Dezember 2022
Förderkennzeichen: 03EI6005B
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Berger
Fachgebiet: Elektrische Geräte und Anlagen

Im Zuge der Energiewende wird die Verbreitung von Gleichstrom (DG) in der Niederspannung immer mehr an Bedeutung gewinnen. An Schutzsysteme in solchen DG-Netzen werden hohe Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Selektivität, sicherer Abschaltung und galvanischer Trennung gestellt. Die drei beteiligen Fachgebiete der Technischen Universität Ilmenau (TUI) führen hierzu im Rahmen des Verbundprojektes „Fast and selective switching" (Fass) die experimentbasierte und simulative Untersuchung des Laufverhaltens von gleichstromgespeisten Lichtbögen in mechanischen Schaltgeräteanordnungen durch. Ziel ist eine beschleunigte Lichtbogenbewegung als Grundlage für eine schnelle und sichere Löschung des Lichtbogens. Diese soll erreicht werden durch die Optimierung des Magnetfeldes in Kombination mit geeigneten Materialien der schaltenden elektrischen Kontakte und der Schaltkammerwände. Zu diesem Zweck werden vom Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen umfangreiche modellschalterbasierte Untersuchungen zur Wirkung eines räumlich variierten Magnetfeldes auf das Lauf- und Löschverhalten des Gleichstromlichtbogens durchgeführt. Außerdem werden durch das Fachgebiet Werkstoffe der Elektrotechnik die Zusammenhänge der Wechselwirkung des Lichtbogens mit der Mikro- und Makrostruktur der Oberfläche (chemisch/strukturelle Zusammensetzung) sowie der Einfluss der Rauheit und der Volumenabbrandrate verschiedener Kontaktwerkstoffe untersucht und modelliert. Darüber hinaus werden durch das Fachgebiet Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik einerseits auf Grundlage experimenteller Daten mit Hilfe statistischer Analysen die Einflüsse auf den Ausschaltvorgang bestimmt und andererseits stochastisch modelliert sowie die entstehenden Unsicherheiten quantifiziert. Auf Basis dieser Forschungsergebnisse wird in Zusammenarbeit mit der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH ein Schaltgerätedemonstrator für eine Spannungsebene von mindestens 380 V DG entwickelt.

Projekttitel: ROSANNA - Robuste Satellitennavigation in sicherheitsrelevanten Anwendungen
Projektlaufzeit: Mai 2019 - Februar 2023
Förderkennzeichen: 50 NA 1902
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Matthias Hein
Fachgebiet: FG Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Im F&E-Verbundvorhaben „ROSANNA - Robuste Satellitennavigation in sicherheitsrelevanten Anwendungen“ werden die in früheren Projekten gewonnenen Erkenntnisse zu kompakten dualbandigen und dual polarisierten Satellitennavigationsempfängern auf zwei
sicherheitskritische Anwendungsfelder zugeschnitten. Im Automobil-Bereich geht es vor allem um die rapide zunehmende Bedeutung einer störsicheren Satellitennavigation für hochautomatisiertes und fahrerloses Fahren, Rangieren, Manövrieren und Transportieren. Das zweite Anwendungsfeld betrifft unbemannte Luftfahrzeuge (unmanned aerial vehicles - UAV), die mit großer Geschwindigkeit den Logistik und Transportmarkt erobern. Präzise Ortslokalisierung und Robustheit gegen unbeabsichtigte oder beabsichtigte Störungen, die Einhaltung vorgegebener Flugkorridore sowie punktgenaue Landungen werfen im Zusammenhang mit knappen Bauräumen, mechanischen Erschütterungen und Eigenbewegungen und begrenzten Leistungsaufnahmen sowie der Kombination von Navigations- mit Kommunikationssignalen (vehicle-to-everything, V2X) zahlreiche Forschungsfragen auf, die in einem bewährten Konsortium aus forschungsstarken Universitäten, außeruniversitärer Forschungseinrichtung und KMU für beide Anwendungsfelder mit hoher Synergie untersucht werden. Diese betreffen den Entwurf geeigneter Antennensysteme, bei denen für den Automobilbereich erstmalig räumlich verteilte aber phasenkohärent gespeiste Subarrays zum Einsatz kommen sollen, und bei denen für den UAV-Bereich besonders kompakte und leichte Lösungen zu konzipieren sind. Darüber hinaus werden auf diese Antennensysteme zugeschnittene Empfängerschaltungen konzipiert und charakterisiert, die die multidimensionalen Antennensignale analog vorverarbeiten und einer digitalen Signalverarbeitung zuführen. Spezielle Keulenformungs- und fortschrittliche Auswertealgorithmen gehören zu den weiteren Voraussetzungen zur Erzielung einer robusten Satellitennavigation in diesen sicherheitskritischen Anwendungen.

