Forschung am Institut
SoKoRoMed
Soft- und Kontinuums-Robotik für medizinische Anwendungen
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder; Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Vorhaben zielt auf die Etablierung definierter Prozessketten für die Herstellung patienten- bzw. anwendungsspezifischer weicher Endeffektoren ab. Dazu werden neue Werkstoffe, geeignete Berechnungsverfahren und eine angepasste 3D-Drucktechnik entwickelt. Die Soft- und Kontinuums-Roboter (SKR) werden im Projekt konzipiert und in Kombination mit konventioneller Medizin- und Robotertechnik in einem klinischen Gesamtdemonstrator für spezifische Interventionen zur Anwendung gebracht. Über die Definition von Standards zur System- und Funktionsbeschreibung soll die klinische Translation erleichtert werden.
Förderung: Sächsische Aufbaubank - Förderbank (SAB), kofinanziert von der Europäischen Union
Projektpartner: Innovation Center Computer Assisted Surgery (ICCAS) der Universität Leipzig
Projektlaufzeit: 09/2024-06/2026
EASyQuart-Plus
Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum geothermischen Heizen und Kühlen von Stadtquartieren – Digitalisierung und Praxiswirksamkeit
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Anke Bucher
Gesamtziel des Vorhabens ist die praxiswirksame Ertüchtigung und Umsetzung von Konzepten, Workflows und Instrumentarien eines Entscheidungshilfesystems zum Heizen und Kühlen von Gebäuden und Quartieren unter Nutzung oberflächennaher geothermischer Ressourcen. Methodische Vorarbeiten für Komponenten des Systems sowie deren Validierung wurden im Vorgängervorhaben EASyQuart geleistet. Nun sollen die Entscheidungshilfen von Handlungsempfehlungen hin zu einem ganzheitlichen digitalen Instrumentarium geformt werden. Dieses basiert auf Workflows, Algorithmen, Schnittstellen und Softwarekomponenten, die in einer frühen Phase der Planung von Gebäude- und Quartiersprojekten für Machbarkeitsstudien und auch im eigentlichen Dimensionierungsprozess zum Einsatz kommen.
Förderung: BMWK
Projektpartner:geoENERGIE Konzept GmbH; heatbeat engineering GmbH; Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Department Umweltinformatik und Department Monitoring- und Erkundungstechnologien; Universität Leipzig, Institut für Kommunikations- und Medienwissenschaft, Professur für Online-Kommunikation
Projektlaufzeit: 01/2024 – 12/2026
REFRAME
Ressourceneffiziente und sicherere Fahrräder für erhöhte Belastungsanforderungen durch präzise digitale Modelle und Evaluierung durch reale Belastungsmessungen
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Ziel des Projekts REFRAME ist es, mit Hilfe messdatenverifizierter digitaler Modelle die Digitalisierung der Fahrradentwicklung voran zu treiben und somit zukunftsfähig zu machen.
Förderung: Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kunst und Tourismus (SMWK)
Projektlaufzeit: 10/2023 - 12/2024
ExSaZell
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll ein neuartiger, mehrschichtiger Sandwichaufbau von thermoplastischen Wabenkernstrukturen entwickelt werden. Die Auslegung und Optimierung dieser neuartigen Zellwandstrukturen erfolgt dabei simulativ. Mit Hilfe verschiedener Methoden zur Dichtereduktion sollen die sandwichartig aufgebauten Zellwände zudem fertigungstechnisch umgesetzt, systematisch in Hinblick auf Material- und Prozessparameter untersucht und mit bestehenden Wabenstrukturlösungen verglichen werden. Durch Verwendung von rezyklierten, thermoplastischen Werkstoffen in Verbindung mit der neu entwickelten Mehrlagenwabenstruktur aus einem Material ließen sich zudem deutlich nachhaltigere und biegesteifere Sandwichstrukturen kostengünstig und großindustriell herstellen.
Förderung: ZIM
Projektlaufzeit: 05/2023 - 11/2025
BeCoLe
Präventive Hygienemaßnahmen: Luftentkeimung mittels UVC-Technologie
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Im Rahmen der SARS-CoV-2-Pandemie müssen insbesondere Einrichtungen des Gesundheitswesens auch während strenger Schutzmaßnahmen geöffnet bleiben. Um zu verhindern, dass diese Orte für eine weitere Zunahme des Infektionsgeschehens verantwortlich sind, werden innovative Hygienekonzepte benötigt.
