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Forschungsschwerpunkte

Sensorische Erfassung, Modellierung und Simulation manueller Montageprozesse

Kollaborative Robotersysteme

Additiv gefertigte, weiche Roboter und Greifer

Laufende Forschungsprojekte

SmaPS

SmaPS-Logo

Die aktuellen Innovationsschübe additive Fertigungssysteme und Industrie 4.0 haben das Potenzial, die Produktionslandschaft umzuwälzen. Die derzeit übliche Fertigung komplexer Bauteile aus Einzelkomponenten und dem anschließenden Fügen zu Baugruppen könnte in Zukunft massiv zurückgehen, wenn sich funktionsintegrierte Lösungen in 3D-Druck Bauweise durchsetzen. Gleichzeitig entstehen neue Herausforderungen etwa in den vor- und nachgelagerten Prozessen. Insbesondere Mittelständler, die sich auf die Beherrschung aktueller Fertigungsprozesse spezialisiert haben, müssen sich frühzeitig auf die neue Situation vorbereiten. Gerade KMU scheuen jedoch die Einstiegsinvestitionen, die für den Know-How-Aufbau notwendig sind, da sie der Relevanz und Einsatzfähigkeit der neuen Technologien in ihrem Umfeld nicht vertrauen.

SmaPS ermöglicht als Forschungsinfrastrukturprojekt fünf Lehrstühlen der Universität Siegen den Einstieg in neue Technologien (3D-Druck, Steifigkeitsmessungen von Werkzeugen, Bewegung von Werkern mittels Motion Capture). Für die Unternehmen, insbesondere die KMU, besteht die Möglichkeit zur engagierten Mitarbeit im dabei entstehenden Zentrum SmaPS unter Vermeidung eigener, oftmals nicht realisierbarer, Großinvestitionen. SmaP kann dabei als verlängerte Experimentierbank genutzt werden, wo losgelöst vom Produktionsdruck, Experimente durchgeführt werden können, welche zwischen der Phase der Technologieentwicklung und der technischen Nutzbarkeit liegen.

Der Lehrstuhl FAMS ist im Projekt an zwei Investitionsvorhaben beteiligt:

  1. Sensoren für die Erfassung menschlicher Bewegungen im Produktionsbetrieb Der Lehrstuhl FAMS hat drei Inertialsensor-basierte Systeme zur Erfassung menschlicher Bewegungen beschafft. Es handelt sich um zwei xsens MVN Link Systeme, bei denen die Sensoren mit Kabeln verunden sind und das mit 240 Hz arbeitet sowie ein robusteres xsens MVN Awinda System, bei dem die Sensoren kabellos arbeiten und das mit 60 Hz arbeitet. Die xsens Systeme werden durch zwei Paar Manus VR Handschuhe zur Erfassung von Fingerbewegungen sowie zwei Pupil Invisible Brillen zur Erfssung von Augenbewegungen ergänzt. Mit den Systemen können auch mehrere Stunden lang Bewegungen von Mitarbeitern im operativen Umfeld genau zu erfassen.
    Nutzen: Digitale Arbeitsplanung auf Basis realer Bewegunsgabläufe, Arbeitsplatzoptimierung hinsichtlich Effizienz und Ergonomie

  2. Additives Fertigungssystem zum Laserauftragsschweißen Der Lehrstuhl FAMS ist aktuell dabei, in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Produktentwicklung (Prof. Reinicke) ein additives Fertigungssystem für Metalle zu beschaffen. Dabei handelt es sich um ein Laserschmelzsystem (LBM-Verfahren). Mit ihm kann auf bestehende Teile aufgeschweißt, Teile durch Aufschweißen gefügt und Teile lasergeschnitten werden.
    Nutzen: Aufschweißen komplizierter und filigraner Gemoetrien, Sensorintegration in Bauteile, Aufbereitung gebrauchter Werkzeuge

MOSIM - End-to-end Digital Integration based on Modular Simulation of Natural Human Motions

MOSIM-Logo

Eine Kernidee von Industrie 4.0 ist die Abbildung der Produktion in Form eines digitalen Schattens. Aber warum wird dabei menschliches Verhalten meist stark vereinfacht? „Menschliche Bewegungen sind so vielfältig, dass sie mit heutigen Mitteln sehr aufwändig zu modellieren sind“ sagt Professor Dr.-Ing. Martin Manns, Leiter des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Montage an der Universität Siegen.

Das ITEA3-Forschungsprojekt MOSIM (End-to-end Digital Integration based on Modular Simulation of Natural Human Motions) möchte das ändern, indem es Verfahren aus der Spieleindustrie mit denen der Produktionsforschung kombiniert. Es wird ein Baukasten menschlicher Bewegungsmodule (sogenannte Motion Model Units) entwickelt, die sich zu 3D Simulationen zusammensetzen lassen. Damit sollen nicht nur optimale Soll-Bewegungen sondern die häufigsten Ist-Bewegungen mit geringem Aufwand simulierbar werden. Die Simulationen können in der Automobilmontage, der Bauindustrie sowie in Fußgängersimulationen genutzt werden.

Das Projekt MOSIM umfasst vier nationale Konsortien aus Deutschland, Schweden, Finnland und Österreich, in denen sich insgesamt 22 Partner beteiligen. Konsortialführer ist die Daimler AG. Die wissenschaftlichen Partner im deutschen Konsortium sind die Universität Siegen und das DFKI Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken.

