Forschung

16 Forschungscluster entstehen auf dem RWTH Aachen Campus.
Zu den sechs Startclustern zählen

  • Cluster Biomedizintechnik
  • Cluster Nachhaltige Energie
  • Cluster Photonik
  • Cluster Produktionstechnik
  • Cluster Schwerlastantriebe
  • Cluster Smart Logistik

Diese bilden den inhaltlichen Rahmen für die langfristige Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Jedem Cluster ist ein Baufeld zugeordnet. Auf einem Baufeld werden mehrere Gebäude mit der notwendigen Forschungsinfrastruktur und Büroflächen sukzessive realisiert.

Die einzelnen Cluster sind organisatorisch in Center unterteilt. Die Center sind in den Clustergebäuden verortet. Sie bilden die operativen Einheiten. In diesen Centern wird eine spezifische, relevante Fragestellung mit einem visionären Lösungsansatz beforscht. Ein Center ist somit der Anknüpfungspunkt für das Engagement potenzieller Mitglieder aus Wissenschaft und Wirtschaft. Diese Akteure richten die Center thematisch gemeinsam aus.

Ein gemeinsames Dach und moderne Clustergebäude garantieren ein optimales Umfeld für Innovationen: Hier entstehen Hot Spots der Forschung und des Wissens mit qualifizierten Experten sowie leistungsfähigen Versuchseinrichtungen.

Die RWTH Aachen University erweitert mit dem Campus-Projekt ihr klassisches Betätigungsfeld von der Grundlagen- bis zur Anwendungsforschung. Sie kann sich jetzt in noch größerem Umfang den Herausforderungen der Megatrends widmen.

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Prof. Thomas Schmitz-Rode, Clusterleiter

Das Cluster Biomedizintechnik ist spezialisiert auf die Erforschung und Entwicklung von integrativen Methoden und Produkten für Diagnostik und Therapie. Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft erarbeiten Innovationen für die

  • Klinische und Experimentelle Bildgebung,
  • Bildgeführte Therapie,
  • Organunterstützung,
  • Personal Health Care,
  • Tissue Engineering,
  • Personalisierte Medizintechnik und
  • Pharmazeutische Produktentwicklung.

Herz-Kreislauf-, Lungen- und Tumorerkrankungen nehmen in der alternden Bevölkerung stetig zu. Der Bedarf steigt an

  • Implantaten,
  • intelligenten Organ-Unterstützungssystemen und
  • nebenwirkungsarmen pharmazeutischen Therapien.

Rein technische Lösungen stoßen in ihrer Funktionalität und Einsatzdauer an ihre Grenzen. Die Verbindung der klassischen Ingenieurwissenschaften mit biologischem, produktions- und informationstechnischem Wissen führt zu Biohybriden Medizinsystemen, z.B. in Form von zellbeschichteten Implantaten oder Organunterstützungssystemen für Herz/Lunge.

Institute aus den Fakultäten Maschinenwesen, Elektrotechnik, Mathematik, Naturwissenschaften und der Medizin der RWTH Aachen University liefern spezifische Methoden und Technologien.

Das Cluster Biomedizintechnik zeichnet sich durch räumliche Verzahnung und enge Interaktion aus zwischen:

  • Universitätsklinikum Aachen (UKA) ,
  • RWTH Aachen University mit Medizinischer Fakultät,
  • Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik der RWTH (HIA),
  • Zentrum für Biomedizintechnik (ZBMT),
  • DWI Leibniz-Institut für Interaktive Materialien,
  • Werkzeugmaschinenlabor der RWTH (WZL),

und zukünftig auch in diesen Gebäuden

  • Center for Biohybrid Medical Systems (CBMS),
  • Lehr- und Weiterbildungsgebäude (LWG).

Die folgenden Center bilden Forschungsschwerpunkte in dem Cluster Biomedizintechnik:

  • Translationszentrum für Präzisionsmedizin,
  • Biohybride Implantate und Unterstützungssysteme,
  • Center Medical Training & Testing.

