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Institut für Interdisziplinäre Technik

Unser Anliegen

Die meisten ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellungen erfordern heutzutage Kompetenzen auf unterschiedlichsten Arbeitsgebieten und profitieren durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen.

Das iit ermöglicht und fördert die interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb des Fachbereichs Informatik und Ingenieurwissenschaften in Forschung und Entwicklung, in Lehre und Studium sowie in der Weiterbildung und dem Wissens- und Technologietransfer.

Aktuelle Forschungsprojekte

In Hochleistungselektronik entstehen hohe Wärmeströme, die in der Regel durch luftbasierte Kühlkonzepte abgeführt werden. Eine Luftkühlung hat jedoch die Nachteile, dass sie nur eine begrenzte Kühlleistung bietet, viel Platz benötigt, die Lüfter Energie verbrauchen und laut sein können.
Eine Verdampfungskühlung bietet höchste Wärmeübertragungsleistung und kann passiv und daher lautlos arbeiten.
Aktuelle verdampfungsbasierte Kühlkonzepte beruhen meist auf dem „Heatpipe“-Konzept. In Heatpipes wird häufig Wasser als Kühlmedium eingesetzt. Um Hochleistungselektronik auf akzeptable Temperaturen zu kühlen (z.B. 70 °C), sind niedrige Systemdrücke und damit eine aufwendige Evakuierung sowie ein dichtes, druckbeständiges System erforderlich. Das Medium wird daher in metallischen Rohren transportiert, die keine flexible Gestaltung des Fluidtransports erlauben.

Unser Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Verdampfungskühlkonzeptes, bei dem ein synthetisches Kühlmedium verwendet wird, das über eine niedrige Siedetemperatur (ca. 50 °C) bei Umgebungsdruck verfügt. Dadurch kann das System bei Umgebungsdruck arbeiten und es sind keine druckbeständigen Wände erforderlich. Im Gegensatz zu einer Heatpipe wird nur in dem Verdampfer eine Kapillarstruktur benötigt, sodass normale Schläuche für den Fluidtransport genutzt werden können.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Boris Schilder

Batterien in Elektrofahrzeugen müssen während dem Fahren und Laden hohe Ströme abgeben und aufnehmen können. Dabei entsteht Wärme in der Batterie, die zu einem Temperaturanstieg führt. Die Alterung und die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien hängen stark von der Temperatur und der Temperaturverteilung innerhalb der Batterie ab.

Mit Hilfe von Simulationen und Experimenten untersuchen wir die Wärmegenerierung und den Wärmetransport in Batteriemodulen. Ziel ist die Entwicklung von Thermomanagement-Konzepten, die einen möglichst guten Wärmeabtransport und eine möglichst homogene Temperatur in der Batterie ermöglichen. Dadurch können die Lebensdauer, die Energiedichte und die Kosten von Batterien positiv beeinflusst werden.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Boris Schilder

Um Ressourcen zu schonen und zugleich die Luft- und Lebensqualität für die Menschen in der Stadt zu verbessern, sind die Frankfurter Entsorgungs- und Service GmbH (FES) und die Frankfurt UAS im März 2017 eine Forschungskooperation eingegangen. Mit Unterstützung des Landes Hessen wird in einem auf zweieinhalb Jahre ausgelegten Pilotprojekt ein innovatives Müllsammelfahrzeug mit neuem erdgas-elektrischen Hybridantrieb angeschafft und auf Potenziale zur Kraftstoffeinsparung, Schadstoffausstoß und Lärmbelastung hin untersucht.

Dazu werden mit der mobilen Abgas- und Akustikmesstechnik des Kfz- und NVH-Labors erstmals auch die Emissionen eines herkömmlichen Müllsammelfahrzeugs im täglichen Sammelbetrieb erfasst und in den Vergleich einbezogen. Das üblicherweise mit einem Dieselmotor angetriebene Müllauto ist in der Stadt im ständigen Stop-and-Go Betrieb unterwegs und bewegt sich dort entsprechend unwirtschaftlich. Hinzu kommen Schadstoffemissionen wie die in Verbindung mit Dieselmotoren jüngst diskutierten Stickoxide und eine nicht zu vernachlässigende Lärmbelastung.

Ziel der Messungen ist es, die technischen Möglichkeiten für eine umweltfreundlichere und leisere Abfallbeseitigung auszuloten und damit Rückschlüsse auf den gesamten innerstädtischen Nutzfahrzeugverkehr ziehen zu können. Dem Rhein-Main-Gebiet kommt als stark wachsendem Ballungsraum eine wichtige Rolle im Umwelt- und Klimaschutz zu. Entsprechend richtungsweisend könnte der Einsatz neuer Fahrzeugkonzepte werden. Das Projekt wird mit 421.900 Euro vom Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung im Rahmen des Förderprogramms „Förderung der Elektromobilität“ mitfinanziert (HA-Projekt-Nr.: 523/17-05).