Publikationen

2021

Journal Articles

Patents

2020

Miscellaneous

2019

Journal Articles

Conference Articles

2018

Journal Articles

Conference Articles

2017

Journal Articles

Conference Articles

2016

Journal Articles

Conference Articles

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Additiv gefertigte, weiche Roboter und Greifer

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Die aktuellen Innovationsschübe additive Fertigungssysteme und Industrie 4.0 haben das Potenzial, die Produktionslandschaft umzuwälzen. Die derzeit übliche Fertigung komplexer Bauteile aus Einzelkomponenten und dem anschließenden Fügen zu Baugruppen könnte in Zukunft massiv zurückgehen, wenn sich funktionsintegrierte Lösungen in 3D-Druck Bauweise durchsetzen. Gleichzeitig entstehen neue Herausforderungen etwa in den vor- und nachgelagerten Prozessen. Insbesondere Mittelständler, die sich auf die Beherrschung aktueller Fertigungsprozesse spezialisiert haben, müssen sich frühzeitig auf die neue Situation vorbereiten. Gerade KMU scheuen jedoch die Einstiegsinvestitionen, die für den Know-How-Aufbau notwendig sind, da sie der Relevanz und Einsatzfähigkeit der neuen Technologien in ihrem Umfeld nicht vertrauen.

SmaPS ermöglicht als Forschungsinfrastrukturprojekt fünf Lehrstühlen der Universität Siegen den Einstieg in neue Technologien (3D-Druck, Steifigkeitsmessungen von Werkzeugen, Bewegung von Werkern mittels Motion Capture). Für die Unternehmen, insbesondere die KMU, besteht die Möglichkeit zur engagierten Mitarbeit im dabei entstehenden Zentrum SmaPS unter Vermeidung eigener, oftmals nicht realisierbarer, Großinvestitionen. SmaP kann dabei als verlängerte Experimentierbank genutzt werden, wo losgelöst vom Produktionsdruck, Experimente durchgeführt werden können, welche zwischen der Phase der Technologieentwicklung und der technischen Nutzbarkeit liegen.

Der Lehrstuhl FAMS ist im Projekt an zwei Investitionsvorhaben beteiligt:

  1. Sensoren für die Erfassung menschlicher Bewegungen im Produktionsbetrieb Der Lehrstuhl FAMS hat drei Inertialsensor-basierte Systeme zur Erfassung menschlicher Bewegungen beschafft. Es handelt sich um zwei xsens MVN Link Systeme, bei denen die Sensoren mit Kabeln verunden sind und das mit 240 Hz arbeitet sowie ein robusteres xsens MVN Awinda System, bei dem die Sensoren kabellos arbeiten und das mit 60 Hz arbeitet. Die xsens Systeme werden durch zwei Paar Manus VR Handschuhe zur Erfassung von Fingerbewegungen sowie zwei Pupil Invisible Brillen zur Erfssung von Augenbewegungen ergänzt. Mit den Systemen können auch mehrere Stunden lang Bewegungen von Mitarbeitern im operativen Umfeld genau zu erfassen.
    Nutzen: Digitale Arbeitsplanung auf Basis realer Bewegunsgabläufe, Arbeitsplatzoptimierung hinsichtlich Effizienz und Ergonomie

  2. Additives Fertigungssystem zum Laserauftragsschweißen Der Lehrstuhl FAMS ist aktuell dabei, in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Produktentwicklung (Prof. Reinicke) ein additives Fertigungssystem für Metalle zu beschaffen. Dabei handelt es sich um ein Laserschmelzsystem (LBM-Verfahren). Mit ihm kann auf bestehende Teile aufgeschweißt, Teile durch Aufschweißen gefügt und Teile lasergeschnitten werden.
    Nutzen: Aufschweißen komplizierter und filigraner Gemoetrien, Sensorintegration in Bauteile, Aufbereitung gebrauchter Werkzeuge

MOSIM - End-to-end Digital Integration based on Modular Simulation of Natural Human Motions

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Eine Kernidee von Industrie 4.0 ist die Abbildung der Produktion in Form eines digitalen Schattens. Aber warum wird dabei menschliches Verhalten meist stark vereinfacht? „Menschliche Bewegungen sind so vielfältig, dass sie mit heutigen Mitteln sehr aufwändig zu modellieren sind“ sagt Professor Dr.-Ing. Martin Manns, Leiter des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Montage an der Universität Siegen.

Das ITEA3-Forschungsprojekt MOSIM (End-to-end Digital Integration based on Modular Simulation of Natural Human Motions) möchte das ändern, indem es Verfahren aus der Spieleindustrie mit denen der Produktionsforschung kombiniert. Es wird ein Baukasten menschlicher Bewegungsmodule (sogenannte Motion Model Units) entwickelt, die sich zu 3D Simulationen zusammensetzen lassen. Damit sollen nicht nur optimale Soll-Bewegungen sondern die häufigsten Ist-Bewegungen mit geringem Aufwand simulierbar werden. Die Simulationen können in der Automobilmontage, der Bauindustrie sowie in Fußgängersimulationen genutzt werden.

Das Projekt MOSIM umfasst vier nationale Konsortien aus Deutschland, Schweden, Finnland und Österreich, in denen sich insgesamt 22 Partner beteiligen. Konsortialführer ist die Daimler AG. Die wissenschaftlichen Partner im deutschen Konsortium sind die Universität Siegen und das DFKI Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Saarbrücken.

Publikationen

2021

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