Center Smart Sensing Systems

Center Smart Sensing Systems

CS3

Center Smart Sensing Systems

Detect Early and Act Autonomously

Mit autonom reagierenden Strukturen zu einer neuen Generation Cyber-Physischer Systeme

Durch die Integration von Sensorik werden eine mechanische, lasttragende Komponente und ihr übergeordnetes System intelligent, sodass sie Schädigungen oder andere Störungen selbstständig erkennen und entsprechend darauf reagieren können. Durch diese Fähigkeit lässt sich der Inspektions- und Wartungsaufwand signifikant reduzieren. Die frühzeitige Fehler- und Schadenserkennung ermöglicht eine leichtere und sicherere Gestaltung struktureller Bauteile und somit eine Optimierung der Strukturausnutzung. Zugleich stellt diese Fähigkeit gemeinsam mit der Entwicklung Digitaler Zwillinge eine entscheidende Grundlage für eine neue Generation Cyber-Physischer Systeme dar.

Die Entwicklung intelligenter Strukturen und Systeme ist eine stark interdisziplinäre Herausforderung, bei der zugleich in den einzelnen Disziplinen – wie beispielsweise Sensorintegration, Daten- und Signalverarbeitung, Qualitätssicherung, Bruchmechanik und Simulation – eine hohe fachliche Tiefe benötigt wird. Das Center Smart Sensing Systems bündelt diese fachliche Kompetenzen und ist eine zentrale Plattform zur Entwicklung solcher Systeme. Das Center baut hierbei auf das 2017 initiierte Industrienetzwerk smartSHM (Structural Health Monitoring) mit über 60 Unternehmen auf, das gemeinsam die komplette Wertschöpfungskette von der Entwicklung über die Fertigung bis hin zum Betrieb abbildet.

Die Ziele des Centers gehen jedoch über das bloße Structural Health Monitoring, das sich im Wesentlichen mit der Zustandsüberwachung befasst, hinaus. Um das volle Potential automatisierter Messmethoden auszuschöpfen, werden auf ganzheitlicher Ebene weitere smarte Funktionalitäten und Dienstleistungen betrachtet, die durch die Sensorintegration entstehen, wie z. B. das Loads Monitoring oder die Überführung der Messdaten zu einem Digitalen Zwilling. Der Digitale Zwilling ermöglicht dann die Abbildung der Komponente und des Gesamtsystems, woraus sich wiederum individuelle Lebensdauerprognosen oder eine Betriebsoptimierung ableiten lässt.

Digitaler Zwilling von einem PKW

MMI

Digitaler Zwilling von einem PKW
Flugzeugspant aus kohlefaserverstärktem Kunststoff unter Biegung mit überlagerter Verformungssimulation

AZL Aachen/SLA

Flugzeugspant aus kohlefaserverstärktem Kunststoff unter Biegung mit überlagerter Verformungssimulation (rechts)

Vision

  • Innovationsführerschaft bei sensitiven Produkten und autonom agierenden Systemen.
      • Erhöhung der Verfügbarkeit von Bauteilen und Maschinen
      • Gewicht- und Materialeinsparung
      • Rückgang von Stillstandzeiten und Ausfällen
      •  Effizienz- und Qualitätserhöhung bei Produktion und Instandhaltung
      • signifikante Kostenreduktion in Produktion und Betrieb
  • Entwicklung und Etablierung einer neuen Generation Cyber-Physischer Systeme, Produkte und Dienstleistungen, die zu einer ‘‘Enabling-Technology“ für Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung wird.
  • Zentrale Anlaufstelle für alle, die sich mit Zustandsüberwachung und der Funktionsintegration beschäftigen oder einen Anteil zu entsprechenden Lösungen beitragen wollen.

Mission

  • Entwicklung smarter SHM-Lösungen auf Basis ‘‘fühlender“, sich selbst diagnostizierender und eigenständig agierender Komponenten.
  • Abdeckung des kompletten Produktlebenszyklusses, von der Produktentwicklung bis zur integrierten Nutzung in Serienbauteilen und komplexen technischen Systemen.
  • Weiterführung und Ausbau des Technologienetzwerks smartSHM, bestehend aus
      • Komponentenherstellern
      • Systementwicklern
      • Sensorherstellern
      • Anwendern/Betreibern
      • Dienstleistern

Kompetenzfelder

Die Entwicklung Cyber-Physischer Systeme erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der alle zur Lösung relevanten Schritte in den einzelnen Fachdisziplinen miteinander vereint und dabei die notwendigen Schnittstellen zwischen diesen schafft. Folgende Kompetenzfelder werden vom Center Smart Sensing Systems umfasst:

• Simulation beschädigter Komponenten und ihrer übergeordneten Systeme
• Sensorik und Messtechnik
• Sensorintegration und -produktion
• Digitalisierung und Wertschöpfung
• Systemintegration in der Anwendung

Leistungsangebot

Unternehmen können sich unabhängig ihrer Branche als Mitglied im Center Smart Sensing Systems immatrikulieren. Sie erhalten somit Zugriff auf die wissenschaftliche Expertise der beteiligten Forschungsinstitute der RWTH Aachen University, auf Best Practice-Lösungen innerhalb der Community und arbeiten in konsortialen und bilateralen Projekten zusammen. Durch die gemeinsame Forschung und Entwicklung in industriellen Konsortien bündeln die Unternehmen ihr Know-how und teilen sich den Aufwand. Weiterhin steht immatrikulierten Mitgliedern die Möglichkeit zur Verfügung, sich mit ihren Produkten in Systemdemonstratoren zu beteiligen. Sie können so eigene intelligente Komponenten, Messtechnik o. ä. in einen Demonstrator auf Systemebene integrieren und ihre Funktionsweise veranschaulichen.

