Forschungsprojekte an der FH Technikum Wien

Digitale Fabrik an der FH Technikum Wien

Zahlreiche Projekte an der FH Technikum Wien zeigen die Innovationskraft im Bereich der Forschung auf.

Die digitale Fabrik an der FH Technikum Wien simuliert Fertigung in der Cloud.

Das Institut für Advanced Engineering Technologies an der FH Technikum Wien entwickelte mit der digitalen Fabrik einen Pilotraum, der automatisierte Produktionsprozesse physisch aufbaut und zugleich als digitales Abbild („Digital Twin“) simuliert. Am Beispiel einer Montage von Achslagerböcken wird untersucht, wie sich durch diese sowohl reale als auch virtuelle Vernetzung unterschiedlicher Industrieroboter künftige Produktionsszenarien sicher, effizient und wettbewerbsstark gestalten lassen. „In der gesicherten Cloud tauschen die am Herstellungsprozess beteiligten Unternehmen z.B. Produkt- und Auftragsdaten aus. Gleichzeitig kommunizieren die einzelnen Fertigungssysteme und Bauteile über das Internet miteinander“, so Erich Markl, Leiter des Instituts und Projektleiter der digitalen Fabrik. „Dabei sind einzelne Produktionsschritte variabel. Hat ein Hersteller gerade eine sehr hohe Auslastung und würde sich aufgrund von Engpässen der nächste Fertigungsschritt verzögern, zieht man einfach einen anderen vor. Das Gleiche gilt, wenn eine Maschine ausfällt: Ein anderes Unternehmen in der Cloud oder eine andere Produktionsressource kann einspringen und den Fertigungsschritt mit dem gleichen Know-how vollziehen. Wenn es Unternehmen gelingt, im Zuge der Digitalisierung diese technologische Austauschbarkeit zu schaffen, sichert das selbst in hochveränderten Umfeldern die Kontinuität der Produktion“, erklärt der Institutsleiter. Führende Technologiehersteller haben für die digitale Modellfertigung Automations-Equipment im Wert von rund einer Million Euro zur Verfügung gestellt. „Dies zeigt den enormen Vertrauensvorschuss, den die Wirtschaft in unseren Weg zur digitalen Fertigung setzt“, so Markl.

Leistbare Unterstützungstechnologien auf Open-Source-Basis.

Assistive Technologien unterstützen Menschen mit körperlichen oder geistigen Behinderungen. Sie ermöglichen ihnen den Zugang zu IT-Systemen, die Kommunikation mit ihrer Umgebung und somit eine Teilhabe an der Gesellschaft. Die FH Technikum Wien macht im Rahmen ihres Forschungsschwerpunkts Embedded Systems & Cyber-Physical Systems diese Technologien Menschen über Österreichs Grenzen hinweg zugänglich. Der Fokus liegt auf Open-Source-basierten Lösungen, die im Alltag und bei der Nutzung digitaler Medien unterstützen können. Workshops und internationale Vernetzungsinitiativen bringen diese flexiblen und kostengünstigen Technologien verschiedenen Zielgruppen näher. Bislang haben bereits mehr als 200 Personen an solchen Workshops teilgenommen bzw. die Lösungen getestet und mitentwickelt, unter anderem in Mazedonien, Kenia, Simbabwe und Nepal. Die grundlegende Akzeptanz von Menschen mit Einschränkungen innerhalb der Gesellschaft spielt dabei ebenso eine Rolle: „In afrikanischen Gesellschaften ist die Integration von Menschen mit Einschränkungen teilweise noch sehr problematisch“, erklärt Projektleiter Christoph Veigl vom Institut für Embedded Systems. „Ein Kind mit Behinderung gilt manchmal als Schande, und die Bereitschaft, das Kind zu unterstützen, ist niedrig. Hier geht es um die Bewusstseinsbildung, zu der wir mit unseren Lösungen beitragen möchten.“ Im Herbst 2015 startete der Studiengang Smart Homes und Assistive Technologien – eine bisher einzigartige akademische Ausbildung, welche sowohl die Entwicklung als auch die Anwendung von Technologien für Menschen mit speziellen Bedürfnissen als zentrale Inhalte vermittelt.

Forschung an Hightech-Material für Österreichs Olympia-Rodler.