BMBF

Projekttitel: Minimize-Processing - Miniaturisiertes, ortsaufgelöstes, multispektrales, echtzeitfähiges Bildverarbeitungssystem für industrielle und biomedizinische Anwendungen
Projektlaufzeit: Juni 2018 - Mai 2021
Förderkennzeichen: 13N14835
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Gunther Notni
Fachgebiet: FG Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung

Das Fachgebiet Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung beschäftigt sich im Projekt mit der Modellierung und der schaltungstechnischen Umsetzung des Aufnahmekanals sowie dessen sensornahe Verarbeitung für multispektrale Bilddatenverarbeitung und Bilddatenerfassung. Hierfür wird eine ganzheitliche Systemanalyse aller Teilsysteme sowie erforderlicher elektronischer Komponenten vorgenommen. Zunächst werden Daten aus den Simulationsergebnissen der Designprozesse der einzelnen Partner gewonnen. Ziel ist mit den so gewonnenen synthetischen Daten eine Korrektur, also die Inverse der vorhandenen Aberrationen zu bestimmen. Hierfür werden verschiedene Ansätze getestet und nach den Gesichtspunkten der geplanten eingebetteten Möglichkeiten optimiert. Es wird angestrebt die derzeit als zufällig bezeichneten Fehlern, die aus der Faltung verschiedener Übertragungsfunktionen entstehen, zu minimieren und im besten Fall zu kompensieren. Mit einem ganzheitlichen Beschreibungsmodell, was für die geplante Zielplattform geeignet ist, sollen schrittweise die Einzelkomponenten des Modells implementiert werden. Abschließend, wenn alle Komponenten zur Verfügung stehen, wird ein Testsystem aufgebaut welches die empirische Ermittlung der Modelleingangsgrößen ermöglicht. Mit den empirisch gefundenen Größen erfolgt ein Abgleich und eine Minimierung der Teilaberrationen. Mit den korrigierten Bilddaten wird eine Umsetzung in Form eines Demonstrators angestrebt und hinsichtlich erreichbarer Echtzeit und Bildqualitätsparametern evaluiert. Darüber hinaus werden ein ganzheitliches Layout sowie die hardwaretechnische Umsetzung der OEM-Module im Rahmen spezifischer Demonstratoren umgesetzt.

Projekttitel: PlenoM - Plenophthalmologische Kamera für die mobile 3D-Netzhautdiagnostik
Projektlaufzeit: Januar 2019 - Dezember 2021
Förderkennzeichen: 13GW0331B
Projektleiter: Prof. (JP) Dr.-Ing. Sascha Klee
Fachgebiet: FG Optoelektrophysiologische Medizintechnik

Der Bedarf an augenärztlichen Leistungen nimmt in Deutschland einen überaus hohen Stellenwert ein. Demgegenüber steht insbesondere bei niedergelassenen Augenärzten ein eingeschränktes technisches Diagnosespektrum. Das am häufigsten eingesetzte Untersuchungsgerät ist die Spaltlampe, mit deren Hilfe
der hintere Augenabschnitt betrachtet werden kann. Komfortabler ist dies auch mit Funduskameras möglich. Sie liefern Bilder von größeren Bereichen des Augenhintergrundes. Bei beiden Gerätetypen ist eine Diagnosestellung lediglich auf Basis eines zweidimensionalen (2D) Bildes möglich. Auffälligkeiten
bedingen eine sich anschließende erweiterte Diagnostik in Kliniken. Dort finden sich Großgeräte, die u.a. durch den Einsatz von Laserscannern, Bilder mit zusätzlichen Tiefeninformationen erstellen. Diese tomografisch arbeitenden Systeme ermöglichen Veränderungen der Netzhaut dreidimensional zu vermessen. Es ergebene sich zwei wesentlichen Probleme: 1. durch die verlängerte diagnostische Kette geht eine stark erhöhte Patientenbelastung einher, 2. diese ist im ländlichen Raum mit weiten Fahrtwegen und finanziellen Aufwenden verbunden. Zum anderen muss aufgrund langer Wartezeiten auf Facharzttermine mit einer verspäteten Diagnosestellung gerechnet werden. Zielstellung des Projekts ist es, durch eine neuartige, hochmobile Fundusbildgebung die diagnostische Kette signifikant zu verkürzen. Im Verbund mit der TU Ilmenau sollen dabei mittels plenoptischem Prinzips, sowohl 2D- als auch 3D-Daten der Netzhautstrukturen gewonnen werden. Dies geschieht für alle Bildpunkte gleichzeitig mit nur einer Aufnahme. Da so auf den Einsatz aufwendiger Lasertechnik verzichtet werden kann, entsteht ein kompaktes, portables, flexibel einzusetzendes Plenophthalmoskop, das eine deutliche Steigerung der Effektivität und Wirtschaftlichkeit in der ophthalmologischen Gesundheitsversorgung erwarten lässt.