Je nach gewünschter Mitgliedsart (Premium, Business oder Basis) erhalten Mitglieder unterschiedliche Rechte innerhalb der fünf Leistungsbausteine:
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Zugehörigkeit

  • Zugang zur RWTH Aachen Campus Community
  • Recht zur Anmietung von Konferenzräumen
  • Nutzung des RWTH Aachen Campus Mitgliedslogos
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Community

  • Jährlicher Fachkongress zum Thema Smart Sensing Systems
  • Diverse fachspezifische Workshops
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Forschung & Entwicklung

  • Konsortiale F&E Projekte
  • Bilaterale F&E Projekte
  • Mitgestaltung der Projektthemen
  • Teilnahme an der Strategieplanung
  • Gemeinsamer Aufbau von Systemdemonstratoren
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Dienstleistungen

  • Beratungsleistung zur Entwicklung und Nutzung von Smart Sensing Systems
  • Vermittlung zu Prüfständen und Prototypen-Werkstätten der angebundenen Institute
  • Integration eigener Module und Komponenten in Systemdemonstratoren
  • Zertifizierung von Modulen und Schnittstellen gemäß einheitlicher Standards, die mit den Mitgliedern gemeinsam entwickelt wurden
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Weiterbildung

  • Interdisziplinäres Seminar „Smart Sensing Systems – Theorie und Umsetzung in der Praxis“

Veranstaltungen

Kick-Off & Konsortialprojekte

An der Kick-Off-Veranstaltung des Centers Smart Sensing Systems am 26. Oktober 2021 in Aachen nahmen eine Vielzahl Industrievertreter aus verschiedenen Branchen teil. Das Center stellte dabei sich, seine Expertise und die Dienstleistungen, die es seinen Mitgliedern anbietet, vor. Das Feedback der Teilnehmerinnen und Teilnehmer floss direkt in die Konzeption der Konsortialstudien ein, die 2022 umgesetzt werden:

Der Start aller Projekte ist für das 1. Quartal 2022 geplant. Zum Start des Centers können alle Interessenten zu einem Sonderpreis an diesen Konsortialprojekten teilnehmen.

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Online-Seminarreihe

Die Online-Seminarreihe des Center Smart Sensing Systems fand von Juni bis Oktober 2021 statt. Sie umfasste eine Vielzahl unterschiedlicher Themen wie z.B.:  Digitaler Zwilling in Smart Sensing Systemen, neue Entwicklungen in der Sensorintegration, datenbasierte Geschäftsmodelle im Maschinenbau.

SLA

Initiatoren des Centers Smart Sensing Systems

Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Schröder

Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Schröder

Prof. Schröder leitet das Institut für Strukturmechanik und Leichtbau und steht für die Entwicklung neuer Methoden zur Auslegung von Leichtbaustrukturen. Dieses Wissen wird am Institut genutzt zur Entwicklung neuer Konzepte zur Strukturüberwachung und zur Abbildung des strukturellen Zustands im Digitalen Zwilling.

Prof. Dr.-Ing. Thomas Gries

Prof. Dr.-Ing. Thomas Gries

Prof. Gries leitet das Institut für Textiltechnik und forscht an faserbasierten Hochleistungswerkstoffen, textilen Halbzeugen und deren Fertigungsverfahren. Die Expertise des Instituts fließt in die Entwicklung, Fertigung und Integration von Sensorik ein und leistet so einen Beitrag zur Schnittstelle zwischen realen Belastungen und dem Digitalen Zwilling.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann

Prof. Roßmann leitet das Institut für Mensch-Maschine-Interaktion und ist Spezialist für Interaktion, Simulation und Analyse komplexer Systeme in ihrer Einsatzumgebung. Hierzu führen Digitale Zwillinge Anwendungen, Nutzer und Systeme über ihren Lebenszyklus zusammen.

Prof. Dr.-Ing. Stefan Heinen

Prof. Dr.-Ing. Stefan Heinen

Prof. Heinen leitet den Lehrstuhl für Integrierte Analogschaltungen und bringt jahrelange Erfahrung in den Bereichen Messtechnik, Detektion, Verarbeitung von analogen und digitalen Signalen mit. Zusammen mit dem Power Management wird am Lehrstuhl unter Verwendung dieser Grundlagen Elektronik zur Strukturüberwachung und Zusammenführung der Daten entwickelt.

Kontakt

Ansprechpartner Sadeghi
Dr. -Ing. Zamaan Sadeghi
Telefon: +49 241 80-96837
E-Mail: zamaan.sadeghi@sla.rwth-aachen.de