Nachwuchsgruppen und Juniorprofessuren

Durch die einzigartige Kombination und Vernetzung der Kompetenzen der Hochschul- und Forschungsstandorte Stuttgart und Karlsruhe werden die wissenschaftliche Exzellenz und die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses in Baden-Württemberg gestärkt.

Der InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) baut hierfür mehrere Nachwuchsgruppen und Juniorprofessuren an beiden Hochschulen auf.

Juniorprofessuren

Jun.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Wortmann

Modellbasierte Entwicklung in der Produktionsautomatisierung

Jun.-Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Wortmann (ISW, Universität Stuttgart)

Ziel der Nachwuchsgruppe ist die Entwicklung neuartiger Konzepte, Methoden und Werkzeuge für die systematische Entwicklung und den Betrieb der cyber-physischen Produktionssysteme der Zukunft. Teil hiervon ist die Erforschung von Abstraktion und Automatisierung

  • in der Modellierung, um Domänenexperten zu unterstützen an der Wertschöpfung durch Software teilzuhaben, 
  • in semantisch fundierten Software-Architekturen, welche domänenspezifische Modelle zur Entwicklungszeit integrieren,
  • für digitale Zwillinge, welche den Systembetrieb mit modelliertem Domänenwissen optimieren.

ISW – Stuttgart

Risikoanalyse von cyber-physischen Produktionssystemen

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Andrey Morozov (IAS, Universität Stuttgart)

Das Forschungsinteresse liegt an der Schnittstelle von drei Domänen, nämlich (i) vernetzte Automatisierungssysteme (VAS), (ii) Zuverlässigkeit und (iii) künstliche Intelligenz (KI). Das moderne VAS ist ein besonderer Fall von Cyber-Physischen Systemen (CPS) mit dem Schwerpunkt auf der Zusammenarbeit heterogener Industrierobotersysteme. Eine genaue Bewertung der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Ausfallsicherheit ist für VAS aufgrund der hohen Kosten für Ausfallzeiten und der strengen Sicherheitsanforderungen von entscheidender Bedeutung. Aktuell angewandte Methoden können anspruchsvolle Fehlerszenarien eines hochdynamischen und intelligenten VAS nicht angemessen beschreiben.

Das zukünftige VAS wird zudem mehr KI-Komponenten enthalten, deren Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanalyse eine offene Frage ist. Das Ziel ist daher, ein starkes Team aufzubauen, das eine führende Rolle bei der Entwicklung der nächsten Generation von Methoden zur Zuverlässigkeitsanalyse für moderne und zukünftige VAS übernehmen kann.

IAS – Stuttgart

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Andrey Morozov
Jun.-Prof. Dr. -Ing. Rania Rayyes

Hochwandlungsfähiges, flächen- und raumbewegliches System für die Produktion

Jun.-Prof. Dr. -Ing. Rania Rayyes (IFL, KIT)

Die Verwendung von vorprogrammierten Robotern schränkt die Anpassungsfähigkeit, Flexibilität und sogar die Anwendbarkeit des Roboters ein. Außerdem werden die meisten komplexen Aufgaben in der Produktion und beim Materialtransport immer noch manuell ausgeführt, was ineffizient, fehleranfällig und sehr zeitaufwendig ist. Das Lernen von Robotern eröffnet neue Anwendungsfelder, die mit herkömmlichen Techniken nicht automatisiert werden könnten.

Die Professur konzentriert sich auf die Entwicklung neuartiger maschineller Lernmethoden und KI-Systeme, um eine neue Generation intelligenter, vielseitiger und anpassungsfähiger autonomer Robotersysteme für flexible Materialhandhabungs- und Fertigungsaufgaben einzuführen. Sie soll die neuartige Forschung im Bereich der flexiblen Produktion und Fertigung am Institut für Fördertechnik und Logistik (IFL) und die Innovation für eine neue Zukunft am ICM stärken.

 

IFL – KIT

Modellierung und Analyse im Mobility Software Engineering 

Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Maike Schwammberger 

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit logischen und diagrammbasierten Modellen und Analyse-Verfahren im Bereich des Autonomen Fahrens. Die zentrale Forschungsfrage ist: Welche Anforderungen sollte ein autonomes Fahrzeug erfüllen, bevor es sich die Straßen dieser Welt mit uns Menschen teilen darf und wie können diese Anforderungen sichergestellt werden? Hierzu werden System-Eigenschaften wie beispielsweise Sicherheit (Kollisionsfreiheit), Fairness, Erklärbarkeit und Moralisches Handeln von Autonomen Agenten definiert und analysiert.