Projekttitel: eMMA - Entwicklung und Anwendung eines neuen in situ Emissions / online / offline Mössbauer Magnet Analysators an ISOLDE (CERN) für das Hysteresedesign in innovativen Magnetwerkstoffen für die Energiewende
Projektlaufzeit: Juli 2019 - Juni 2022
Förderkennzeichen: 05K19SI1
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Dr h. c. Peter Schaaf
Fachgebiet: FG Werkstoffe der Elektrotechnik

Das Projekt zielt auf die Entwicklung und den Aufbau eines neuen einzigartigen Mössbauer-Magnetometers an ISOLDE/CERN für die Untersuchung von innovativen Magnetwerkstoffen für die Energiewende. Die einzigartige Appartus soll die gleichzeitige Untersuchung von magnetischen Werkstoffen mit Magnetometer und Mössbauer Spektroskopie erlauben. Damit werden Untersuchungen zum atomistischen Verständnis der Magnetwerkstoffe möglich, die ein Design von neuen innovativen Magnetwerkstoffen mit einen Design der Hystere erlauben. Die atomare Auflösung der hyperfein Sonden an ISOLDE werden in Kombination mit den makroskopischen Ergebnissen des Magnetometers einzigartige Möglichkeiten für das Hysteresdesign von innovativen Magnetwerkstoffen für die Energiewende erlauben.
Für die Energiewende werden neue magnetische Werkstoffe dringend benötigt. Neben dem Ersatz für selten und kritische Elemente müssen auch neue Ansätze und Fertigungsverfahren (Additive Fertigung) solcher Werkstoffe ausgelotet und in der Industrie umgesetzt werden. Für eine erfolgreiche Umsetzung ist ein grundlegendes Verständnis der atomaren Wechselwirkungen in solchen Magnetwerkstoffe und ihre Auswirkung auf die Hystere untersucht werden. Dafür bietet ISOLDE eine ideal Umgebung, da durch die Implatation der entsprechenden nuklearen Spione hier alle Werkstoffe untersucht werden können. Diese wird allerdings bisher dadurch verhindert, dass die entsprechenden Apparaturen an ISOLDE nicht zur Verfügung stehen. Das geplante Projekt soll dies beheben und somit grundlegende Untersuchungen ermöglichen und letztendlich der Industrie auch wertvolle Ansatzpunkte für neue Werkstoffe und deren Herstellung geben.

Projekttitel: DEPECOR - Direkte effiziente photoelektrokatalytische CO2 Reduktion: Mehrfachsolarzellen für sonnenlichtinduzierte Photoelektrokatalyse
Projektlaufzeit: Februar 2020 - Januar 2023
Förderkennzeichen: 033RC021A
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr. Thomas Hannappel
Fachgebiet: FG Grundlagen von Energiematerialien

Die Reduktion des in die Atmosphäre gelangenden Kohlendioxids mittels eines geschlossenen Kohlenstoff-Kreislaufs unter Ausnutzung erneuerbarer Energiequellen ist ein wichtiger Baustein für die regenerative Energieversorgung der Zukunft. In ihrem Projektvorschlag DEPECOR streben die Verbundpartner die Entwicklung eines Prototypen an, der CO2 durch unassistierte, Sonnenlicht-induzierte Photoelektrokatalyse in einem integrierten Bauteil effizient reduziert und in Kohlenwasserstoffe als Energieträger konvertiert. Der vorgeschlagene systemische Ansatz ist interdisziplinär und innovativ. Sein Alleinstellungsmerkmal ist die Kombination aus bereits in der Photovoltaik etablierten, hocheffizienten Mehrfachabsorber-Strukturen mit gezielten Modifizierungen der kritischen Grenzflächen sowie durch Korrosionsschutzschichten und Katalysatoren. Für eine effiziente Katalyse werden dabei Elektrokatalysatoren mit hoher Selektivität spezifisch ausgewählt und weiterentwickelt. Neben der Reduktion des CO2 beinhaltet die angestrebte photoelektrochemische Gesamtreaktion auch die Sauerstoffentwicklung. Beide Teilreaktionen laufen simultan ab und die Gesamtreaktion benötigt bisher höhere Überspannungen, als dies für die effiziente photoinduzierte Wasserspaltung der Fall ist. Daher wird hier die Photospannung durch Mehrfachabsorber mit drei oder mehr Teilzellen bereit gestellt, wodurch das Sonnenspektrum effizienter genutzt werden kann als bei Einzelabsorbern. Zur erfolgreichen Entwicklung eines Systems, das TRL 4-5 erreichen soll, werden Forschung und Entwicklung in parallel ablaufende Entwicklungsstränge gegliedert und in der Entwicklung eines Prototyps zusammengeführt. Damit unterstützt DEPECOR den Weg zu einer „green economy“, trägt zur Vermeidung von Umweltbelastungen, zur Dekarbonisierung, zur Energie- und Rohstoffwende sowie zur Senkung des atmosphärischen Treibhausgasgehalts.

Projekttitel: MORPHIA: Mobiler robotischer Pflegeassistent zur Verbesserung von Teilhabe, Versorgung und Sicherheit in der häuslichen Pflege durch videobasiertes Angehörigennetzwerk
Projektlaufzeit: Februar 2020 - Januar 2023
Förderkennzeichen: 16SV8426
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Horst-Michael Groß
Fachgebiet: FG Neuroinformatik und kognitive Robotik

