Automation & Robotics

ENGINE: Engineering goes international

gefördert

Zur Vorbereitung auf unterschiedliche Arbeitsmärkte und für die Rekrutierung internationaler Studierender wird das Angebot fremdsprachiger (insbesondere englischer) Hochschullehre mit internationalem Profil immer wichtiger. Das Projekt ENGINE adressiert diesen Bedarf mit mehreren Maßnahmen.

Gemeinsam mit internationalen Partnern entwickelt ENGINE auf Basis umfassender Vorerfahrungen aus hochschulübergreifenden Workshops und Fallstudien eine Engineering-Fallstudie in international gemischten Teams, die auch Studierenden mit eingeschränkter physischer Mobilität (z.B. aufgrund von Berufstätigkeit) eine – virtuelle – Auslandserfahrung ermöglicht: Im Rahmen einer typischen Produktentwicklung lösen die Teams technische und nicht-technische, länderspezifisch unterschiedliche Aufgaben und präsentieren dies online den weltweit verteilten LektorInnen. Zur Absicherung der Berufsfeldorientierung beruhen die Fallstudienszenarien auf Anwendungsfällen aus Unternehmen. Ein kleiner (20%) Forschungsanteil des Projektes dient der Entwicklung länderspezifisch parametrierbarer Demonstratoren für die Fallstudie (z.B. 3D-gedrucktes Roboterfahrzeug).

Im Zuge der Fallstudienentwicklung erweitert ENGINE das bestehende internationale Hochschulnetzwerk und festigt für die FHTW-Studiengänge Mechatronik/ Robotik, Maschinenbau und internationales Wirtschaftsingenieurwesen jeweils 1-3 Fokuspartner, mit denen eine besonders intensive Kooperation gepflegt werden soll (z.B. Joint Degree, gemeinsame Curriculumsentwicklung, FuE-Projekte).

Um die Studiengänge dauerhaft international anschlussfähig (d.h. als Hochschulpartner attraktiv) zu machen, prüft ENGINE, in welchen Bereichen der Engineering-Ausbildung gemeinsam mit den internationalen Partnern ein fremdsprachiges Lehrangebot geschaffen werden kann, und verankert entsprechende Internationalisierungsmaßnahmen in den Curricula (Lernziele, -inhalte, Methoden, Vortragende, Literatur und auch Mobilitätsfenster). Inhaltlich identifiziert ENGINE dazu fachspezifi-sche Differenzierungsnotwendigkeiten der Lehre im Engineering-Umfeld (z.B. aufgrund unterschiedlicher technischer Standards, interkultureller Besonderheiten, abweichender Finanz-/ Rechtssysteme). Lehrende können ggf. durch Fortbildung unterstützt werden. Wichtig sind auch Gender-/ Diversity-Ziele, z.B. gendergerechte Lehre (Berücksichtigung der heterogenen Berufswelten von Ingenieuren, die weltweit in prinzipiell gleichartigen Engineering-Projekten tätig sind).
Studierende der FHTW profitieren von diesem Angebot vielfach: Sie sind befähigt, ihre Fachkenntnis¬se in der internationalen Wissenschaftssprache aktiv anzuwenden. Sie sind fachlich besser auf den internationalen Arbeitsmarkt vorbereitet und verfügen selbst dann über erste eigene interkulturelle Erfahrungen, wenn ihre persönliche Situation (z.B. Beruf, Pflegeverpflichtung, Finanzierung, gesundheitliche Einschränkung) keinen Auslandsaufenthalt erlaubt. Als Synergieeffekt steigert ENGINE durch die Festigung des weltweiten Partnernetzwerks die Möglichkeiten für Auslandsaufenthalte bzw. ermöglicht internationale Begegnungen mit Incoming Students „at home“.

Gezielte Dissemination-Maßnahmen stellen die FH-interne Mehrfachnutzung und die externe Zugänglichkeit der Projektergebnisse für Wiener (Hoch-)schulen, Firmen und die Bevölkerung sicher.

Zeitraum

November 2017 bis Oktober 2020

Fördergeber

Stadt Wien

Institut

Advanced Engineering Technologies

Projektteam

FH-Prof. Dr. Corinna Engelhardt-Nowitzki

Leitung Bachelor/Master Mechatronik und Robotik

+43 1 333 40 77-490
anrufen E-Mail senden

Biokunststoffe - vom Wissen zur Anwendung

gefördert

An fünf Tagen erfolgt eine umfassende Schulung von zehn österreichischen Unternehmen zum Thema Biokunststoffe. Neben Experten und Expertinnen der FH Technikum Wien, wo zwei Tage der Schulung abgehalten werden, tragen Fachleute aus Österreich und Deutschland vor. Am TCKT (Wels) werden auch Versuche zur Verarbeitung von Biokunststoffen durchgeführt. Weitere Vortraege gibt es an der NDU St. Pölten und am IFA Tulln/BOKU.

