Die Mobilität der Zukunft fährt vor

In Messehallen gilt generell ein Fahrverbot, auch für Publikumsmagnete wie das Versuchsträgerfahrzeug des ICM. Deshalb ist der „ICM-Tag: Future Mobility Open Labs“ 2023 wahrscheinlich die erste Gelegenheit, bei der das Elektroauto in seiner fahrbereiten Version "eVee" vor Publikum vorfährt. Mit an Bord hat es neue Technologien, die die Mobilität der Zukunft nachhaltiger und effizienter machen. Das Konzept entspricht einem flexibel einsatzbaren Leichtfahrzeug, das beispielsweise als Teil einer autonomen Carsharing-Flotte zur nachhaltigen und vernetzten Mobilität beiträgt. Als modulare Test-Plattform dient das Fahrzeug der Erprobung von Hard- und Softwarekomponenten aus ICM-Projekten im Gesamtsystem. "Wir treiben die Spitzenforschung gezielt voran, damit die Mobilität der Zukunft aus Baden-Württemberg und damit aus Deutschland kommt", sagt Dr. Max Hoßfeld, Geschäftsführer des ICM an der Uni Stuttgart. Details zu den Ergebnissen der Arbeiten aus den Forschungsfeldern Mobility Technologies, Manufacturing Systems und Software-System-Architectures erfahren Besucher in der Ausstellung am ICM-Tag.

Ein Highlight ist die im "eVee" montierte sogenannte „Variable Flux Machine“ (VFM), deren Kernstück eine verkleinerte Version der abgewandelten VFM aus den ICM-Projekten Remos und Remos2 ist. Der Rotorfluss dieser Maschinen ist durch die Verwendung von Magneten ohne Seltene Erden steuerbar, wodurch Vorteile speziell bei hohen Motordrehzahlen erzielt werden. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des ICM ist es in ihren Projekten gelungen, die Leistungsdichte und die Effizienz der VFM deutlich zu steigern. Möglich machen das die Fertigung des Rotors in einer neuartigen Metall-Kunststoff-Bauweise und die gezielt eingesetzten variablen Magnete ohne Seltene Erden.

Messedemonstrator „DeVee" präsentiert die Transversalflussmaschine

Im nicht fahrbaren Messedemonstrator "DeVee", der ebenfalls ausgestellt wird, befindet sich der kleine Star des ICM – die Transversalflussmaschine (TFM) aus dem Projekt AddiMoT. Klein ist hier wörtlich zu verstehen. Denn eine TFM kann durch ihre Bauweise mit konzentrisch um die Achse gewickelten Kupferspulen bei gleichem Drehmoment deutlich kompakter konstruiert werden als herkömmliche Elektromotoren. Damit eignet sie sich sehr gut als Direktantrieb, wie sie auch im „DeVee“ integriert ist.  An dem kompakten Elektroantrieb zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ICM zudem die Potenziale der additiven Fertigung metallischer Bauteile auf. Schlitze und Gitter werden dabei gezielt als Designelemente eingesetzt, um Wirbelströme weiter zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen. Wie der kompakte Elektromotor funktioniert, veranschaulicht am ICM-Tag eine digitale Visualisierung, die Magnetfelder und Stromflüsse sichtbar macht. In den Antriebsstrang des Messedemonstrators ist außerdem eine Brennstoffzelle integriert, die für das Fahrzeug in unseren Projekten neu-designt worden ist.

Nachhaltig und flexibel

Nachhaltige Produktionstechnologien müssen sich flexibel auf ständig neue Anforderungen einstellen können. Hier setzt das ICM-Projekt SDPräFlexBot an. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln dabei hochpräzise Messtechniken und softwaregetriebene und adaptive genauigkeitsoptimierte Konfigurations-, Bahn- und Trajektorienplanungen. Ziel ist es, einfache Roboterkinematikern für hochpräzise und wechselnde Produktionsaufgaben zu befähigen. Am ICM-Tag wird dies an einem Schweißprozess veranschaulicht. Dabei hält ein Roboter das Werkstück und positioniert es ständig neu, um die unpräzisen Bewegungen des zweiten Roboters auszugleichen, der die Schweißbahn beschreibt.

InnovationChallenge ist ein Transferinstrument

"Unser Ziel ist es auch, mit Hilfe verschiedener Transferinstrumente und Kooperationen mit Unternehmen die Innovationen aus der Forschung in die Industrie und die Gesellschaft zu tragen", erklärt Dr. Sandra Kaufmann-Weiß, Geschäftsführerin des ICM am KIT. Ein Transferinstrument ist die InnovationChallenge, mit der der ICM vor allem KMUs und Startups über Kooperationen mit Hochschulinstituten Zugang zur Forschungsinfrastruktur des Landes Baden-Württemberg verschafft. Unter anderem ist daraus das Projekt CutAIye hervorgegangen ist. Das Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart und der Lasertechnik-Spezialist PRECITEC erforschen gemeinsam das intelligente Laserschneiden – gefördert vom Wissenschaftsministerium Baden-Württemberg. Vor allem für Kupfermaterialien, aus denen entscheidende Bauteile für Elektrofahrzeuge bestehen. Um das Projektziel zu erreichen, sollen die Daten aus den Sensoren der Laseranlagen mit einem Machine-Learning-Algorithmus verknüpft werden, der den Schneideprozess überwacht und Parameter wie Laserleistung, Schneidegeschwindigkeit und Gasdruck regelt. Hierdurch wird die Grundlage für einen stabilen, wirtschaftlichen und flexiblen Herstellungsprozess geschaffen, mit dem automatisiert große Stückzahlen in höchster Qualität produzierbar sind.