Exzellenzinitiativen

Das ISW landet bei Bund und Ländern wieder in den Exzellenzinitiativen. Erfahren Sie hier mehr darüber.

Exzellenzcluster IntCDC

Das Exzellenzcluster IntCDC ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt in Stuttgart mit dem Fokus der wirtschaftsnahen Grundlagenforschung im Bereich der Architektur und Baufertigung. Seit 2019 läuft die erste siebenjährige Förderperiode des Exzellenzclusters als eines der bedeutendsten und umfangreichsten Förderprojekte der DFG.

Der Bausektor konsumiert bereits heute mehr als 40% der globalen Ressourcen und Energie, doch der Raumbedarf nimmt weiter dramatisch zu: In den nächsten 35 Jahren sind neue städtische Bauten für 2,6 Mrd. Menschen zu schaffen (ca. 400.000 Wohnungen in deutschen Städten). Digitale Technologien bieten neue Lösungsansätze zur Produktivitätssteigerung im Bauwesen. Ziel des Exzellenzclusters ist es, das volle Potential digitaler Technologien zu nutzen, um das Planen und Bauen in einem integrativen und interdisziplinären Ansatz neu zu denken. Durch einen systematischen, ganzheitlichen und integrativen computerbasierten Ansatz sollen die methodischen Grundlagen für eine umfassende Modernisierung des Bauschaffens gelegt werden. Eine zentrale Zielsetzung ist die Entwicklung einer übergeordneten Methodologie des „Co-Design“ von Methoden, Prozessen und Systemen, basierend auf interdisziplinärer Forschung zwischen den Bereichen Architektur, Bauingenieurwesen, Ingenieurgeodäsie, Produktions- und Systemtechnik, Informatik und Robotik sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Das ISW ist Forschungspartner in 4 von 19 Teilprojekten (TP), die im Folgenden präsentiert werden.

Exzellenzcluster EXC 2075 „Daten-integrierte Simulationswissenschaft (SimTech)“

Das ISW ist Mitglied des Exzellenzcluster EXC 2075 „Daten-integrierte Simulationswissenschaft (SimTech)“ und leistet maßgebliche Beiträge zur Anwendung der Simulation als Werkzeug in der Produktionstechnik. Der Einsatz von Simulationstechnik ermöglicht in der industriellen Praxis die schnelle und effiziente Untersuchung  von neuen Maschinen und die Optimierung von bestehenden Anlagen. Längst gehört die Simulation zum Werkzeugkasten der modernen Steuerungstechnik und wird bei der Auslegung, Steuerung- und Regelung von Fertigungsmaschinen und Robotern eingesetzt. Typische Anwendungen der Simulation sind dabei die Optimierung der Leistungsfähigkeit bestehender Produktionsanlagen, der Entwurf neue Roboter sowie die Beschleunigung des Engineering Prozesses rund um die Inbetriebnahme von Werkzeugmaschinen.

Am ISW werden dazu Simulationswerkzeuge für den Einsatz in Echtzeitsteuerungen entwickelt und angewendet. Vor allem mithilfe der Hardware-in-the-Loop werden Komponenten oder gar ganze Maschinen durch Simulation mit einem realistischen Verhalten ersetzt.

Im Rahmen von SimTech wird derzeit ein Forschungsprojekt gefördert, das sich mit der simulationsbasierten Steuerung von Robotern anhand von integrierten Sensordaten beschäftigt und insbesondere den Wissenstransfer von solchen, in SimTech entwickelten, simulationsbasierten Methoden in industrielle Anwendungen adressiert. Darüber hinaus ist das ISW in einer Vielzahl von Forschungsprojekten rund um die Themen Dynamik- und Echtzeitsimulation aktiv.

Simulation und Modellierung

Ob in der Produktion, der Medizin, bei Klimavorhersagen oder in vielen anderen Lebensbereichen: Simulation und Modellierung sind für die Lösung komplexer Probleme in den Natur- und Ingenieurwissenschaften wie in den Lebens- und Geisteswissenschaften unentbehrlich geworden. Die Simulationstechnik von isolierten Ansätzen aus verschiedenen Disziplinen und Theorien zu einer ganzheitlichen Systemwissenschaft zu verbinden, ist das Ziel des im Jahr 2007 eingerichteten und nun auf weitere fünf Jahre bewilligten Exzellenzclusters Simulation Technology (SimTech). Eine solche Gesamtsicht geht über Fachgrenzen hinaus und unterstützt alle Aspekte vom Modell bis zum interaktiven System. SimTech ist es in der ersten Förderperiode gelungen, die unterschiedlichsten an der Universität Stuttgart vorhandenen Kompetenzen auf dem Gebiet der Simulationsforschung erfolgreich zusammenzuführen.

So konnte der Forschungsverbund ein hervorragendes, interdisziplinäres Fundament aufbauen, von dem der Cluster in den kommenden Jahren profitieren wird. Gerade die Arbeit an den von SimTech definierten visionären Anwendungsfeldern soll intensiviert werden. Hierzu zählen etwa das simulationsbasierte Design neuer Werkstoffe mit maßgeschneiderten Hightech-Eigenschaften, die vollständig virtualisierte Entwicklung von Prototypen und die Simulation komplexer und umfassender Methoden in der Umwelttechnik.

Zusammenarbeit mit HLRS stärken

Außerdem sollen die Forschungsarbeiten in den Bereichen Biomechanik und Systembiologie stärker miteinander verzahnt werden, um der Vision eines ganzheitlichen Menschmodells näher zu kommen. Schließlich rückt auch das Thema „High Performance Computing“ stärker in den Fokus. So soll etwa die Zusammenarbeit mit dem Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart (HLRS) weiter ausgebaut werden.

Dabei profitiert der Cluster von dem neuen Rechnersystem „Hermit“, das Anfang 2012 eingeweiht wurde und in der renommierten TOP500 Liste der weltschnellsten, zivilen Supercomputer derzeit Rang 12 einnimmt. Neben der Forschung an neuen Strategien in der Simulationstechnik konzentriert sich der Exzellenzcluster auch künftig auf die Förderung junger Wissenschaftler. So soll der erfolgreiche Elitestudiengang „Simulation Technology“ genauso fortgeführt werden wie die Graduiertenschule SimTech, in der derzeit etwa 100 Doktoranden an ihrer Promotion arbeiten. Außerdem plant SimTech, in den kommenden Jahren eine eigene „Junior Academy“ aufzubauen.

SimTech Webseite

Graduate School of Excellence advanced Manufacturing Engineering (GSaME)

Das ISW beteiligt sich mit dem Cluster „Intelligente Produktionseinrichtungen“ an der Graduate School of Excellence advanced Manufacturing Engineering (GSaME) der Universität Stuttgart. Zwei Doktoranden forschen als Stipendiaten der GSaME am ISW.

Zukünftige Spitzenkräfte müssen neben ausgeprägter Fachkompetenz und fachübergreifendem Wissen auch über Fähigkeiten zur systematischen Weiterentwicklung und Anwendung von Problemlösungs-, Entscheidungs- und Handlungskompetenzen verfügen. Sie müssen offen sein gegenüber neuen, möglicherweise fachfremden Ideen oder Lösungen. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Exzellenzinitiative geförderte „Graduate School of Excellence advanced Manufacturing Engineering (GSaME)“ bildet im Rahmen eines spezifisch entwickelten kooperativen, interdisziplinären Promotionsprogramms High Potentials aus, die über ein solches Profil verfügen.

Das Ziel der Graduiertenschule besteht darin, optimale Voraussetzungen für Promotionen zum Dr.-Ing. und Dr. rer. pol. und die Förderung des wissenschaftlich qualifizierten Nachwuchses durch ein Modell zu schaffen, das neben der originären wissenschaftlichen Arbeit eine ergänzende methodische, inhaltlich-fachliche und außerfachliche Qualifizierung ermöglicht und durch verbindliche, transparente und angemessene Betreuungsstrukturen das Erreichen der Forschungs- und Qualifizierungsziele innerhalb einer Promotionsdauer von vier Jahren fördert und fordert.

Ihre Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt  Armin Lechler
Dr.-Ing.

Armin Lechler

Stellvertretende Institutsleitung
Geschäftsführender Oberingenieur

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