Förderung: BMBF
Projektlaufzeit: 07/2022 - 06/2025
PRINTCAP
Next Generation of 3D Printed Structural Supercapacitors
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Vorhaben Printcap widmet sich der Entwicklung von effizienten, leichten und langlebigen Energiespeicherlösungen für CO2-freien Mobilitätssysteme. Die zu erforschenden Lösungen, die auf der Kombination von Superkondensatoren (Supercaps, SC) und Verbundwerkstoffen beruhen, haben das Potential zu Durchbruchsinnovationen auf dem Gebiet der Elektromobilität. Die Synergie von Superkondensatoren und Verbundwerkstoffen zielt darauf ab, Gewicht und Platzbedarf für Energiespeicher drastisch zu reduzieren. Die Entwicklungsarbeiten erfolgen in Zusammenarbeit mit Thales R&T, Nawa Technologies (beide Frankreich) und der TU Dresden.
Förderung: SAB/EU (M-Era.net)
Projektlaufzeit: 06/2022 - 05/2025
ElVis
Entwicklung und Erprobung ultraleichter Verbundstrukturen mit integrierter elektrischer Speicherfunktion
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Im Rahmen des Luftfahrtforschungs- und -technologie (LuFo VI)-Vorhabens „Entwicklung und Erprobung ultraleichter Verbundstrukturen mit integrierter elektrischer Speicherfunktion“ (Elvis) entwickelt die HTWK zusammen mit der TU Dresden und dem Fraunhofer IWS Dresden sogenannte Struktur¬batterien. Dabei handelt es sich um multifunktionale Werkstoffe, die sowohl eine hohe Tragfähigkeit aufweisen als auch als Batterie agieren. Strukturbatterien können perspektivisch dem elektrischen Fliegen zum Durchbruch verhelfen. Das Ziel von Elvis besteht in der Entwicklung, Auslegung und Erprobung von flexiblen Energiespeicher-Tapes und deren Weiterverarbeitung zu einer neuen Generation von Leichtbaustrukturen.
Förderung: BMWK
Projektlaufzeit: 05/2022 - 04/2025
EuReCOMP
European recycling and circularity in large composite components
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
EUReCOMP zielt darauf ab, nachhaltige Methoden für das Recycling und die Wiederverwendung von Verbundwerkstoffen bereitzustellen, die aus Komponenten stammen, die in verschiedenen Branchen wie der Luftfahrt und der Windenergie verwendet werden. Die wichtigsten Wege zur Verwirklichung im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sind: i) Reparatur, Wiederverwendung und Neugestaltung von Komponenten aus ausgedienten Großserienprodukten und ii) Recycling und Rückgewinnung der in diesen Bauteilen verwendeten Materialien. Auf diese Weise wird die Abfallmenge verringert und die Umwandlung in Produkte mit hoher Wertschöpfung erreicht.
Förderung: EU Horizon Europe
Projektlaufzeit: 04/2022 - 03/2026
ProMatFuture
Stärkung der Werkstoffforschung im Maschinenbau
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Vorhaben ProMatFuture dient der weiteren Verstetigung der Werkstoffforschung an der HTWK im Sinne der Innovationsstrategie des Freistaates Sachsen. Es ist strategisch geplant, in der Projektlaufzeit insgesamt zwei anwendungsorientierte Forschungsprojekte vorzubereiten und einzureichen. Zudem soll das Profil des Kompetenzzentrums für Werkstoffforschung gezielt durch weitere Maßnahmen gestärkt werden.
Förderung: SMWK
Projektlaufzeit: 2022
Mehrdimensionale und skalenübergreifende Werkstoffforschung
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Im Rahmen der Großgeräte-Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erhält die HTWK Leipzig ab Januar 2022 rund eine Million Euro. Davon werden unter anderem ein Rasterelektronenmikroskop und ein Computertomograph finanziert. Diese Großgeräte erweitern das Spektrum des 2021 gegründeten Kompetenzzentrums für Werkstoffforschung an der HTWK und ermöglichen erkenntnisorientierte Forschungsprojekte im Bereich der Materialwissenschaften. Mit Hilfe des REM erfolgt die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Gefüge, Mikrostruktur und den technisch relevanten Eigenschaften von Baustoffen, Metallen und Faserverbunden. Der CT ermöglicht dreidimensionale Mikrostrukturanalysen mit Auflösungen bis in den Submikrobereich und wird mit zwei In-situ-Prüfvorrichtungen ausgestattet.
Förderung: DFG
Projektlaufzeit: 01/2022 - 12/2026
Projektseite Mehrdimensionale und skalenübergreifende Werkstoffforschung ↗
MeHodE
Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Auslegung und Optimierung von Hochleistungsprodukten durch digitalisierte Entwicklungsprozesse
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Für die digitale Darstellung des Entwicklungsprozesses von Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen werden in dem Vorhaben selbstlernende Methoden und ein virtueller Zwillingsansatz miteinander kombiniert. Hierfür werden neue softwarebasierte Lösungen entwickelt, die für den gesamten Konstruktionsprozess inclusive Recycling tauglich sind.
Förderung: HTWK Promotionsstipendium
Projektlaufzeit: 06/2021 - 05/2025
EnamiPro
Experimentelle und numerische Analyse von Mehrfach-Impact-Problemen bei Faserverbund-Leichtbaustrukturen
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Für Faserverbundwerkstoffe in sicherheitsrelevanten Strukturkomponenten, etwa im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrt, müssen sogenannte Sicherheitsnachweise geführt werden. Im Projekt Enamipro werden häufige, zeitlich aufeinanderfolgende Crash- und Impactereignisse experimentell und numerisch untersucht.
Förderung: SAB
Projektlaufzeit: 04/2021 - 03/2022
siBUS
Sicheres, intelligentes Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung – Validierung des technisch-wirtschaftlichen Potenzials und Umsetzungsvorbereitung
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner, Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Im Rahmen aktueller und vorhergehender FuE-Projekte wurde siBUS, das sichere, intelligente Bewegungsunterstützungssystem, entwickelt. Es hilft Senioren in häuslicher Umgebung bei der Überwindung von Treppen. Im Rahmen der SAB-Validierungsförderung soll es nun validiert und für einen Markttransfer vorbereitet werden.
Förderung: Validierungsförderung des Freistaats Sachsen
Projektlaufzeit: 04/2021 – 09/2022
iClimaBuilt
Functional and advanced insulating and energy harvesting/storage materials across climate adaptive building envelopes
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Projekt iClimaBuilt widmet sich der Entwicklung intelligenter Leichtbaumaterialien für den Bausektor und Technologien zur Integration von Energiespeicher- und Energierückgewinnungssystemen in Gebäudehüllen.
Förderung: EU Horizon 2020
Projektlaufzeit: 03/2021 - 02/2025
HTWK-Projekt | Simulation von Raumluftströmungen und Luftqualität
Infektionsrisiko in Innenräumen punktgenau berechnen
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder hat ein Simulationsmodell zur örtlich und zeitlich aufgelösten Viruskonzentration durch Luftströmungen in geschlossenen Räumen entwickelt. Mit diesen neuen Berechnungsansätzen kann das Infektionsrisiko jeder Einzelperson in Innenräumen besser nachvollzogen werden und so ein wichtiger Beitrag zur Bekämpfung von Pandemien geleistet werden.
Projektzeit: 03/2021
EsSENce
High-performance carbon-based composites with smart properties for advanced sensing applications
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das EU-Projekt EsSENce hat sich zum Ziel gesetzt, neuartige Hochleistungs-Verbundwerkstoffe unter Verwendung von kohlenstoffbasierten Nanomaterialien (z.B. Graphen oder Carbon Nanotubes) für Anwendungen im Maschinen- und Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen sowie in der Medizintechnik zu entwickeln.
Förderung: EU Horizon 2020
Projektlaufzeit: 10/2020 - 09/2024
RegioZukunft:Wärme
Grüne Wärme – Wärmeversorgung der „Stadt der Zukunft“ und der Region im Kontext von Transformation und Adaption
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Anke Bucher
Für die Energiewende: Die Bündnispartner werden in der Region Borna-Leipzig-Bitterfeld ein Zukunftskonzept für Wärmewende und Sektorkopplung entwickeln. Ökonomisch effiziente, ökologisch nachhaltige, sozial verträgliche und versorgungssichere Konzepte zur Wärme- und Kälteversorgung von Städten und Stadtregionen sind das Ziel des Projektes.
Förderung: BMWi
Projektpartner: Netzwerk Energie & Umwelt e.V., Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
Projektlaufzeit: 09/2020 - 05/2021
Weitere Informationen: https://regiozukunftwaerme.info/
Untersuchungen zur Konstruktion von Bewegungsunterstützungssystemen für Treppenüberwindungsvorgänge
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Ziel des Promotionsvorhabens ist es, die Konstruktion von Bewegungsunterstützungssystemen zu erforschen, welche insbesondere für die Treppenüberwindung geeignet sind. Dabei soll während des Vorhabens ein System entwickelt werden, welches vorrangig für Senioren konzipiert ist. Aufzüge oder Treppenlifte substituieren im Vergleich zu einem Bewegungsunterstützungssystem die Restmotilität von bewegungseingeschränkten Senioren, wodurch sich ihr Gesundheitszustand mangels Training weiter verschlechtert.
Förderung: ESF Promotionsstipendium
Projektlaufzeit: seit 01/2020
Projektbearbeiter: M. Eng. Max Böhme
Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner (HTWK Leipzig), Prof. Dr.-Ing. Marc Kraft (Technische Universität Berlin)
Aufbau interdisziplinärer Test- und Demonstrationslabore
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Ziel: Entwicklung eines interdisziplinären Konzepts zur funktionellen Umsetzung von Bewegungsunterstützungssystemen. Dies beinhaltet die konstruktive Umsetzung eines zweiten Demonstratorkonzeptes sowie dessen Aufbau und Konzepte zum Funktionsnachweis.