KASTEL – KIT

Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Maike Schwammberger
Jun.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Mönch © Colin Derks Fotografie

Smarte Converter für eine emissionsfreie Mobilität der Zukunft

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Mönch (iew, Universität Stuttgart)

Die Forschungsgruppe beschäftigt sich mit hocheffizienten elektrischen Energiewandlern für eine emissionsfreie Mobilität der Zukunft. Smarte Converter mit intelligenten Betriebskonzepten ermöglichen eine flexible und anpassungsfähige Systemintegration elektrischer Quellen, Speicher und Verbraucher sowie die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität.

Um eine nachhaltige Mobilität und Energiewende beschleunigt zu erreichen, erforscht die Gruppe:

  • hocheffiziente Leistungselektronik mit neuen Topologien und Betriebskonzepten,
  • kompakte Spannungswandler zum intelligenten Laden, Speichern und Fahren,
  • elektrokalorische Wärmepumpen zum Kühlen und Heizen in mobilen Anwendungen.

iew – Stuttgart

Nachwuchsgruppen

Erforschung und Entwicklung der Schlüsseltechnologien für eine Universalmaschine

Dr.-Ing. Michael Jarwitz (IFSW, Universität Stuttgart)

Neue Mobilitätslösungen, sowie Entwicklungen in der Produktionstechnik selbst, bieten ein großes Potential zur Reduzierung des globalen CO2-Ausstoßes und für mehr Nachhaltigkeit. Hierfür sind entsprechend flexible und universell einsetzbare Fertigungssysteme erforderlich.

Ziel der Nachwuchsgruppe ist die Erforschung und Entwicklung der Schlüsseltechnologien für eine Universalmaschine im Sinne einer vollständig digitalisierten Produktion mit vollumfänglich flexibel einsetzbarer Fertigungstechnik für die ortsunabhängige, hocheffiziente Fertigung funktionalisierter Bauteile für die emissionsfreie Mobilität von morgen.

IFSW – Stuttgart

Dr.-Ing. Michael Jarwitz
Dr.-Ing. Jan Haußmann

Sensorbasierte Entwicklung von H2-Brennstoffzellen (SensE2B)

Dr.-Ing. Jan Haußmann (IPEK, KIT)

PEM-Brennstoffzellen sind eine vielversprechende Technologie, um lokale Emissionen zu vermeiden und Treibhausgase zu reduzieren. Für mobile Anwendungen ist eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Lebensdauer notwendig. Dazu ist es notwendig, kritische Bedingungen in der Brennstoffzelle zu erfassen und durch eine angepasste Betriebsführung zu vermeiden.

Innerhalb dieser Nachwuchsgruppe soll daher ein sensorbasiertes Konzept entwickelt werden, das die Zell-, Stack-und Systemebene verknüpft und damit die Entwicklung eines hocheffizienten Brennstoffzellensystems mit langer Lebensdauer ermöglicht.

IPEK – Karlsruhe

Digitale Zwillinge als Grey-Box-Modelle für die Fertigungstechnik

Dr.-Ing. Christoph Hinze (ISW, Universität Stuttgart)

Zentrales Element der Nachwuchsgruppe "Digitale Zwillinge als Grey-Box-Modelle für die Fertigungstechnik" ist die modellbasierte Abbildung des dynamischen Verhaltens im Digitalen Zwilling zur Auslegung, Regelung und Optimierung fertigungstechnischer Systeme. Dafür kommen verschiedene Identifikationsverfahren und Methoden aus dem Maschinellen Lernen zur Anwendung.

ISW – Stuttgart

Dr.-Ing. Christoph Hinze
Dr.-Ing. Florian Stamer

Dynamische Qualitätsregelung für die nachhaltige Produktion von Mobilitätslösungen

Dr.-Ing. Florian Stamer (wbk, KIT)

Die Qualität ist ein zentraler Aspekt für den wirtschaftlichen Erfolg wiederaufbereiteter Mobilitätsprodukte. Ziel der Nachwuchsgruppe ist die intelligente Qualitätsregelung der Produktionsprozesse zur wirtschaftlichen Verarbeitung rückläufiger Produkte. Hierzu gehört sowohl die individuelle Fertigung der Komponenten als auch die adaptive Paarung in der Montage.

wbk – KIT