Das Vorhaben MORPHIA zielt auf die Entwicklung, Erprobung, Evaluation und Etablierung eines Assistenzroboters zur Unterstützung von Pflegenetzwerken aus Angehörigen/Freunden basierend auf einem autonom navigierenden, mit einem Videopräsenzsystem ausgestatteten Assistenzroboter in der häuslichen Umgebung pflegebedürftiger Menschen.
Im Unterschied zu anderen Vorhaben liegt der Fokus nicht darauf, dass ein Assistenzroboter Pflegeleistungen übernimmt (z.B. auf Basis von Vital- oder Verhaltensparametern), vielmehr soll er das Pflegenetzwerk des Betroffenen dabei unterstützen, auch in räumlicher Distanz „menschliche“ Pflegeunterstützung und zugehende soziale Betreuung zu leisten. Die Antragsteller gehen von der Hypothese aus, dass diese Art der Pflegeunterstützung einen hohen Nutzen für Pflegebedürftige, Angehörige und schließlich auch für die professionellen Pflegepersonen und -dienste hat.
Im Rahmen des Teilvorhabens MORPHIA-NavInt sollen dabei wesentliche Basisleistungen eines personenzentrierten Navigations- und Interaktionsverhaltens realisiert werden. Dazu sind eine Reihe von
einzelnen Verhaltensweisen zu konzipieren, zu implementieren, funktional zu testen und in die Rahmenanwendung des Roboterdemonstrators in enger Kooperation mit den technischen Partnern ML und CIBEK zu integrieren, um diesen dann in mehrwöchigen Nutzerstudien in den Wohnungen unter realen Bedingungen evaluieren zu können. Die dazu notwendigen wissenschaftlich-technischen Beiträge liegen in der Entwicklung von Methoden für die Bereiche der Erkennung alltagsrelevanter Aktivitäten des Nutzers in
seiner Wohnung, der Situationsanalyse zur Erkennung gestürzter Personen und der autonomen und personenzentrierten Navigation unter beengten häuslichen Bedingungen. Zudem wird TUIL die Projektkoordination übernehmen – motiviert durch die bisherige breite praxisorientierte Projekttätigkeit von TUIL (Baumarktroboter, Reha-Roboter, häusliche Assistenten, etc.).

Projekttitel: VIVALDI (VIVID) - Virtuelle Testumgebung für automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen im Einbauzustand (Virtual Validation Tool Chain for Automated and Connected Driving) - Deutsch-japanische Forschungskooperation im automatisierten und vernetzten Fahren: Virtuelle Validierung - VIVID
Projektlaufzeit: Okrober 2020 - September 2023
Förderkennzeichen: 16ME0164K
Projektleiter: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Matthias Hein
Fachgebiet: FG Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Das Projekt VIVALDI ist in die deutsch-japanische Forschungskooperation VIVID- ,,German Japan Joint Virtual Validation Methodology for Intelligent Driving Systems" eingebettet und beschäftigt sich mit vielversprechenden Methoden zur Absicherung automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen. Die zentrale Forschungsfrage lautet: ,,Wie sicher ist sicher genug?" Ein Schwerpunkt des Forschungsprogramms liegt auf einer effizienten und standardisierbaren Anwendung virtueller Testumgebungen, die von reinen software-basierten Ansätzen (software-in-the-loop, SiL) bis zur drahtlosen Einbindung von Sensorsystemen im Einbauzustand in virtueller Testumgebung (over-the-air, vehicle-in-theloop, OTA/ViL) reichen und transparente Schnittstellen aufweisen. Mit der inhaltlichen und methodischen Ausrichtung wird eine hervorragende Passfähigkeit sowie komplementäre Ergänzung der Ansätze im japanischen Vorhaben DIVP erreicht; darüber hinaus ergänzt der VIVALDI-Ansatz die auf höherer Systemebene angesiedelten Forschungsvorhaben der PEGASUS-Projektfamilie und erzielt somit einen nachhaltigen Mehrwert. Der Beitrag der TUIL fokussiert sich hierbei in Abgrenzung der SiL- und HiL-Ansätze auf die OTA/ViLMethodik, die eine Untersuchung relevanter Radar- und Kamerasensorfunktionen im Einbauzustand ermöglicht und auf relevante Ergebnisse des Vorgängervorhabens SafeMove zurückgreifen kann. Der Ansatz zielt auf eine hersteller- und plattformunabhängige Implementierung der im Konsortium untersuchten Prüfstandstechnologien, Szenarien- und Sensormodelle und Bewertungsmodelle zur
Absicherung automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen. Darüber hinaus koordiniert die TUIL die wissenschaftlichen Arbeiten innerhalb des VIVALDI-Konsortiums sowie im Rahmen themenspezifischer Arbeitsgruppen gemeinsam mit den japanischen Projektpartnern.