In diesem Forschungsprojekt untersuchen wir die Auswirkungen von Augmented Reality auf den Field Service (Dienstleistung durch Kundendiensttechniker). Die neue Technologie testen wir mit Datenbrillen wie zum Beispiel Vuzix M300 oder RealWear HMT-1, aber auch mit Mobiltelefonen. Wir ermitteln praxisrelevante Anwendungsfälle im Service und deren Nutzen für den Maschinenhersteller und den Maschinennutzer. Durch industrielle Feldversuche und Interviews mit erfahrenen Anwendern ermitteln wir die Barrieren und Schlüsselaktivitäten um die AR Technologie erfolgreich im Field Service einzusetzen. Erste Ergebnisse zeigen zum Beispiel, dass durch AR für kleinere Unternehmen ein weltweiter Service bei hoher Qualität und kurzen Reaktionszeiten mit niedrigen Kosten möglich wird. 

Das Forschungsprojekt AR@APPRISE wird von Industriepartnern und aus Forschungsmitteln des Fachbereichs Informatik und Ingenieurwissenschaften finanziert.

Ansprechpartnerin: Maike Müller

Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Rückgewinnung von Lösemitteln in der Beschichtungsindustrie. Es wird erwartet, dass damit die Kosten gegenüber den herkömmlichen Technologien deutlich gesenkt werden und gleichzeitig die Umwelt geschont wird.

Dazu stellt die Frankfurt University of Applied Sciences (FRA-UAS) gemeinsam mit dem Industriepartner Rafflenbeul Anlagenbau GmbH zunächst im Technikumsmaßstab die Machbarkeit und die Grenzen des Verfahrensansatzes fest. Auf dieser Basis erfolgt im Anschluss die Auslegung einer Pilotanlage. Diese wird durch die Firma Rafflenbeul geplant und auf dem Firmengelände der Firma Anton Debatin errichtet und betrieben. So werden die Resultate aus den Technikumsversuchen im Industriemaßstab verifiziert.

Es handelt sich bei dem neuartigen Verfahrensansatz um ein mehrstufiges Konzept. In einem ersten Schritt werden die Lösemittel der Abluft durch Adsorption aufkonzentriert, danach mittels Absorption in einem Glykol-basierten Waschmittel gebunden, um dann in einem letzten Schritt durch Destillation und Kondensation zurückgewonnen und der erneuten Nutzung im Beschichtungsprozess zugeführt zu werden. Die fra-uas ist dabei für die adsorptive Aufkonzentrierung der Lösemittel verantwortlich.

Das Projekt wird durch die Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) des Landes Hessen gefördert.

In dem Forschungsprojekt RoBoCut-AR entwickeln wir gemeinsam mit dem Bremer Technologie Start-up RoBoTec PTC (www.robotec-ptc.com) ein AR-basiertes Fernservicekonzept für die vollautonome Zier- und Nutzpflanzenproduktion mit dem RoBoCut. RoBoCut Experten können durch die Echtzeit-Kollaboration mittels Video-Streams und integrierten AR-Funktionen lokale Bediener des RoBoCut aus der Ferne unterstützen. Dadurch lassen sich unnötige Reisen von Servicetechnikern reduzieren. Ebenso können kurze Ausfallzeiten sichergestellt und eine hohe Produktivität gewährleistet werden.

Das Projekt wird im Rahmen des Innovationsprogramms für Geschäftsmodelle und Pionierlösungen (IGP) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über einen Zeitraum von 24 Monaten vom 1. Oktober 2020 bis zum 30. September 2022 mit 171.300 Euro gefördert. (Förderkennzeichen: 16GP100102).

Ansprechpartner: Stefan Ohlig

Mit Augmented Reality (AR)-Technologie können Remote-Experten/-innen sich mit einem Menschen, der mit einem Smartphone oder einer AR-Brille vor Ort an einer Maschine steht, verbinden und durch Live-Video-Streams (ähnlich wie bei Skype) mit integrierten AR-Funktionen kommunizieren. Als AR-basierte Remote Dienstleistungen werden Dienstleistungen beschrieben, die sich AR-Technologie zunutze machen, um vor Ort durchgeführte Inspektionen, Wartungen, Reparaturen oder Trainings an weltweit installierten Maschinen und Anlagen aus der Ferne (remote) zu unterstützen.

In dem Forschungsprojekt Augmented Reality-basierte Remote Service Geschäftsmodelle (ARemoS) werden Gestaltungsmöglichkeiten für AR-basierte Remote Service Geschäftsmodelle erhoben und in eine Taxonomie (empirisches Klassifizierungssystem) überführt. Daraus wird eine Geschäftsmodell-Typologie (konzeptionelles Klassifizierungssystem) von Geschäftsmodellen entwickelt. Dies wird durch Interviews mit serviceverantwortlichen Mitarbeitern/-innen von möglichst vielen Maschinen- und Anlagenbauern erreicht werden.

