Bionische Oberflächen, flexible Produktion und der kleinste Transistor der Welt

KIT –  Hannover Messe 2021

Eine von Pflanzen inspirierte Antireflexfolie, ein flexibles Produktionssystem für individualisierte Produkte und ein digitaler Montageassistent. Der kleinste Transistor der Welt und klimaneutrale synthetische Kraftstoffe. Diese und weitere Forschungs- und Innovationsthemen stellt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) auf der Hannover Messe 2021 vor. Bei der digitalen Veranstaltung vom 12. bis zum 16. April präsentiert das KIT ausgewählte Highlights an den virtuellen Ständen „Future Hub“ und „Energy Solutions“.

Einen Überblick bieten die beiden Live-Streams:
13. April 2021 11:00 Uhr-11:25 Uhr zum „Future Hub“
14. April 2021 10:30 Uhr-10:55 Uhr zu den „Energy Solutions“.

Eine von Pflanzen inspirierte Antireflexfolie, ein flexibles Produktionssystem für individualisierte Produkte und ein digitaler Montageassistent. Der kleinste Transistor der Welt und klimaneutrale synthetische Kraftstoffe. Diese und weitere Forschungs- und Innovationsthemen stellt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) auf der Hannover Messe 2021 vor. Bei der digitalen Veranstaltung vom 12. bis zum 16. April präsentiert das KIT ausgewählte Highlights an den virtuellen Ständen „Future Hub“ und „Energy Solutions“. Einen Überblick bieten die beiden Live-Streams am 13. April 2021 von 11:00 Uhr bis 11:25 Uhr zum „Future Hub“ und am 14. April von 10:30 Uhr bis 10:55 Uhr zu den „Energy Solutions“.

Videos, Fotos und weitere Informationen zu allen Exponaten des KIT auf der Hannover Messe 2021 finden Sie in der digitalen Pressemappe: https://www.sek.kit.edu/hannovermesse2021

„Ob bei Megatrends wie der Digitalisierung oder bei der Umstellung auf eine klimaschonende Produktion – die Welt der Industrie befindet sich im Umbruch. Bei der Hannover Messe stellen wir in diesem Jahr Entwicklungen vor, mit denen wir diesen Wandel aktiv mitgestalten können“, sagt der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka. „An zwei virtuellen Ständen präsentieren wir dabei Technologien, Verfahren und Projekte, die alle eines deutlich machen: Eine resiliente und innovative Industrie lebt von der Pionierarbeit der Forscherinnen und Forscher – und hier leisten wir einen entscheidenden Beitrag.“

Zum Auftakt der Hannover Messe 2021 wird Professor Holger Hanselka gemeinsam mit Bundesforschungsministerin Anja Karliczek und weiteren Teilnehmenden aus Politik und Wirtschaft am Montag, 12. April, von 17:00 bis 18:00 Uhr bei der Night of Innovations zum Thema „Kreislaufwirtschaft – Von der Idee zur Umsetzung“ auf dem Podium sein. (https://www.hannovermesse.de/veranstaltung/night-of-innovations-kreislaufwirtsch…)

Das KIT im „Future Hub“

Live-Stream mit Kurzpräsentation der Themen am 13. April 2021 von 11:00 Uhr bis 11:25 Uhr.
Weitere Informationen: https://www.hannovermesse.de/veranstaltung/forschung-und-innovation-am-karlsruhe…

Industrie 4.0: Flexibles Produktionssystem für Variantenvielfalt

Ob Autoausstattung oder Sportschuh – individuell gestaltete hochwertige Industrie- und Konsumgüter in kleineren Stückzahlen wirtschaftlich und konkurrenzfähig herzustellen, erfordert flexible Fertigungsprozesse. Die Wertstromkinematik ermöglicht es, die hohe Produktivität und Genauigkeit von Spezialmaschinen mit der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Industrierobotern zu vereinen. Dieses innovative Produktionssystem fokussiert auf die Abbildung ganzer Produktionsflüsse durch einheitliche Standardkinematiken, die sich frei im Raum positionieren und für eine höhere Steifigkeit und Genauigkeit bei Bedarf koppeln lassen. Damit sind sie geeignet für vielfältige Prozessaufgaben, von Handling über beispielsweise Zerspanung und Montage bis Qualitätssicherung.

Dieses Thema wird Professor Jürgen Fleischer, Leiter des Instituts für Produktionstechnik am KIT, bei der Presse-Highlight-Tour der Hannover Messe am Donnerstag, 8. April, von 11:00 bis 13:00 Uhr, vorstellen. (https://www.hannovermesse.de/de/presse/pressetermine/presseterminkalender)

Video „Wertstromkinematik: Innovative und wandlungsfähige Produktion“:
https://www.youtube.com/watch?v=rfCBXFJD1Gc

Video „Produktionssysteme neu gedacht: Das Konzept der Wertstromkinematik“ (Interview mit Professor Jürgen Fleischer):
https://www.youtube.com/watch?v=kXbOdVEOQTg

Bionische Oberflächen: Von der Natur inspirierte Nano- und Mikrostrukturen

Die Natur hat oft die besten Ideen. So haben im Lauf der Evolution viele Pflanzen und Tiere nano- und mikrostrukturierte Oberflächen mit faszinierenden Eigenschaften entwickelt. Die Bionik imitiert sie und macht sie technisch nutzbar: Nach dem Vorbild des weißen Käfers Cyphochilus insulanus bildet ein nanostrukturierter Polymerfilm eine strahlend weiße Beschichtung für verschiedene Produkte. Ein von Wasserpflanzen inspirierter Nanopelz mit speziell angeordneten Strukturen auf einer Kunststofffolie trennt Öl und Wasser effektiv und macht es möglich, Ölteppiche auf Gewässern schnell und umweltverträglich zu beseitigen.

Video „Von Käfern lernen: Oberflächen nach dem Vorbild der Natur“:
https://www.youtube.com/watch?v=I1JkhYU1hXQ

Video „Bionische Oberflächen“ (Interview mit Professor Hendrik Hölscher):
https://www.youtube.com/watch?v=8LZg53K5oy0

Antireflexfolie: Entspiegelte Oberflächen nach dem Vorbild von Pflanzen

Auch diese Innovation ist von der Natur inspiriert: Das Spin-off des KIT Phytonics präsentiert eine Antireflexfolie, die auf Oberflächen den samtig matten Farbeindruck von Blütenblättern erzeugt. Auf Fotografien, Anzeigetafeln, Möbelstücken, Verpackungen, Fassaden und Solarmodulen kann die Folie die Reflexion für alle Wellenlängen und Einfallswinkel des Lichts fast vollständig unterdrücken. Dies führt bei Solarmodulen zu einer Ertragssteigerung von bis zu zehn Prozent. Die im Rolle-zu-Rolle-Verfahren gefertigte Folie ist kostengünstig, mechanisch flexibel und widerstandsfähig gegenüber Umwelteinflüssen.

Video „Von Pflanzen inspirierte Antireflexfolie entspiegelt Oberflächen“:
https://www.youtube.com/watch?v=SwEpXVZ276s

Künstliche Intelligenz: Kamerabasierte Spindelüberwachung

Werkzeugmaschinen müssen regelmäßig gewartet werden, defekte Bauteile müssen rechtzeitig ausgetauscht werden. Ein intelligentes Kamerasystem zur Quantifizierung von Oberflächendefekten auf Kugelgewindetrieben, wie sie beispielsweise in Drehmaschinen zur Präzisionsführung bei der Herstellung von zylindrischen Bauteilen eingesetzt werden, erlaubt eine bildbasierte, direkte Überwachung der Spindeloberfläche. Es besteht aus einem an der Kugelgewindetriebmutter angebrachten Kamerasystem mit Beleuchtung, kombiniert mit einem auf Bilddaten trainierten Modell des Maschinellen Lernens.

Video „Kamerabasierte Spindelüberwachung: Lernendes Modell zur Verschleißquantifizierung“:
https://https://youtu.be/j6xOo3F5Mys

Digitaler Montageassistent: Automatisierte KI-gestützte Objekterkennung

Das aus dem KIT hervorgegangene Start-up Kimoknow hat eine Technologie entwickelt, mit der maschinelles Sehen für alle zugänglicher wird, vor allem dort, wo es bislang nicht wirtschaftlich war. So ermöglicht beispielweise der digitale Montageassistent „KIMO“ eine effizientere Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Mittels AR-Brille und Objekterkennung unterstützt er Fachkräfte bei der Montage komplexer Geräte, macht den Prozess effizienter und erhöht die Qualität der Produkte. Um das System zeit- und kostensparend für die Erkennung von Objekten zu trainieren, greift Kimoknow auf Bilddaten aus computerunterstützten Entwicklungsprozessen (CAD) und aus dem Product Lifecycle Management (PLM) zurück. Der Aufwand wird somit erheblich reduziert und ermöglicht weit vielfältigere Anwendungen als bisher.