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Prof. Rik De Doncker, Clusterleiter

Das Cluster Nachhaltige Energie hat das Ziel, die Energieeffizienz zu steigern und auf eine nachhaltige Energieerzeugung umzustellen. Eine angewandte Schlüsselmethode liegt dabei in der Vernetzung der unterschiedlichen Energienetze (Elektrizität, Gas und Wärme) bei dezentraler Einspeisung. Heute bekannt unter dem Begriff der smart grids (Elektrizität).

Die ressourcenschonende Energieerzeugung wird hinsichtlich des Bedarfs, der Wirtschaftlichkeit und sozialer Aspekte untersucht. Technisch wird in den unterschiedlichen Grundlagendisziplinen geforscht, z.B. an

  • neuen Materialien für Wärmedämmstoffe in intelligenten Fassaden oder
  • neuen Halbleiterstrukturen für Energiewandlungstechnik (Leistungselektronik, Phase-change Materials).

Die folgenden Center bilden Forschungsschwerpunkte in dem Cluster Nachhaltige Energie:

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Prof. Reinhart Poprawe, Clusterleiter

Das Cluster Photonik ist spezialisiert auf die Erforschung und Entwicklung von Verfahren zur Erzeugung, Formung und Nutzung von Licht. Insbesondere wird Licht als Werkzeug für die industrielle Produktion erforscht. Ein Laserstrahl kann im Vergleich zu anderen Werkzeugen extrem präzise dosiert und gesteuert werden.

Experten bezeichnen den Laserstrahl als das einzige Werkzeug, das ähnlich schnell arbeitet wie ein Computer denkt. Ein Laserdrucker funktioniert nach diesem Prinzip und zeigt, was mit hochenergetischen Laserstrahlen in der industriellen Produktion der Zukunft möglich sein wird. From Bits to Photons to Atoms beschreibt plakativ das Paradigma dieser zukünftigen Produktion direkt aus digitalen Daten. Beispielhafte zukünftige Anwendungen sind

  • die laserbasierte generative Fertigung von funktions- und ressourcenoptimierten metallischen Bauteilen mit 3D-Druckern oder
  • das großflächige direkte Mikrostrukturieren von Funktionsoberflächen mit Hochleistungskurzpulslasern (Photovoltaik, OLED, reibungs- und verschleißoptimierte Oberflächen).

Digital Photonic Production erlaubt die direkte Herstellung von nahezu beliebigen Bauteilen oder Produkten. Technologien, die vor über zehn Jahren für das Rapid Prototyping erfunden wurden, entwickeln sich zu Rapid Manufacturing Verfahren für die direkte Produktion von Funktionsbauteilen. Aktuell werden Rapid Manufacturing Verfahren in ersten Pilotanlagen im Automobilbau und in der Luftfahrtindustrie für die industrielle Serienfertigung erprobt. Das Werkzeug Licht nimmt dabei wegen seiner einzigartigen Eigenschaften eine zentrale Rolle ein.

Forschungsschwerpunkte im Cluster Photonik:

 

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Film Cluster Photonik | Forschungsschwerpunkte

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Prof. Günther Schuh, Clusterleiter

Das Cluster Produktionstechnik soll eines der größten Forschungslabore zum Thema Produktionstechnik und Industrie 4.0 in Europa werden. Der Forschungsschwerpunkt ist die digital integrierte Produktion. Wirtschaft und Wissenschaft erschließen experimentell die Möglichkeiten durch Industrie 4.0 und des Internet-of-Things (IoT) für den Produktentwicklungsprozess und die cyber-physisch integrierte Produktion. Zentrale Themenschwerpunkte sind:

  • Echtzeitnahe Simulation komplexer Produktionsketten mit Hilfe des Digitalen Schattens,
  • Lernende Fabriken durch Big Data Nutzung,
  • Nutzungskonzepte für Cloud Technologien zur regelungstechnischen Beherrschung der Produktionssteuerung.