Other federal projects

Projekttitel: Natura lncognita - Workflow-Plattform zur Kl-basierten Artbestimmung - Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)
Projektlaufzeit: Dezember 2020 - November 2023
Förderkennzeichen: 67KI2086A
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Patrick Mäder
Fachgebiet: FG Softwaretechnik für sicherheitskritische Systeme

Die wenigen Informationen über den Wandel der biologischen Vielfalt resultieren weitgehend aus einem Mangel an taxonomischer und räumlicher Abdeckung. Großflächiges Monitoring der biologischen Vielfalt ist eine große Herausforderung, da ein angemessenes Monitoring kosten- und zeitintensiv ist und darüber hinaus umfangreiches taxonomisches Wissen erforderlich ist. Für ein effektives und umfassendes Biodiversitätsmonitoring ist ein breites Feld an Methoden und Konzepten notwendig. Die Ausschöpfung des Potentials automatisierter Erfassungs- und Auswertungsmethoden wird von Wissenschaftlern hier als eine der Kernforderungen genannt.
Die konsequente Nutzung neuester Ansätze der künstlichen Intelligenzen in Kombination mit der ständigen Verfügbarkeit von mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets machen es heutzutage möglich, die Bestimmung von Arten, als eine der Grundaufgaben des Biodiversitästmonitorings, deutlich zu vereinfachen. Während des von uns durchgeführten Flora lncognita Projektes zur automatischen Bestimmung von Pflanzenarten haben wir bereits eine initiale Infrastruktur geschaffen, welche im Rahmen eines KI-Leuchtturmprojektes so abstrahiert werden soll, dass es in Zukunft deutlich einfacher möglich wird eine automatische Erkennung auch für andere Artengruppen und auch für unterschiedlichste Forschungsfragen im Bereich der Biodiversitätsforschung zu erweitern. Nach Aufbau einer umfassenden Infrastruktur sollen auch kleinere, auf spezifische Fragestellungen ausgerichtete Projekte diese Infrastruktur leicht nutzen können.
Angesichts der beschriebenen, steigenden Nachfrage nach automatisierter Artbestimmung sehe wir den idealen Zeitpunkt zur Konzeption einer Infrastruktur, welche die einfache Realisierung von Workflows zur automatischen Bestimmung verschiedenster Artengruppen erlaubt.

Projekttitel: Flora Incognita++ Systematisches und verlässliches Monitoring der deutschen Flora als bürgerwissenschaftliche Herausforderung - Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)
Projektlaufzeit: August 2019 - Juli 2024
Förderkennzeichen: 3519685A08
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Patrick Mäder
Fachgebiet: FG Softwaretechnik für sicherheitskritische Systeme

In einer aktuellen Umfrage mit mehr als 500 Personen gaben 38% an, weniger als 20 krautige, wildwachsende Pflanzenarten zu kennen. Nur 10% kannten mehr als 100 Arten namentlich. Naturschutzverbände und Wissenschaftler beklagen mangelnde Artenkenntnisse in unserer Gesellschaft seit Jahren und das sogar bei ausgebildeten Biologen. Während die biologische Vielfalt schwindet, schwinden somit auch die Möglichkeiten, diese überhaupt zu erfassen. Wie sind diese beiden negativen Trends, die sich auch noch gegenseitig verstärken, aufzuhalten oder gar umzukehren? Im Rahmen des aktuellen Flora lncognita Projektes wurde ein Verfahren zur teilautomatischen, interaktiven Pflanzenbestimmung mit Smartphones entwickelt. In den 10 Monaten seit Veröffentlichung verzeichnet die Flora lncognita App bereits 75.000 +Installationen.Mehr als 400.000 Beobachtungen wurden in den Monaten Mai 2018- Februar 2019 erstellt. Erste Erfahrungen mit der Flora lncopgnita App zeigen das Potential für die Dokumentation von Pflanzenvorkommen, Blühzeiträume sowie für die Erweiterung von Pflanzenkenntnis in der Bevölkerung. In diesem Anschlussvorhaben soll die App so weiterentwickelt werden, dass sie sich als eine Standardmethode zur Pflanzenbestimmung in Deutschland, auch für bestimmungskritische Taxa, etablieren kann. Fachverbände und Behörden sollen Zugang zu den aufgenommen Daten erhalten. Eine Kombination aus datenwissenschaftlichen Methoden, Diskussionsplattform für kritische Funde und systematischer Expertenbegutachtung wird die Qualität und Präzision der aufgenommenen Funde sicherstellen und wird so die langfristige Dokumentation von Pflanzenvorkommen ermöglichen. Das Anschlussvorhaben legt weiterhin großen Wert auf eine bürgerwissenschaftliche Beteiligung im Rahmen der Flora Capture und der Flora lncognita App, welche um zeitlich und örtlich spezifische Aufgaben erweitert wird.

State funding

Below you will find information about the four Thuringian Innovation Centres. You can findfurther projects funded by the Free State of Thuringia from ERDF and ESF funds in the FIS Portal ...here

Projekttitel: Thüringer Zentrum für Maschinenbau
Förderung seit: Mai 2013
Förderkennzeichen: 2013 IZ 0082 / 2016 IZN 0011 / 2017 IZN 0016
Projektleiter: Prof. Dr. Gunther Notni
Projektpartner: Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Hochschule Schmalkalden, GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V., ifw Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH

Mehr: Projektwebseite

Im Thüringer Zentrums für Maschinenbau (ThZM) sind fünf Wissenschaftspartner mit ihren Kompetenzen und Alleinstellungsmerkmalen mit den Unternehmen des Thüringer Maschinenbaus-, Anlagen und Werkzeugbau sowie deren Zulieferer interdisziplinär vernetzt. Mit den Kompetenzfeldern „Maschinenbaurelevante Prozesstechnologien“, „Präzisionstechnologien“, „Werkstoff- und Beschichtungstechnik“, „Powertools und –moulds“ sowie „Qualitätssicherung in der Produktion“ und der damit bei den Partnern des ThZM etablierten leistungsfähigen Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur hat sich das ThZM im Thüringer Maschinenbau-, Anlagen- und Werkzeugbau zum zentralen Partner für Unternehmen und Forschungseinrichtungen entwickelt. Ausdruck dafür sind u. a. die seit 2013 von den Wissenschaftspartnern gemeinsam mit und für die Industrie erfolgreich bearbeiteten Innovationsvorhaben, z. B. Forschergruppen, Verbund- und Industrieprojekte.