Video „Digitaler Montageassistent: Automatisierte KI-gestützte Objekterkennung für effiziente Montage“:
https://www.youtube.com/watch?v=dIaM8HzV7eg

Das KIT bei den „Energy Solutions“

Live-Stream mit Kurzpräsentation am 14. April von 10:30 Uhr bis 10:55 Uhr
Weitere Informationen: https://www.hannovermesse.de/veranstaltung/energy-solutions-vom-karlsruher-insti…

reFuels: Kraftstoffe für CO2-neutrale Mobilität

Alle Fahrzeuge mit regenerativen Kraftstoffen betanken zu können, um zügig eine ergänzende Lösung für eine CO2-neutrale Mobilität bereitzustellen – darauf zielt die Forschungsinitiative reFuels. Sie beschäftigt sich mit der Zusammensetzung, Herstellung und Nutzung von regenerativen Kraftstoffen und nutzt dazu innovative Infrastrukturen: Für das bioliq®-Verfahren, mit dem sich hochwertige Kraftstoffe aus biogenen Roh- und Reststoffen, beispielsweise Stroh, herstellen lassen, existiert am KIT bereits eine Anlage, die Ottokraftstoffe liefert. Das weltweit einzigartige Energy Lab 2.0 am KIT verbindet modernste Technologien zur Erzeugung und Nutzung elektrischer, thermischer und chemischer Energie wie Gasturbinen, Power-to-Methan und Wasserelektrolyse; zudem produziert es unterschiedliche Kraftstoffkomponenten.

Video „Regenerative Kraftstoffe als Baustein einer CO2-neutralen Mobilität“:
https://www.youtube.com/watch?v=-F5IjqE6bKQ&list=PLk9Jc1t-Cx0VgRdoq1E2ZbpbRV…

Energieeffizienz: Weltkleinster Transistor mit enormem Potenzial

Ob in Rechenzentren, PCs, Smartphones oder eingebetteten Systemen für verschiedene Anwendungen vom Haushalt bis zur Medizintechnik – zentrales Element der digitalen Datenverarbeitung ist der Transistor. Der kleinste Transistor der Welt schaltet Strom über die kontrollierte reversible Bewegung eines einzigen Atoms. Dieses quantenelektronische Element ermöglicht Schaltenergien, die um einen Faktor 10 000 unter denen herkömmlicher Siliziumtechnologien liegen. Dabei arbeitet der Einzelatom-Transistor bereits bei Raumtemperatur. Er funktioniert in einem Gel-Elektrolyten, der die Vorteile eines Feststoffs mit den elektrochemischen Eigenschaften einer Flüssigkeit vereint. Mit diesem winzigen Transistor als Funktionselement ließe sich die Energieeffizienz der digitalen Datenverarbeitung enorm erhöhen.

Resilienz: Digitale Netzteile für eine längere Lebensdauer und Zuverlässigkeit

Vom Ladegerät für das Smartphone bis hin zur Ladestation für das Elektroauto: Schaltnetzteile sind bei der Stromversorgung von Elektrogeräten allgegenwärtig. Die neu entwickelten digitalen Netzteile eignen sich dank der genauen und flexiblen Regelung besonders gut für industrielle Anwendungen mit hohen Dynamikanforderungen. Ein neues Modulationsverfahren zur digitalen und hochdynamischen Steuerung von Netzteilen erlaubt den Einsatz von Folienkondensatoren bei nur geringfügig vergrößertem Bauraum. Die Langlebigkeit der Folienkondensatoren senkt die Ausfallquote der Schaltnetzteile und erhöht mithin die Nutzungsdauer der Endgeräte. Über einen Online-Monitor lassen sich die Netzteile zur Fernwartung oder Ferndiagnose in das Internet der Dinge integrieren. Digitale Netzteile bringen damit die Industrie 4.0 voran.

greenventory: Inventarisierung und Optimierung von Energiesystemen

Mit der von dem Start-up greenventory entwickelten Software lassen sich Energieversorgungs- und Klimaschutzkonzepte, beispielsweise für Produktionsstandorte, Händlernetze oder Quartiere, deutlich schneller und hochwertiger als bisher erstellen. Die Software bietet Unternehmen und Städten die für eine vorausschauende Planung erforderliche räumlich und zeitlich hochaufgelöste Datenbasis. Diese enthält alle energierelevanten Gebäudeparameter und bezieht die Netzinfrastruktur sowie Potenziale für Windkraft- und Photovoltaikanlagen ein. In einer ganzheitlichen Systemanalyse betrachtet die Software Wärme, Strom und Mobilität gemeinsam. Mit greenventory gelangen neueste energiewirtschaftliche Erkenntnisse direkt zu Anwenderin oder Anwender.