Über 100 immatrikulierte Industrieunternehmen in den Produktbereichen

  • Produktionsmaschinen,
  • Straßen- und Schienenfahrzeuge,
  • Elektroantriebe,
  • Fluggeräte und
  • komplexe Werkzeuge

arbeiten mit Instituten und Lehrstühlen zusammen, wie beispielsweise

  • Werkzeugmaschinenlabor (WZL),
  • Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV),
  • Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM der RWTH) und
  • Fraunhofer IPT

Die Elektromobilitätsinitiative StreetScooter ist in diesem Cluster entstanden. Die Streetscooter GmbH wurde an die Deutsche Post verkauft. Das neue Elektromobil-Konzept e.Go entsteht bereits an der RWTH Aachen.

Die folgenden Center bilden Forschungsschwerpunkte in dem Cluster Produktionstechnik:

Hier finden Sie die Broschüre des Clusters Produktionstechnik.

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Prof. Georg Jacobs, Clusterleiter

Das Cluster Schwerlastantriebe führt Forschungs- und Entwicklungsarbeit an antriebstechnischen Systemen durch. Zielsetzung ist die Betrachtung ganzer Systeme und das Einsatzverhalten der einzelnen Komponenten im Gesamtverbund.

Das zentrale Thema sind Antriebsstränge für Windenergieanlagen und Baumaschinen. Schwerpunkte der Entwicklungsarbeit sind eine verbesserte Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der einzelnen Komponenten sowie des Gesamtsystems. Im Bereich der Windenergieanlagen ist ein Arbeitsschwerpunkt die Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen für die elektrischen und mechanischen Komponenten sowie deren Zusammenführung in ein Modell des Gesamtsystems.

Die folgenden Center bilden Forschungsschwerpunkte in dem Cluster Schwerlastantriebe:

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Prof. Volker Stich, Clusterleiter

In dem Cluster Smart Logistik forschen über 350 Personen aus Wissenschaft und Wirtschaft. Der Forschungsschwerpunkt sind Lösungen des Informations- und Warenflusses in einer zukünftig cyberphysischen Welt. Hintergrund ist, dass die digitale Welt über das Internet nahezu in Echtzeit vernetzt sein wird.

Die Integration der Systemwelten mobilisiert die Industrie weltweit. Industrie 4.0 (4. Industrielle Revolution) und Industrial Internet sind die zentralen Schlagwörter. Das Zusammenspiel von

  • Sensoren in nahezu allen Produktionsmaschinen, -werkzeugen und Vorrichtungen sowie an allen Ladungsträgern und Werkstücken,
  • einer unbegrenzten Zahl von Internet-IP-Adressen,
  • ein schnelles Internet,
  • echtzeitfähige Mobil- und Festnetzkommunikation,
  • Cloud Computing und
  • IT-Service-Plattformen

schafft eine radikal verbesserte Infrastruktur. Diese muss zunächst aufeinander abgestimmt und verprobt werden. Erst dann kann sie in der Industrie, insbesondere im Mittelstand, produktivitätssteigernd eingesetzt werden. Die derzeitige Heterogenität der IT-Systeme und die fehlende Durchgängigkeit der Daten hemmen die mögliche Produktivitätssteigerung. Daher wird im Cluster Smart Logistik erforscht, wie

  • Systemwelten zusammenwachsen,
  • Datenbestände homogenisiert und
  • Abläufe weiter automatisiert

werden können.

Ziel ist dabei die Vision One single source of truth: eine einmalige, verlässliche und übergreifend anwendbare Datenquelle. Diese ermöglicht die langfristige Integration diverser IT-Systemwelten wie z.B.

  • ERP (Enterprise Resource Planning),
  • MES (Materialeinsatzsysteme),
  • PLM (Product-Lifecycle-Management).

Verschiedene Center arbeiten konzeptionell und experimentell mit Anbieter- und Anwenderunternehmen an den Potenzialen und Herausforderungen für Produzenten, Logistikunternehmen und ICT-Anbietern (Information and Communications Technology).

Die folgenden Center bilden die Forschungsschwerpunkte im Cluster Smart Logistik: