Forschungsschwerpunkte
Bei der Abwicklung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten liegt der Fokus auf der ganzheitlichen Betrachtung der gegenständlichen Fragestellung und einem interdisziplinären Lösungsweg.
Die Forschungs- und Entwicklungsthemen im Department Automatisierungstechnik werden von den nachfolgend beschriebenen sechs Bereichen dominiert:
- Industrielle Messtechnik und Messplatzautomatisierung
- Virtuelle Methoden und Simulation in der Entwicklung mechatronischer Systeme
- Produkt-, Prozess- und Anlagenentwicklung
- Prozessoptimierung unter Verwendung von drahtlosen Kommunikationstechnologien
- Optimierung elektrischer Energieeffizienz und -autarkie
- Entwicklung von Prototypen und Demonstratoren
Für derartige Fragestellungen steht das umfassend ausgestattete Electronic Engineering and Assembly Lab zu Verfügung, das neben vielfältiger Elektronik-Messausrüstung unter anderem über einen Thermostream (- 80 °C bis + 250 °C) sowie eine Temperaturkammer und einen Klimaschrank verfügt. Die Laborausstattung deckt ein weites Feld an unterschiedlichen Messmethoden ab und ermöglicht auch Hochfrequenzmessungen bis in den GHz-Bereich (DC bis 3 GHz).
Mit den durchführbaren Leistungen werden vor allem innovative Unternehmen mit hohem Mess- und Prüfaufwand in der Qualitätssicherung angesprochen.
Die Herausforderung in der Anwendung von virtuellen Methoden und Simulationen in der Entwicklung besteht darin, die Funktion und das Verhalten von Bauteilen, Geräten bis hin zu ganzen Fabrikanlagen schon während der Konstruktion und Entwicklung simulieren und optimieren zu können.
Neben dem Maschinenbau und der Elektrotechnik finden Simulationsmodelle und Digitale Zwillinge auch vermehrt im Bereich der Energietechnik Anwendung. Dabei dienen Berechnungsmodelle zur Simulation von Energieerzeugung, -speicherung und -verbrauch als Mittel um die unterschiedlichen Systeme effizient zu vernetzen. Anhand von intelligenten Reglern basierend auf maschinellem Lernen und prädiktiven Modellen werden die Energiesysteme weiter optimiert und es wird damit nach zukünftigen Lösungen für die bevorstehende Energiewende geforscht.
3D-Modelle von Produkten bis hin zu komplexen Anlagen und Prozesssimulationen werden bereits während der Konstruktionsphase – zum Beispiel mittels einer VR-Brille – visualisiert und virtuell validiert und ermöglichen neben schnellen Ergonomie-Checks ein besseres Vorstellungsvermögen.
Auch werden Werkzeuge der Virtual Reality zur aktiven Steuerung und Visualisierung der Laborinfrastruktur eingesetzt. So kann im VR-Lab des Energy-Analytics and Solution Labs mit Hilfe einer VR-Brille das eigene sowie das Partnerlabor in Kapfenberg gesteuert werden. Zusätzlich ermöglicht die VR-Brille viele weitere innovative Möglichkeiten von der Datenvisualisierung bis hin zu virtuellen Laborführungen.
Durch das interdisziplinäre Zusammenwirken aller Fachbereiche unterstützen wir Unternehmen, die ihre Produkte einerseits optimieren und andererseits eine hohe Qualität sicherstellen wollen. Die Spanne der Kooperationspartner reicht von Produktionsbetrieben über Unternehmen mit eigener Konstruktionsabteilung bis zu Herstellern mechatronischer Systeme.
Das Department Automatisierungstechnik bietet Partnerunternehmen umfassende Unterstützung in der Produkt- und Prozessentwicklung bis hin zur Konzeptionierung und Entwicklung ganzer Anlagen an.