Das ThZM konnte in den vergangenen Jahren insbesondere Thüringer KMU maßgeblich unterstützen. Ausdruck dafür sind die mehr als 228 erfolgreich abgeschlossenen bzw. in Bearbeitung befindlichen Innovationsvorhaben mit einem Gesamtvolumen von ca. 31,8 Mio. € mit über 60 Forschungspartnern (davon mehr als die Hälfte aus Thüringen). Besonders hervorzuheben sind hier die eingeworbenen Mittel aus Bundesprogrammen in Höhe von über 20,9 Mio. €.

Dieser erfolgreich praktizierte Ansatz wird im Interesse der Generierung von Innovationen in Unternehmen (Produkte, Technologien, Prozesse) unter Fortschreibung der Inhalte und den Erfordernissen aus der „Regionalen Innovationsstrategie Thüringen“ in einer weiteren Förderphase ausgebaut. Die bewährte Organisationsstruktur wird im Wesentlichen beibehalten und soll im Detail weiterentwickelt werden.

Projects of the Carl Zeiss Foundation

Projekttitel:E4SM - Engineering for Smart Manufacturing
Projektlaufzeit: Mai 2019 - April 2024
Förderkennzeichen:0563-2.8/738/2
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Horst-Michael Groß
Fachgebiet: Neuroinformatik und Kognitive Robotik
Fakultät: Informatik und Automatisierung

Projektwebsite: E4SM

Das Ziel des Vorhabens E4SM ist es, innovative wissenschaftliche Methoden für die Entwicklung, Implementierung, Einrichtung und den Betrieb von Machine Leaming (ML) basierten Assistenzsystemen für das Smart Manufacturing in
industriellen Anwendungsszenarien zu erforschen. Im Kontext von Industrie 4.0 sollen dabei insbesondere die Anforderungen und Besonderheiten bei Fertigungs- und Montageprozessen kleiner und mittelgroßer Unternehmen (KMU) berücksichtigt werden. Als exemplarische und zudem übertragbare und idemonstrierbare Anwendungsszenarien wurden in Abstimmung mit den assoziierten Partnern, dem Thüringer Zentrum für Maschinenbau (ThZM) und dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau, das "Vorrichtungsfreie Laserstrahlschweißen" und die "Variantenreichen Montageprozesse" identifiziert, in deren Kontext die in diesem Vorhaben bearbeiteten Methoden und Techniken erforscht, erprobt und demonstriert werden sollen. Im Unterschied zu anderen aktuellen Forschungsarbeiten zum Einsatz von Machine Learning in speziellen industriellen Anwendungen ist das Alleinstellungsmerkmal des hier beantragten Vorhabens die klare Fokussierung auf integrierte und ganzheitliche Engineering-Methoden für den Einsatz von lernbasierten Assistenzsystemen in der Fertigung. Angesichts der Komplexität industrieller Szenarien und der Vielzahl der in diesem Themengebiet aktiven Akteure zielt das Vorhaben deshalb explizit darauf ab, Durchbrüche in Bezug auf das Systems Engineering von ML-basierten Assistenzsystemen zu erzielen und hierzu einen integrierten Ansatz zu erarbeiten, der die wichtigen Kernbereiche Data Analytics & Management, domänenübergreifendes Machine Learning, Software Engineering, Collaborative Robotics sowie IT Security & Safety abdeckt. Neben diesem
wissenschaftlichen Anspruch sollen durch das Vorhaben und die Einbindung von Unternehmen der Einsatz von ML-Verfahren und Assistenzsystemen für die KMUs besser plan- und beherrschbar werden und die Einstiegshürden minimiert werden.

Projekttitel: MemWerk - Memristive Werkstoffe für die neuromorphe Elektronik
Projektlaufzeit: April 2020 - März 2025
Projektleiter: Prof. Dr. rer. nat. habil. Martin Ziegler
Fachgebiet:Mikro- und nanoelektronische Systeme
Fakultät: Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien

Website: MemWerk

Das Ziel des beantragten Vorhabens ist die umfassende Erforschung memristiver Werkstoffe für die neuromorphe Elektronik, d.h. für von der Biologie inspirierte und extrem energieeffiziente neue Systeme, in denen memristive Werkstoffe als zentraler Baustein der Hardware fungieren. Memristive Werkstoffe verfügen über einen Gedächtniseffekt und erlauben die Realisierung von Bauelementen, deren Funktion in vieler Hinsicht der von Synapsen gleicht. Mit diesen memristiven Bauelementen lassen sich neuromorphe Systeme erschaffen, die die biologischen Paradigmen der Informationsverarbeitung (Lernen und Gedächtnisbildung) so präzise wie nie zuvor technisch nachbilden und eine vollkommen neue Hardwarebasis für die Informationstechnik bieten.
Im Zentrum des Vorhabens steht die parameterorientierte Entwicklung memristiver Werkstoffe. Die geplanten eng aufeinander abgestimmten, experimentellen und theoretischen Arbeiten reichen von der Synthese memristiver Werkstoffe über die Herstellung und Modellierung von Bauelementen aus diesen Werkstoffen, die umfassende Werkstoffanalyse und Bauelementecharakterisierung und den Entwurf neuronaler Netzwerktopologien bis hin zur Realisierung neuromorpher Schaltkreise. Ein äußerst wichtiger Aspekt des Vorhabens ist die Entwicklung eines Kartierungssystems für memristive Werkstoffe mittels Konzepten der Digitalisierung, das die Werkstoffparameter (Materialeigenschaften) und die Prozessparameter (technologische Parameter der Werkstoffsynthese und der Bauelementeherstellung) in direkten Bezug zu den Charakteristika und Leistungsparametern memristiver Bauelemente und neuromopher Schaltkreise aus diesen Werkstoffen setzt. Damit wird es möglich, Werkstoffe für neuromorphe Systeme maßzuschneidern.
Das Vorhaben schlägt somit eine Brücke zwischen dem Werkstoff und seiner Anwendung und setzt die grundlegenden Werkstoff-, Prozess- und Technologieparameter in direkten Bezug zur Funktionalität des Werkstoffes in neuromorphen Systemen.

Projekttitel: CO-HUMANICS - Co-Präsenz von Menschen und interaktiven Companions für Senioren
Projektlaufzeit: Juni 2021 - Mai 2026
Förderkennzeichen: P2019-01-004
Projektleiter: Prof. Dr.-Ing Alexander Raake
Fachgebiet: FG Audiovisuelle Technik
Fakultät: Elektrotechnik und Informationstechnik

Website: CO-HUMANICS

Im Vorhaben sollen Schlüsseltechnologien für die zukünftige Kommunikation und Interaktion älterer Menschen in unterschiedlichen Nutzungsszenarien erforscht, entwickelt und evaluiert werden. Im Zentrum der geplanten Gmndlagen- und Anwendungsforschung steht die technikgestützfe CerPräsenz älterer Menschen mit interaktiven Companions innerhalb ihrer häuslichen Umgebung. Die durch die Companions vermittelten lnteraktionspartner können Freunde, Angehörige oder auch entferntere Personen wie medizinisches oder Pflegepersonal sein, die als realitätsnahe Repräsentation mittels audiovisueller Augmented Reality (AR) Techniken telepräsent gemeinsam mit der älteren PeJson in ihrer häuslichen Umgebung zugegen sind. Neben AR- basierter Telepräsenz sollen auch Verkörperungen von lnteJaktioospartnem durch ein physisches System in Form eines mobilen Assistenzroboters (Companion Robot) adressiert werden. Dabei könlilefl sowohl die AR-Repräsentation als auch der Assistenzroboter nicht nur eine reale Person verkörpern, sondern auch eine KI bzw. ein teü- oder vollautooomes System. Mithilfe dieser Systeme (AR und Companion Robot, Mensch oder Kl als Partner) können ältere Personen iilnemalb ihrer häusl[chen !Umgebung und im Rahmen ihrer kognitiven und körperl[chen Fähigkeiten kommunizieren sowie Assistenz bei Hamdlungen des alltäglichen Lebens erhalten.
Mit den geplanten technischen Entwicklungen sollen Seniorinnen erstmals in die Lage versetzt werden, neuartige Telepräsenztechnologien zur Interaktion und Kommunikation in ihrem häuslichen Alltag zu nutzen und damit Co-Präsenz zu erfahren. Dabei verwendet CO-HUMANICS einen partizipatorischen Human-Centered-Design--Ansatz, um mensch-zentriert unterschiedliche technologische Verfahren der Co-Präsenz zu erforschen und umzusetzen. CO-HUMANICS liefert damit einen entscheidenden Durchbruch hin zu einer neuartigen und zugleich für ältere Menschen nützlichen und nutzbaren sozialen Telepräsenz- und Assistenztechnologie.

Selected research projects of the TU Ilmenau

DFG: coordinated programmes

GRK 2182: NanoFab

FOR 1522: MUSIK

SPP 1881: Turbulent Superstructures

SPP 2037: Skalierbares Datenmanagement für zukünftige Hardware

SFB 1461 - Neuroelektronik: Biologisch inspirierte Informationsverarbeitung (CAU Kiel, unter Vizesprecherschaft der TU Ilmenau)

EU projects

BREAKBEN - Breaking the Nonuniqueness Barrier in Electromagnetic Neuroimaging

CLOVER - Robust Control, State Estimation and Disturbance Compensation

DRIVEMODE - Integrated Modular Distributed Drivetrain for Electric/Hybrid Vehicles