Es wird ein maßgeschneidertes Seminar über Biokunststoffe und deren Anwendung durchgeführt. Motivation: „Biokunststoffe“ sind Werkstoffe, die aus nachwachsenden Ressourcen herstellt werden und/oder biologisch abbaubar sind. Bekannte Beispiele sind thermoplastische Stärke (TPS) und Polymilchsäure (PLA); Biokunststoffe zeichnen sich durch eine höhere Nachhaltigkeit gegenüber fossilen Kunststoffen aus (Stichworte Ressourcenerschöpfung, Klimawandel, Mikroplastik im Meer). Allerdings sind sie auch teurer als fossile Kunststoffe und haben ein engeres Verarbeitungsfenster. Heute haben Biokunststoffe einen Marktanteil von 2%, und ihre Verbreitung nimmt stetig zu. In der Praxis kämpfen Firmen mit unbekannten Eigenschaften und Verarbeitungsschwierigkeiten von Biokunststoffen, sowie mit Fragestellungen der Positionierung. Angebot Bildung/Wissensstand Biokunststoffe: Bei konventionellen Kunststoffen gibt es einen hohen Wissensstand; Biokunststoffe erfordern spezielles Wissen, welches nicht gängig ist. Dieses Wissen wird typischerweise von den Herstellern individuell aufgebaut, und es gibt kein breites Bildungsangebot in Bezug auf Biokunststoffe. Dies wurde durch eine Recherche bei gängigen Bildungsinstituten im deutschsprachigen Raum im Juli 2017 bestätigt. Geplante Qualifikations-Ziele: Die teilnehmenden Firmen haben Erfahrung mit konventionellen Kunststoffen; Das Wissen zu Biokunststoffen ist bei ihnen derzeit noch sehr eingeschränkt. Ziel ist es, das Wissensniveau der Biokunststoffe auf das der konventionellen Kunststoffe zu bringen. Das Seminar zielt auf konkrete Anwendungen ab (1 Produkt pro Teilnehmerfirma). Im Rahmen dieses Projekts soll den Firmen geholfen werden, produktionssichere und marktgängige Biokunststoffprodukte zu identifizieren, zu entwickeln und zu positionieren. Im Vorfeld gab es einen gemeinsamen Vorbereitungsworkshop (1/2 Tag am 09. Juni 2017) zur Detailausarbeitung des Bedarfs der Firmen. Die Maßnahme besteht aus einer 5-tägigen Schulung. Nach der Schulung gibt es ein individuelles Follow-up mit den Teilnehmern (jeweils 1 Tag), um den Transfer in die Praxis sicherzustellen (außerhalb von Projektbudget und -umfang, gestellt von den Organisatoren). Der Fokus der Qualifizierungsmaßnahme liegt auf der praktischen Umsetzbarkeit. Daher wird angestrebt, dass die Firmen Mitarbeiter aus ihrer gesamten Wertschöpfungskette zum Seminar entsenden (Einkauf, Entwicklung, Produktion, Marketing/Verkauf). In Parallelsessions wird für die jeweiligen Experten relevante Wissensvermittlung angeboten, um die Firmen zu befähigen, Biokunststoffprodukte erfolgreich einzuführen.

Zeitraum

Oktober 2017 bis März 2018

Fördergeber

FFG

Institut

Advanced Engineering Technologies

Projektteam

PD DI Dr. Maximilian Lackner , MBA

Werkstofftechnik

DI Gudrun Kinz

Lehre

Natural3D

gefördert

3D-Druck (FDM, fused deposition modeling) ist eine beliebte, aufstrebende Fertigungstechnik geworden, allerdings nutzt das Verfahren durch den schichtweisen Aufbau nicht das volle Potential der Werkstoffe. In diesem Projekt „Natural3D“ werden Werkstoffe und Prozesse zum Freiform-3D-Drucken entwickelt, um Kunststoffstränge frei im Raum, in Richtung der Kraftflüsse, zu deponieren. Dazu kommen kurz- und endlosfaserverstärkte Biokunststoffe zum Einsatz, die über einen Roboter manipuliert werden. Das Projekt, welches von K Wood geleitet wird und an dem auch die Shanghai Universitaet mitarbeitet, dauert 3 Jahre. Der Schwerpunkt der Forschung an der FH Technikum Wien liegt im Bereich Material- und Prozessenwicklung. Bachelor- und Masterstudenten sollen in das Projekt eingebunden werden.