In initialen Beratungsgesprächen werden die Anforderungen und Ziele der Partnerunternehmen abgesteckt, definiert und einer Anforderungsanalyse unterzogen. Die Konzeptionierung und Entwicklung von Lösungen bei der Produkt-, Prozess- und Anlagenentwicklung folgt einer ganzheitlichen und interdisziplinären Betrachtung, Lösungsfindung und Umsetzung.
Das Kernelement dieses Ansatzes ist das Zusammenspiel der Fachbereiche Elektronik, Informatik, Maschinenbau, Regelungstechnik und Energietechnik.
Zur Untersuchung von automatisierten Prozessabläufen sowie Prozess- und Anlagenentwicklungen im Bereich der Handhabungstechnik stehen unter anderem zwei Industrieroboter der Firma Kuka sowie ein kollaborativer Roboter von Universal Robots im Mechanical Engineering and Robotics Lab zur Verfügung.
Eine omnipräsente Frage in der Forschung und Entwicklung an der FH CAMPUS 02 beschäftigt sich mit der Energieeinsparung durch Nutzung von Synergien.
In den meisten Unternehmen und Anlagen arbeitet eine Vielzahl von mechatronischen Systemen zumeist noch unabhängig voneinander. Durch die Verbindung der Möglichkeiten von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik sowie durch den Einsatz von intelligenter Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, werden Energieeinsparungen umgesetzt, Lastspitzen gemieden und die Netzqualität gesteigert.
Dabei dient das Labor nicht nur internen und kooperativ geförderten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, sondern ist auch ein Anlaufpunkt für steirische Wirtschaftsunternehmen für Auftragsforschung und Entwicklungstätigkeiten. Im Spannungsfeld von volatilen Energieversorgungen, Netzbetriebsweisen, Kundenerwartungen sowie technischen und regulatorischen Beschränkungen bietet das EAS-Lab die nötigen Voraussetzungen, um Meinungen in Argumente und Problemstellungen in Lösungen umzuwandeln. Das Labor stellt somit einen wichtigen Baustein für die Erarbeitung von Zukunftstechnologien und -strategien sowie Optimierungsschritten zur Umsetzung der Energiewende dar.
Neben der SPICE-Simulation von Schaltungen kann die im Electronic Engineering and Assembly Lab entwickelte Elektronik als Prototyp oder Kleinserie gefertigt werden. Zur Herstellung bzw. Bestückung und Nachbearbeitung von entsprechenden Platinen stehen unter anderem ein Bepastungstisch, ein halbautomatischer Bestückungstisch, ein SMD-Bestückungsautomat, ein Dampfphasenlötofen, sowie eine Rework-Station zur Verfügung.
Diese Fertigungslinie und die vielfältigen Bearbeitungsmöglichkeiten sind Grundlage für die effiziente Herstellung und zielführende Optimierung der mikroelektronischen Lösungen (wie z.B. Platinen).
Der mechanische Aufbau und die Umsetzung von Funktionsmustern der Prozessentwicklung erfolgen im hauseigenen Rapid Prototyping Lab sowie im Mechanical Engineering and Robotics Lab. Damit wird Unternehmen und Ausbildungsstätten die Möglichkeit geboten, ihre Ideen und Visionen in reale Prototypen umsetzen zu können. Form, Farbe und Aufbau können bereits während der Entwicklung mit einem Rapid-Prototyping-Modell geprüft werden. Dazu stehen unterschiedliche Methoden additiver Fertigung sowie ein ATOS 3D-Scanner für Reverse- Engineering-Anwendungen und eine Lasergraviermaschine mit 60 W Laserleistung von Trotec zur Verfügung.
Als Herz der Prototypen fungiert meist eine projektspezifisch im Haus entwickelte und getestete Firmware. Die programmiertechnische Umsetzung sowie die Inbetriebnahme von Funktionsmustern erfolgen unter enger Zusammenarbeit der involvierten Fachbereiche.
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CAMPUS 02 University of Applied Sciences
Department Automation Technology
Körblergasse 126, 8010 Graz