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Mit den nationalen Klimazielen und der Energiewende verändert sich die Nutzungscharakteristik des historisch gewachsenen Stromversorgungssystems. Die Versorgungsstruktur wird immer mehr bestimmt durch dezentrale fluktuierende Einspeisungen aus erneuerbaren Energieanlagen und die zunehmende Elektrifizierung verschiedener Sektoren äußert sich in einem deutlich verändertem Verbrauchsverhalten. Die Elektrifizierung des Verkehrssektors stellt einen wichtigen Baustein zur Erreichung der Klimaziele dar, die damit einhergehenden hohen Lastanforderungen sind jedoch eine Herausforderung für die bestehenden Stromnetze. Um den zukünftigen hohen Bedarf an Ladeenergie über die bestehende Netzinfrastruktur decken zu können, bzw. diese nur im notwendigen Maße auszubauen, bedarf es intelligenter Lösungen zur Flexibilisierung der Netznutzung. In dieser Arbeit wird eine netzorientierte Ladesteuerung für Elektrofahrzeuge beschrieben, in der sowohl die Bedürfnisse der Fahrzeugnutzer, des Ladeinfrastrukturbetreibers als auch des Netzbetreibers Berücksichtigung finden. Der Fokus liegt hierbei auf zentralen Großladesystemen. Ziel ist es, die Ladekapazitäten in den bestehenden Netzen zu erhöhen und den Netzausbau auf ein Minimum zu begrenzen. Hierfür werden clusterbasierte und anreizorientierte Bewertungsverfahren eingesetzt, die eine wirtschaftliche Interpretation der Netzauslastung ermöglichen. Für die Umsetzung wird ein zweischichtiges Simulationsmodell entwickelt, mit dem auf der einen Seite das Stromnetz abgebildet, simuliert und die Netzauslastung wirtschaftlich bewertet werden kann und auf der anderen Seite intelligente Ladeinfrastrukturen, ihre Steuerung und ein realistisches Mobilitäts- und Ladeverhalten nachgebildet werden können. Die wirtschaftliche Bewertung der Netzauslastung basiert auf dem temperaturabhängigen Lebensdauerverzehr zentraler Netzbetriebsmittel, wie Transformatoren und Kabel, und der sich daraus ableitenden rechnerischen Wertminderung. Für das soziotechnische Ladeinfrastrukturmodell und die Abbildung eines realistischen Mobilitäts- und Ladeverhaltens werden die Daten der Studie „Mobilität in Deutschland 2017“ statistisch aufbereitet und die relevanten Informationen abgeleitet. Die Bewertung der Steuerung hinsichtlich ihres Einflusses auf einen technoökonomischen Betrieb von Lade- und Netzinfrastruktur erfolgt anhand eines realen Netzmodells. Es werden drei Ladeinfrastrukturen für verschiedene Nutzungscharakteristiken im Netzmodell implementiert. Diese Anwendungsfälle stellen innerstädtisches Kurzzeitparken, Parken am Arbeitsplatz und wohnungsnahes Parken dar. Weiter werden drei Szenarien für unterschiedliche Durchdringungsgrade an Elektrofahrzeugen und eine abweichende Anzahl an Ladepunkten je Ladeinfrastruktur definiert. In der Ergebnisanalyse werden charakteristische Kenngrößen, wie Auslastung von Betriebsmitteln, rechnerische Lebensdauer und Wertminderung für die drei Anwendungsfälle und Szenarien dargelegt, miteinander verglichen und so der Einfluss der netzorientierten Steuerung auf den Betrieb von Lade- und Netzinfrastruktur aufgezeigt.

Dieser Beitrag handelt von einer Methode zur Änderungsdetektion im Gebäudeinneren, die auf der Diskretisierung des Objektraums durch Voxel basiert. Die Belegung des Voxelraums wird anhand von Punktwolken aus terrestrischem Laserscanning zu verschiedenen Bauphasen ermittelt. Durch die Aufdeckung von Belegungskonflikten zwischen zwei Messepochen wird ermittelt, ob Änderungen an einer bestimmten Stelle aufgetreten sind. Es wird gezeigt, wie sich der Diskretisierungsfehler als Resultat der Voxelisierung auf die noch erreichbare räumliche Auflösung einer Änderungsaussage auswirkt. Am Beispiel von Abbrucharbeiten bei einem Innenumbauprojekt werden die wechselseitigen Auswirkungen von Aufnahmegeometrie, Scanauflösung und Voxelgröße diskutiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Auflösung von 3D-Punktwolken unter Beachtung einiger Anforderungen an die Aufnahmegeometrie bei Innenraum-Messungen ausreicht, um bei gängigen Genauigkeitsanforderungen auf Voxelebene automatisiert strukturelle Änderungen zu beschreiben.

Die Ozonrissbildung von Elastomeren basiert auf der chemischen Reaktion von Ozonmolekülen mit den C=C-Doppelbindungen der Polymermatrix. Die makroskopisch erkennbare Rissbildung und das Risswachstum variieren jedoch stark mit vorliegenden Umweltbedingungen. Die chemische Reaktion der Ozonrissbildung sowie der Einfluss der typischen Einstellparameter einer Ozonprüfung (Dehnung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Ozonkonzentration, Prüfdauer und Vorkonditionierung) werden hierzu erläutert.

Despite the increasing degree of automation in industry, manual or semi-automated are commonly and inevitable for complex assembly tasks. The transformation to smart processes in manufacturing leads to a higher deployment of data-driven approaches to support the worker. Upcoming technologies in this context are oftentimes based on the gesture-recognition, − monitoring or – control. This contribution systematically reviews gesture or motion capturing technologies and the utilization of gesture data in the ergonomic assessment, gesture-based robot control strategies as well as the identification of COVID-19 symptoms. Subsequently, two applications are presented in detail. First, a holistic human-centric optimization method for line-balancing using a novel indicator – ErgoTakt – derived by motion capturing. ErgoTakt improves the legacy takt-time and helps to find an optimum between the ergonomic evaluation of an assembly station and the takt-time balancing. An optimization algorithm is developed to find the best-fitting solution by minimizing a function of the ergonomic RULA-score and the cycle time of each assembly workstation with respect to the workers’ ability. The second application is gesture-based robot-control. A cloud-based approach utilizing a generally accessible hand-tracking model embedded in a low-code IoT programming environment is shown.

Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung und zunehmenden Digitalisierung der Arbeitswelt, ergeben sich gerade für kleine und mittelständische Unternehmen Herausforderungen im Bereich der Produktion und insbesondere in der Montage. Steigende Komplexität der Produkte, kürzer werdende Produktlebenszyklen bei kleinen Losgrößen mit hoher Variantenvielfalt und großem Wettbewerbsdruck zwingen Unternehmen bereits vorhandene Montagestrategien zu überarbeiten. Gerade bei komplexeren Baugruppen ist eine Hochautomatisierung der Montage in der Serienfertigung aufgrund der Produktstruktur nur schwer realisierbar und oftmals nicht wirtschaftlich. In der industriellen Produktion ist ein klarer Trend von der Massenproduktion hin zur »Massenspezialanfertigung« zu erkennen. Die Leistungsfähigkeit eines Industriebetriebes hängt entscheidend von den angewandten Produktionsverfahren, den eingesetzten Produktionsmitteln und der eingeführten Produktionsorganisation ab. Aber auch das Zusammenspiel von Mensch, Organisation und Technik trägt dazu bei Potenziale für den Erfolg eines Unternehmens auszuschöpfen. Aufgrund sich ständig ändernder Marktbedingungen und der kostengünstigen Herstellung von Produkten in Niedriglohnländern bei gleichzeitig steigendem Qualitätsniveau müssen Produktionsstrukturen ständig neu überdacht und weiterentwickelt werden. Die Montage ist im Vergleich zur klassischen Fertigung (wie z.B. Drehen, Fräsen oder Schleifen) ein eher niedrig automatisierter Bereich der industriellen Produktion, indem allerdings eine hohe Wertschöpfung am Produkt stattfindet. Die manuelle Montage ist daher auch zukünftig ein wichtiger Bestandteil der industriellen Produktion. Um am Markt bestehen zu können, müssen Unternehmen nach Möglichkeiten suchen, um manuelle Arbeit produktiver und damit kosteneffizienter zu gestalten ohne dabei Abstriche bei der Qualität hinzunehmen. Zur Unterstützung manueller Tätigkeiten sind in den vergangenen Jahren verschiedene Innovationen in den Fokus der Unternehmen gerückt. Das Ziel muss es sein, den (Montage-)Standort Deutschland durch innovative Konzepte wie kollaborative Mensch-Roboter-Arbeitsplätze zu sichern.

Das IDEE ist mit vier Forschungsprofessoren besetzt, die durch eine Lehrentlastung Freiräume für den Auf- und Ausbau von interdisziplinären Forschungsaktivitäten nutzen können. Das Center Robotik (CERI) ist eines der Aufgabengebiete des IDEEs mit den beiden Schwerpunkten »Robotergestützte Arbeitsplätze der Zukunft« sowie »Intralogistik in der Smart Factory«. Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem zweiten Schwerpunkt. Anhand der CERI Aktivitäten im Bereich der fahrerlosen Transportsysteme wird aufgezeigt, wie der »Dreiklang« Forschung, Lehre und Transfer in der Praxis umgesetzt wird und die drei Bestandteile sich gegenseitig befruchten können.

Nowadays, additive manufacturing processes are becoming more and more appealing due to their production-oriented design guidelines, especially with regard to topology optimisation and minimal downstream production depth in contrast to conventional technologies. However, a scientific path in the areas of quality assurance, material and microstructural properties, intrinsic thermal permeability and dependent stress parameters inhibits enthusiasm for the potential degrees of freedom of the direct metal laser melting process (DMLS). Especially in quality assurance, post-processing destructive measuring methods are still predominantly necessary in order to evaluate the components adequately. The overall objective of these investigations is to gain process knowledge make reliable in situ statements about component quality and material properties based on the process parameters used and emission values measured. The knowledge will then be used to develop non-destructive tools for the quality management of additively manufactured components. To assess the effectiveness of the research design in relation to the objectives for further investigations, this pre-study evaluates the dependencies between the process parameters, process emission during manufacturing and resulting thermal diffusivity and the relative density of samples fabricated by DMLS. Therefore, the approach deals with additively built metal samples made on an EOS M290 apparatus with varying hatch distances while simultaneously detecting the process emission. Afterwards, the relative density of the samples is determined optically, and thermal diffusivity is measured using the laser flash method. As a result of this pre-study, all interactions of the within factors are presented. The process variable hatch distance indicates a strong influence on the resulting material properties, as an increase in the hatch distance from 0.11 mm to 1 mm leads to a drop in relative density of 57.4%. The associated thermal diffusivity also reveals a sharp decrease from 5.3 mm2/s to 1.3 mm2/s with growing hatch distances. The variability of the material properties can also be observed in the measured process emissions. However, as various factors overlap in the thermal radiation signal, no clear assignment is possible within the scope of this work.

To address the needs for increasing efficiency in power conversion, stratified structures like thermal barrier coatings, are used to increase operation temperature. Also advanced material processing like 3D laser printing of metals and ceramics are based on a layer-to-layer process at high temperatures, resulting in non-homogeneous components. Both systems require more and more detailed investigation methods to characterise the material properties of the resulting structures and to optimize the relevant processes. To address the required needs in advanced material characterisation recently an attempt was started to develop a unique measurement set-up for advanced material characterisation. This method is based on the well know laser flash principle, which was improved by adding supplementary heating sources and additional detection channels. Combining different heating mechanism and heating times with the two-dimensional measuring of the thermal flow across the sample enables the determination of different opto-thermal parameters and other material properties, e.g. mechanical contact, electrical conductivity or optical data, which also depend on or affect the flow of heat. In this paper we describe the implementation of the different optical methods to measure the thermal heat flow by point-like and two-dimensional temperature measurement and present first results on several samples.

For the investigation of high frequency electromagnetic waves scattered at metallic bodies it is necessary to use algorithms with high accuracy. Moreover, ordinary differential equation systems play an important role in this context. Thus, the authors present an ODE-Solver based on the method of Lie Series. The algorithm is computing in arbitrary precision. An adaptive step width control enables improvement in computation time and precision. Furthermore, the authors show tests of one classical ODE-Problem plus geodesics on an ellipsoid.