Der traditionelle 3-Achs-3D-Druck hat in den letzten Jahren viel Aktivität erlebt, was zu zahlreichen Materialien, die verarbeitet werden können, geführt hat. Allerdings arbeiten praktisch alle Techniken an einem kartesischen 3-Achsen-Prinzip (x, y, z), sodass jede Materialschicht in 2D aufgebaut wird und aufeinanderfolgend eine Schicht auf die nächste Seite gestapelt wird, um einen 3D-Teil zu erzeugen. Diese Methode erzeugt in vielen Fällen Teile mit unzureichenden mechanischen Eigenschaften, einem Bedarf an Stützstrukturen und geometrischen Einschränkungen. Daher sind diese Teile aufgrund ihrer Einschränkungen, die durch das Additivherstellungsverfahren gegeben werden, oftmals nicht für industrielle Anwendungen geeignet.

In diesem Projekt werden sowohl die angewandten Materialien als auch der Prozess verbessert, um einen echten 3D-Druck mit hochfesten Materialien zu realisieren. Verbundwerkstoffe aus harten, aber biobasierten Polymeren werden mit langen Fasern (Naturfasern und karbonisierten Fasern) verstärkt, und die resultierenden Materialien werden in Richtung des erwarteten Kraftflusses frei in den Raum gedruckt (vergleiche die Wachstumsstruktur eines Baumes). Dabei kann das anisotrope Verhalten von orientierten Fasern ausgenutzt werden, da deutlich höhere Lasten aufgenommen werden können (was den Anwendungsbereich von 3D-Druckobjekten auf größere Strukturen erweitert und / oder die Verringerung des Materialverbrauchs ermöglicht). Dieser Ansatz erfordert einen Freiform-Oberflächendruck, daher wird das Projekt die Erzeugungsmethode der 5-Achs-Fused Filament Fabrication (FFF, zusätzliche Bewegung der Bauplattform) sowie 6 Achsen (Druckkopf auf Roboterarm) 3D-Druck auf der Grundlage der erwarteten Kraftflussrichtungen der Zielstrukturen. Die Druckstrategie kann entsprechend den Anforderungen der Endanwendung des Teils sowie den anisotropen Eigenschaften der faserverstärkten Polymermatrixsysteme angepasst werden. Die Realisierung von 5-Achsen- und 6-Achs-3D-Druckprozessen kann den Bedarf an Stützmaterial erheblich reduzieren oder ganz vermeiden sowie die geometrische Flexibilität erhöhen.

Zusätzlich ist die Anpassung der vorliegenden FFF-Druckkopf-Designs an die Bedürfnisse von Kompositmaterialien, die mit langen Fasern gefüllt sind, bis zu einer Faserbeladung von 60 bis 70%, Projektziel. Dies wird in Verbindung mit der gedruckten Lastpfadverstärkung die mechanische Leistung der gedruckten Teile stark erhöhen.

Im Laufe dieses Projekts werden sowohl die Materialien als auch das Druckverfahren entwickelt und verbessert, um ein fortschrittliches 3D-Druck-Verfahren zu realisieren, z.B. 5- und 6-Achs-Druck, wobei gleichzeitig faserverstärkte Naturmaterialien verwendet werden.

Dabei kann die Anwendung dieser neuartigen Methoden in Kombination mit dem verstärkten Material dazu beitragen, die Druckprozesszeit zu reduzieren und die Qualität des Endteils in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften zu steigern.

Zeitraum

Juli 2017 bis Juni 2020

Fördergeber

FFG

Institut

Advanced Engineering Technologies

Projektteam

PD DI Dr. Maximilian Lackner , MBA

Werkstofftechnik

Mohamed Aburaia, MSc

Deputy Program Director MSc Mechatronics/Robotics

Philipp Fleischhacker, BSc

Junior Researcher

SIP 4.0 - Sicherheit in intelligenten Produktionsumgebungen

gefördert

Das Projekt ist im Stärkefeld Smart Production angesiedelt. Es beforscht eine essentielle Voraussetzung der intelligenten Produktion: die Sicherheit. Intelligente Produktionskonzepte wie Industrie 4.0, Smart Production (etc.) verändern Arbeitssituationen und damit die Anforderungen an die Sicherheit. Das hat mehrere Ursachen: Einerseits verschmelzen in der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine die Grenzen (Collaborative Robotics), sodass zu klären ist, wie im gleichen Arbeitsraum Sicherheit erreichbar ist. Andererseits ist aufgrund des zunehmenden Softwareanteils in der intelligenten Produktion die Maschinensicherheit immer stärker von der IT-Sicherheit bestimmt. Maschinensicherheit (Safety) und IT-Sicherheit (Security) sind nicht mehr trennbar. Hinzu kommen neue Risiken und die Tatsache, dass sich aufgrund der Vernetzung lokale Risiken u.U. im Maschinennetzwerk exponentiell verstärken.