Beim Rodeln im Eiskanal entscheiden üblicherweise Tausendstelsekunden über Sieg oder Niederlage. Athlet und Material müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein. Das österreichische Rodelteam hat deshalb eine Kooperation mit der FH Technikum Wien begonnen, um zu gewährleisten, dass jedem Athleten das optimale Material zur Verfügung steht. „Die Kooperation ist auf Initiative von Rodellegende Markus Prock zustande gekommen. Wir entwickeln neue Kunststoffkufen und Sitzschalen, die auf jeden Rodler individuell abgestimmt werden“, sagt Anton Sabo, Leiter des Instituts für Biomedical, Health & Sports Engineering an der FH. Im Labor werden biometrische und biomechanische Messungen an den Athleten durchgeführt und auf deren Basis mit modernsten Simulationsprogrammen die jeweils passenden Kufen und Sitzschalen samt Aufhängungen entwickelt. Zusätzlich werden die Geräte genau unter die Lupe genommen, indem sie mit Sensoren ausgestattet werden, die jede Krafteinwirkung genau erfassen können. Die komplette Vermessung des Sportlers, die rund eine Woche dauert, dient dazu, seine Bewegungsabläufe und die sportliche Technik zu analysieren. Dabei können enorme Datenmengen zustande kommen, vor allem wenn High-Speed-Kameras zur Aufzeichnung der Bewegungen zum Einsatz kommen. Die Bauteile werden dann so entwickelt, dass sie in ihren Eigenschaften, vor allem was die Verwindungssteifigkeit angeht, perfekt mit dem Rodler harmonisieren. Damit sollen die österreichischen Rodler 2018 auch um olympische Medaillen mitfahren. Das FH-Studium Sports Equipment Technology ist international einzigartig und konzentriert sich auf die Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Sportgeräten.

Welche Eigenschaften haben künstliche Linsen als Ersatz für getrübte Augenlinsen?

Die FH Technikum Wien untersucht im Rahmen des von der Stadt Wien geförderten Projekts LOALiS (Laser and Optics in Applied Life Sciences) den Einsatz von optischen Technologien im medizinischen Umfeld. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung des Sehsinns nach der Behandlung von grauem Star. Medizinisch werden Linsentrübungen behandelt, indem durch einen Schnitt in der Hornhaut die lädierte Linse zertrümmert und entfernt wird. Danach wird eine Intraokularlinse aus Kunststoff eingesetzt. „Diese Linsen besitzen kein Akkommodationsvermögen, daher brauchen die Patienten eine Lesebrille. Multifokallinsen, die dank mehrerer Zonen verschiedene Brennweiten erlauben, vertragen nicht alle Patienten“, sagt Lukas Traxler, Projektleiter am Institut für Biomedical, Health & Sports Engineering. Die Linsen selbst sind technisch heute schon sehr ausgereift, Probleme macht meist die Biologie. „Durch den postoperativen Heilungsprozess können sich die Linsen manchmal verschieben. Eine Tatsache, die der Chirurg nicht vorhersehen kann.“ Im Projekt LOALiS werden verschiedene Intraokular-Linsendesigns getestet. Dazu wurde ein optomechanisches Modell eines menschlichen Auges konstruiert, in dem Linsen eingesetzt und getestet werden können. Linsenfehler werden so durch Wellenfrontmessungen aufgespürt und ein realistisches Bild durch die jeweilige Linse auf die Retina von Probanden projiziert, um zu testen, wie sie das erzeugte Bild sehen. Verkippungen und Verschiebungen der Linse sind ebenfalls simulierbar, sodass sich auch ein Heilungsprozess nach einer Operation nachstellen lässt. „Wir können dann sehen, wie viel Fehlplatzierung eine Linse verträgt, bevor es zu Sehproblemen kommt.“

Erstes Smart-Grids-Lehrlabor Österreichs in der ENERGYbase.

In der ENERGYbase der FH Technikum Wien eröffnete am 18. Februar 2016 das erste Smart-Grids-Lehrlabor „Smart Hybrid Energy Lab“ in Österreich. „Das Labor für intelligente Stromnetze bildet ein elektrisches Ortsnetz nach, das alle relevanten Teilnehmer des Smart Grids wie etwa eine Photovoltaikanlage, Elektroautos, Speicher, Verbraucher und Ausgleichslasten darstellt und miteinander verbindet. Es wurde für Ingenieure und Interessierte entworfen, die ihr Wissen über intelligente Stromnetze maßgeschneidert erweitern und vertiefen wollen, und ist ein wichtiger Baustein für die Energiewende. Smart-Grids-Technologien kommen so in den Unternehmen an und sind nicht nur Teil der Forschungsabteilungen“, erklärt Hubert Fechner, Institutsleiter Erneuerbare Energie. Vier Haushalte, ausgestattet mit Smart Meter und einer Photovoltaikanlage, sind die Grundpfeiler des Labors. Im elektrischen Ortsnetz des Labors kommen noch ein stellbarer Ortsnetztransformator, Speicher und eine Ladestation für Elektroautos hinzu. Ergänzt wird dies mit einem Datennetz, das die einzelnen Komponenten digital miteinander vernetzt. „Diese einzigartige Infrastruktur kann über eine zentrale elektronische Leitstelle gesteuert und vermessen werden. Die Steuerung kann über eine lokale Station oder auch über das Internet erfolgen“, erklärt Karl Knöbl, Leiter des Smart Hybrid Energy Labs. „Im Smart Grid wird kann Strom erstmals vom und zum Konsumenten fließen. Was passiert im lokalen Stromnetz, wenn Strom aus der hauseigenen Photovoltaikanlage zur Verfügung steht, der Verbrauch im Haushalt jedoch gering ist oder auch steigt? Im Labor können wir solche Situationen simulieren, die Strom- und Datenflüsse messen und visualisieren sowie Lösungen aufzeigen.“