Ergebnisse: zweiter Prototyp für beide Beine zur Bewegungsunterstützung beim Überwinden von Treppen; biomechanische Verifikation des ersten Demonstrators (in Kooperation mit der Universität Leipzig, Abteilung Biomechanik); Erstellung von Simulationsmodellen für den Funktionsnachweis (in Kooperation mit der Politecnico di Torino (Turin, Italien)
Förderung: SAB, SMWK
Projektlaufzeit: 01/2020 - 12/2020
EASyQuart
Energieeffiziente Auslegung und Planung dezentraler Versorgungsnetze zum Heizen und Kühlen von Stadtquartieren unter Nutzung des oberflächennahen geologischen Raumes
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Anke Bucher, Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Ziel ist die Entwicklung eines standortbasierten Entscheidungshilfesystems zum Heizen und Kühlen von Stadtgebieten mit oberflächennahen geothermischen Ressourcen.
Förderung: BMWi
Projektpartner: geoENERGIE Konzept GmbH Freiberg, UFZ | Helmholtz Zentrum für Umweltforschung
Projektlaufzeit: 10/2019 – 03/2023
NextTec
Teilvorhaben: Numerische Simulation und Bewertung von Bewegungsabläufen bei Handhabungsprozessen
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Im BMWi-Projekt NextTec „Identifikation, Evaluation und Selektion von Produktionstechnologien der nächsten Generation mit dem Potential für eine signifikante Steigerung der Durchsatzraten in der PV-Produktion" sollen neue, evolutionäre und disruptive Technologieansätze zur Erreichung einer signifikanten Steigerung der Durchsatzraten für ihren Einsatz in der Silizium-Solarzellen-Produktion untersucht werden.
Förderung: BMWi
Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)
Projektlaufzeit: 05/2019 – 04/2022
KI.XOSKELETT
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Ziel: Die Konzeption der weiteren Entwicklung des Bewegungsunterstützungssystems soll im Gespräch mit der Öffentlichkeit entstehen, um so partizipativ zu entwickeln. Ausstellungen sollen als Raum zum unvoreingenommenen Kennenlernen, Ausprobieren, Diskutieren und Meinung bilden dienen, wobei zusätzlich ein Verständnisaufbau über KI erfolgen soll.
Ergebnisse: Ausstellungen des ersten Demonstrators des Bewegungsunterstützungssystems in Köln, Leipzig, Berlin und Essen; wichtiges Feedback von Senioren für die Weiterentwicklung des Bewegungsunterstützungssystems
Förderung: Wissenschaft im Dialog gGmbH
Projektlaufzeit: 03/2019 - 12/2020
Projektleiter: M.Eng. Max Böhme
Weitere Infos auf Hochschulwettbewerb 2019 ↗
MagPV
Magnetfeldbasierte Prüfung von PV-Anlagen | Simulation des Magnetfeldes
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Stephan Schönfelder
Im ZIM-Projekt MagPV soll ein neuartiges magnetfeldbasiertes Verfahren, inklusive entsprechender Messtechnik und Auswertung, für die Prüfung von installierten Photovoltaikanlagen entwickelt werden. Dafür wird ein leichtes portables Messgerät konstruiert, welches der Prüfer manuell über die Moduloberfläche streicht.
Förderung: ZIM des BMWi
Bewegungsunterstützungssysteme für den Einsatz in Rehabilitation und Pflege älterer Menschen (BuS)
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner, Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Ziel: Entwicklung eines interdisziplinären Konzepts zur funktionellen Verifikation von Bewegungsunterstützungssystemen sowie konstruktive Umsetzung und Aufbau des Konzeptes.
Ergebnisse: Aufbau und Konstruktion eines „mechatronischen Beins“ als Prüfstand
Förderung: SAB, SMWK
Projektlaufzeit: 08/2019 - 12/2019
Entwicklung minimal aktuierter, intelligenter Systeme zur intuitiven Bewegungsunterstützung
♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner, Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Ziel: Im Projekt sollen exoskelettale Bewegungsunterstützungssysteme partizipativ entwickelt werden, welche Senioren beim Bewältigen alltäglicher Hürden, wie dem Treppensteigen, helfen. Durch Ermittlung des biomechanischen Unterstützungsbedarfes und der simulationsgestützten Konzeptuntersuchung sollen erste Demonstratoren aufgebaut werden.
Förderung: Europäischer Sozialfond (ESF)
Projektlaufzeit: 10/2016 - 07/2019
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