Aktuelle Sicherheitskonzepte genügen künftigen Anforderungen noch nicht. Kritisch ist insbesondere die fehlende Integration von Safety und Security. Eine wichtige Frage ist z.B., wie man in Sicherheitskonzepten mittels IT-Security die funktionale Safety gewährleisten kann. Da die Entwicklung technischer Standards und Normen hinter dem Tempo der Technologieentwicklung zurückbleibt, fehlen den Unternehmen technische Leitlinien und rechtssichere Regelwerke. Das fehlende Know-how gefährdet heutige und künftige Wettbewerbspositionen.

Hier sind aus Sicht des Innovations- und Wirtschaftsstandorts Wien insbes. die FHs gefordert, dem Arbeitsmarkt hochqualifizierte Fachkräfte zur Verfügung zu stellen. Allerdings entspricht der Erfah-rungsstand österreichischer FHs, die sich mit Sicherheit in der Produktion beschäftigen, meist erst dem Stand Industrie 3.0. Insbes. fehlt derzeit die wichtige Integration der Gebiete Safety und Security.

 

Das Projekt analysiert die komplexen Wechselwirkungen von Safety und Security in der Smart Produktion für relevante Gefährdungen in 4 Anwendungsszenarien und entwickelt auf dieser Basis ein integriertes Sicherheitskonzept incl. Umsetzungsleitfaden in die Praxis, das TÜV-Anforderungen an zukunftsfähige, rechtssichere Sicherheit genügt. Dieses Sicherheitskonzept wird in der Digitalen Fabrik der FHTW als Pilotprojekt implementiert, validiert, und vom TÜV Austria zertifiziert; die Digitale Fabrik wird so zum „Living Lab“ für den Wissenstransfer an Unternehmen (insbes. KMUs) und Hochschulen. Anschließend wird in einem Leitprojekt mit einem Wiener Unternehmen die Praxistauglichkeit abgesichert. Das Forschungswissen wird breit in Fachartikeln publiziert und auf Veranstaltungen präsentiert.

Das Projekt ist in den FTI Schwerpunktfeldern IKT und Smart Production der Strategie „Innovatives Wien 2020“ angesiedelt, die Projektziele tragen zu 100% zur Wiener FTI Strategie bei. Die Digitale Fabrik soll zur Lern- und Forschungsplattform für Sicherheitslösungen mit Vordenkercharakter im Bereich Smart Production entwickelt werden, die allen WienerInnen unabhängig von Geschlecht, Herkunft, Alter (etc.) attraktive Bildungs- und Innovationschancen eröffnet. Das Projekt fördert damit nachhaltig die Zukunfts-fähigkeit der FH Technikum Wien, und stärkt den Standort Wien mit den ansässigen Unternehmen, Hochschulen und weitere Institutionen im Umfeld der intelligenten Produktion.

„Technologiehotspots“ für die Smart Production wie Aspern IQ und die Digitale Fabrik der FHTW sind als FuE-Zentren, Lernstätte, Pilotplattform, Testfeld und Multiplikator gerade für Hochlohnstandorte unverzichtbarer Hebelfaktor im internationalen Wettbewerb. Sicherheit – im Sinne integrierter Safety und Security auf Industrie 4.0 Standard – ist hierfür unverzichtbar und sichert die Zukunftsfähigkeit vorhandene Stärkefelder nachhaltig ab.

Zeitraum

April 2017 bis März 2020

Fördergeber

Stadt Wien

Institut

Advanced Engineering Technologies

Projektteam

DI Walter Wölfel

Stv. Leitung Bachelor Internationales Wirtschaftsingenieurwesen

+43 1 333 40 77-501
anrufen E-Mail senden

Ing. Maria Cecilia Perroni, MSc

Lecturer

+43 1 333 40 77-492
anrufen E-Mail senden

DI Dr. Kemajl Stuja

Simulationstechnik

+43 1 333 40 77-489
anrufen E-Mail senden

Bernhard Kauzinger, BSc

Laborant