Video „greenventory: Software zur Inventarisierung von Energiesystemen“:
https://www.youtube.com/watch?v=ZX2bbdfmj7k

Das KIT an weiteren virtuellen Ständen

Verfahren zur formatflexiblen Batteriezellstapelbildung am virtuellen Stand von Siemens

Am virtuellen Stand der Siemens AG präsentiert das KIT eine neue Lösung für die Batterieproduktion: Mit dem Verfahren Coil2Stack lassen sich Batteriezellstapel effizient, präzise und flexibel herstellen. Eine neu gestaltete Produktionsanlage mit verfahrbaren Achsen fördert, schneidet und handhabt Elektroden- und Separatorblätter variabler Breiten und Längen und stapelt sie präzise und beschädigungsfrei aufeinander. Das Verfahren beschleunigt den Produktionsprozess und macht die Produktionslinie unabhängig von Formaten. Coil2Stack erlaubt auch stufenförmige Zellstapel, was die Integration in Produkte – beispielsweise Notebooks – erheblich erleichtert.

Transformations-Hub Elektromobilität im Baden-Württemberg-Pavillon

Bereit für den Einstieg in die Elektromobilität: Das wbk Institut für Produktionstechnik des KIT präsentiert im Baden-Württemberg-Pavillon die drei Forschungsprojekte SmartBatteryMaker, Fit4E und Ausbildungsfabrik Statorfertigung des Transformations-Hub Elektromobilität. Diese kombinieren flexible Lösungsansätze und bedarfsgerechte Schulungsmodelle, um es insbesondere Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus zu ermöglichen, den Wandel hin zur Batterie-, Brennstoffzellen- und E-Motoren-Produktion erfolgreich zu gestalten.

Das KIT im Konferenzprogramm: Vortrag zur industriellen Transformation

Am 14. April 2021 von 9:30 Uhr bis 10:00 Uhr hält der Vizepräsident des KIT für Innovation und Internationales, Professor Thomas Hirth, im Smart Industries Channel den Vortrag „Industrielle Transformation – Klimaschutz und Ressourceneffizienz“.

Videos, Fotos und weitere Informationen zu allen Exponaten des KIT auf der Hannover Messe 2021 finden Sie in der digitalen Pressemappe: https://www.sek.kit.edu/hannovermesse2021

Weitere Informationen:

Hannover Messe 2021: https://www.hannovermesse.de

KIT im „Future Hub“: https://www.hannovermesse.de/exhibitor/karlsruher-institut-fur-technologie/C5100…

KIT bei den „Energy Solutions“: https://www.hannovermesse.de/exhibitor/karlsruher-institut-fur-technologie/N1458…

Informationen zur Akkreditierung: https://www.hannovermesse.de/de/presse/akkreditierung/index-4
(or)

Das Foto steht unter https://www.kit.edu/downloads/pi_bilder/2021_027_Hannover Messe 2021_Bionische Oberflaechen flexible Produktion und der kleinste Transistor der Welt.jpg zum Download bereit und kann angefordert werden unter: presse@kit.edu oder +49 721 608-41105.

Die Verwendung des Bildes ist ausschließlich in dem oben genannten Zusammenhang gestattet.

Kontakt für diese Presseinformation:

Margarete Lehné, stellv. Pressesprecherin, Tel.: +49 721 608-41157, E-Mail: margarete.lehne@kit.edu

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: https://www.kit.edu/kit/presseinformationen.php

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Margarete Lehné, stellv. Pressesprecherin, Tel.: +49 721 608-41157, E-Mail: margarete.lehne@kit.edu

Originalpublikation:

https://www.kit.edu/kit/pi_2021_027_hannover-messe-2021-bionische-oberflachen-fl…

Weitere Informationen:

http://www.sek.kit.edu/hannovermesse2021

Weitere Informationen:
Hannover Messe 2021: www.hannovermesse.de
KIT im „Future Hub“: www.hannovermesse.de/exhibitor/karlsruher-institut-fur-technologie/C510055
KIT bei den „Energy Solutions“: www.hannovermesse.de/exhibitor/karlsruher-institut-fur-technologie/N1458307
Informationen zur Akkreditierung: www.hannovermesse.de/de/presse/akkreditierung/index-4