Die Ergebnisse können in der Praxis als Instrument für die künftige Gestaltung von AR-basierten Remote Service Geschäftsmodellen eingesetzt werden.

Aktuell ist der richtige Zeitpunkt unsere Vorarbeiten in die Unternehmenspraxis zu transferieren, denn die Reisebeschränkungen durch COVID-19 führen zu massiven Einbußen im Servicegeschäft des Maschinen- und Anlagenbaus. Mit AR-basierten Remote Dienstleistungen können zudem CO2 eingespart und Arbeitsplätze durch zusätzliche digitale Dienstleistungen gesichert werden. [Das Forschungsprojekt wird durch die Förderlinie „Forschung für die Praxis 2021“ mit 40.000 EUR gefördert].

Ansprechpartner: Stefan Ohlig

Publikationen

  • Müller, M., Stegelmeyer, D., & Mishra, R., 2020. "Introducing a Field Service Platform". In: A. Ball, L. Gelman, & B. K. N. Rao (Eds.), Smart Innovation, Systems and Technologies. Advances in Asset Management and Condition Monitoring (Vol. 166, pp. 195–205). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57745-2_17
  • Ohlig, S., Stegelmeyer, D., Mishra, R., & Müller, M., 2020. "Exploring the Impacts of Using Mobile Collaborative Augmented Reality on the Field Service Business Model of Capital Goods Manufacturing Companies". In: A. Ball, L. Gelman, & B. K. N. Rao (Eds.), Smart Innovation, Systems and Technologies. Advances in Asset Management and Condition Monitoring (Vol. 166, pp. 473–484). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57745-2_40
  • Müller, M., Stegelmeyer, D., & Mishra, R., 2018. "Investigations on augmented reality based maintenance practices within SMEs". In: P. Heyns, P. Van Vuuren, G. Van Schoor, & R. Rao (Chairs), Proceedings of the 31st International Congress and Exhibition on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management: COMADEM 2018, Sun City, Rustenburg, South Africa.

  • Morschel, C. and Marschner, H., 2018. "Akustische Messungen mit Augmented-Reality",Jahrestagung für Akustik (2018), München. In: Seeber, B. (ed.), Deutsche Gesellsch. f. Akustik, pp. 585-586.

 

  • Marschner, H., Leibold, P., Pfaff, A. and Maggi, G., 2017. "Schwingungen und Geräusche". In: Breuer, B. and Bill, K. H. (eds.), Bremsenhandbuch : Grundlagen, Komponenten, Systeme, Fahrdynamik. Springer Vieweg, pp. 627-648.
  • Döring, N., 2017. "Neuartiges Verfahren zur Rückgewinnung von Lösemitteln in der Druckindustrie senkt Kohlendioxidemissionen". In: Technik & Mensch, VDI.
  • Döring, N., 2017. "Stoffliche statt energetische Nutzung von Lösemittelemissionen". In: 7. LOEWE-Fachforum „Effizienzsteigerung in der Umwelttechnik", Gießen.
  • Döring, N., 2017. "Adsorptionsprozesse zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Abluftreinigungssystemen für die Druck-/Beschichtungsindustrie". In: Energieeffiziente Abluftreinigung - Profit mit Luftreinhaltemaßnahmen, Haus der Technik Essen.
  • Marschner, H., Leibold, P., Pfaff, A. and Morschel, C., 2016. "Investigation of the interaction mechanisms of friction excited stick-slip-vibrations on the example of brake groaning and analogue vibration phenomena", Internationales μ-Symposium Bremsen-Fachtagung (2016), Bad Neuenahr. In: Breuer, B. (ed.), VDI, pp. 206-224.
  • Marschner, H., Leibold, P., Pfaff, A. and Morschel, C., 2016. "Untersuchung der Wirkmechanismen reiberregter Haft-Gleit-Schwingungen am Beispiel des Bremsenknarzens und analoger Schwingungsphänomene", Internationales μ-Symposium Bremsen-Fachtagung (2016), Bad Neuenahr. In: Breuer, B. (ed.), VDI, pp. 84-104.

Forschungsgruppe für Applied Research in Industrial Service (APPRISE)

Prof. Dr.
Dirk Stegelmeyer
Studiengangsleitung Service Engineering (Wirtschaftsingenieur Service) Bachelor, Leiter der Lehreinheit Maschinenbau
Gebäude BCN, Raum 1032

Forschungsgruppe für Energie- und Ressourceneffizienz in der Prozessindustrie

Geschäftsführender Direktor

Stellv. Geschäftsführender Direktor

Prof. Dr.
Matthias Deegener
Studiengangsleitung Informatik - mobile Anwendungen
Gebäude 1, Raum 216

Stellv. Geschäftsführender Direktor

Prof. Dr. Bernhard KupID: 4385
letzte Änderung: 01.01.2021