EMERALD - ElectroMagnetic imaging for a novel genERation of medicAL Devices

EVE - Innovative Engineering of ground Vehicles with integrated active Chassis

EVC1000 - Electric Vehicle Components for 1000 km daily trips

HiNaPC - Sodium-ion pouch cells with high energy and power density

IDentIFY - Improving Diagnosis by Fast Field-Cycling MRI

INFANS - INtegrating Functional Assessment measures for Neonatal Safeguard

ITEAM - Interdisciplinary Training Network in Multi-Actuated Ground Vehicles

MET5FoF - Metrology for the Factory of the Future

OWHEEL - Benchmarking of Wheel Corner Concepts Towards Optimal Comfort by Automated Driving

Power2Power - Providing next-generation Silicon-based power solutions in transport and machinery for significant decarbonisation in the next decade

Pure-Water - Improved Estimation Algorithms for Water Purification and Desalination Systems

ScreenME-Net - Twinning for Sustainable and Visible Excellence in Screen Media Entrepreneurship Scholarship

SOMPATY - Spectral Optimization: From Mathematics to Physics and Advanced Technology

SUITS - Supporting Urban Integrated Transport Systems: Transferable tools for authorities

TInnGo - Transport Innovation Gender Observatory

XILforEV - Connected and Shared X-in-the-loop Environment for Electric Vehicles Development

BMWi

OVANET 2.0 - Protection Zones und sicherer bi-/monopolarer Betrieb von HGÜ-Overlaynetzen

HyLITE - Digital-Twin-zentrische Dienste und Applikationen für den dynamischen Betrieb und den Schutz des zukünftigen Energieversorgungssystems

InnoSys2030 - Konzeptionierung, Demonstration und Bewertung kurativ-geprägter Netzführungskonzepte

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau; TP: Geschäftsstelle und Fab Vernetzung von Maschinen und Prozessen

ZORRO - Zero Cross Carbon Energy System-TP: CO2 freie Systemdienstleistungen

Entwicklung von Nachweiskonzepten für Mischverbindungen aus hochfesten und normalfesten Stahl im Stahlbau

AUTOGRID - Vollautomatischer Betrieb von Umrichter dominierten Verteilnetzen auf Basis dynamischer Systemabbilder

AutoHybridS - Modellschalterbasierte Untersuchungen und Simulationen zum hybriden Gleichstromschalten

Fass - Experimentelle Untersuchungen, statistische Auswertungen und Simulationen zu den Einflüssen eines externen Magnetfeldes und des Kontaktmaterials auf das Laufverhalten von Gleichstromschaltlichtbögen

ROSANNA - Robuste Satellitennavigation in sicherheitsrelevanten Anwendungen

EXIST Potentiale: Ilmenauer Ideen Inkubator

BMBF

Minimize-Processing - Miniaturisiertes, ortsaufgelöstes, multispektrales, echtzeitfähiges Bildverarbeitungssystem für industrielle und biomedizinische Anwendungen

ForLab NSME - Forschungslabor Mikroelektronik Ilmenau für Neuromorphe Elektronik

PlenoM - Plenophthalmologische Kamera für die mobile 3D-Netzhautdiagnostik

eMMA - Entwicklung und Anwendung eines neuen in situ Emissions / online / offline Mössbauer Magnet Analysators an ISOLDE (CERN) für das Hysteresedesign in innovativen Magnetwerkstoffen für die Energiewende

HIPS-VP1-TP10 - Wachstumskern HIPS-VP 1: Erforschung einer mµltifunktionellen Substrattechnologie (SiCer) für Sensoren höchster Leistung

DEPECOR - Direkte effiziente photoelektrokatalytische CO2 Reduktion: Mehrfachsolarzellen für sonnenlichtinduzierte Photoelektrokatalyse

MORPHIA: Mobiler robotischer Pflegeassistent zur Verbesserung von Teilhabe, Versorgung und Sicherheit in der häuslichen Pflege durch videobasiertes Angehörigennetzwerk

HyPetro - Automatisierte Echtzeit-Hyperspektral-Bildgebung und -analyse für die Erkennung betonschädlicher Bestandteile in Gesteinskörnungen unter Verwendung neuronaler Netzwerkarchitekturen

VIVALDI (VIVID) - Virtuelle Testumgebung für automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen im Einbauzustand (Virtual Validation Tool Chain for Automated and Connected Driving)

AI4Biodiv - Forschungsgruppe: Künstliche Intelligenz in der Biodiversitätsforschung

H2Demo - Entwicklung von Demonstratoren zur direkten solaren Wasserspaltung

Other federal projects

Natura lncognita - Workflow-Plattform zur Kl-basierten Artbestimmung [BMU]

Flora Incognita++ Systematisches und verlässliches Monitoring der deutschen Flora als bürgerwissenschaftliche Herausforderung [BMU]

State funding

ThIMo

ThZM

InQuoSens

ThIMEDOP

Projects of the Carl Zeiss Foundation

QuMeT

E4SM - Engineering for Smart Manufacturing

DeepTurb - Deep Learning in und von Turbulenz

MemWerk - Memristive Werkstoffe für die neuromorphe Elektronik

CO-HUMANICS - Co-Präsenz von Menschen und interaktiven Companions für Senioren