Forschungsprojekte

Unbekanntes entdecken, Grenzen überschreiten, Neues entwickeln, Pionierarbeit leisten. Unsere Forschungsthemen zeigen, was uns bei ESI ITI antreibt.

Thomas Neidhold, Head of Software Development

Unsere Aktivitäten in Forschung und Entwicklung

ESI ITI ist ein gefragter Kooperationspartner für Forschungs- und Entwicklungsprojekte in der Industrie sowie an Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Nachfolgend finden Sie einen Auszug aus unserer aktuellen Projektliste. 

Cloud-Computing

Die Idee hinter CloudFlow ist, Cloud Computing für ingenieurstechnische Arbeitsabläufe nutzbar zu machen. Das Ziel ist es, Ingenieuren einen Zugang zu Cloud-Diensten zu ermöglichen, die sich über Bereiche wie CAD, CAM, CAE (CFD), Systeme und PLM erstrecken und durch die Nutzung von HPC-Ressourcen zu vernetzten Abläufen kombiniert werden können. Arbeitsprozesse bilden eine wichtige Grundlage für die heutige Entwicklung von Produkten, die eine immer größere Komplexität aus Geometrie, Mechanik, Elektronik und Software aufweisen. Derart komplexe Produkte erfordern multidisziplinäre Simulation, Simulation-in-the-Loop und abgestimmte Abläufe mit Blick auf Interoperabilität von Daten und Diensten. CloudFlow ist ein Gemeinschaftsprojekt bestehend aus sieben Partnern: ESI ITI, Arctur, CARSA,JOTNE, Missler, Numeca, und StellbaHydro. Darüber hinaus sind auch die vier renommierten Forschungsinstitute DFKI, SINTEF, University of Nottingham undFraunhofer Teil des Konsortiums. Das Projekt wird durch die EU-Kommission mit mehr als 6 Mio € gefördert und läuft bis 2017.

Energietechnik

Gegenstand des Projektes ist die Untersuchung von Dampfkraftprozessen und kombinierten Gas- und Dampfprozessen mit CO2-Abtrennung unter den Randbedingungen einer hohen fluktuierenden regenerativen Einspeisung. Ziel ist es, kohlebefeuerte Dampfkraftwerke mit und ohne CCS über den gesamten Lastbereich bewerten zu können, Grenzen und begrenzende Komponenten zu erkennen und zu untersuchen und Optimierungspotentiale der Prozessschaltungen zu analysieren. Dafür werden die in DYNCAP durchgeführten Betrachtungen des Kraftwerklastbereichs 40-100% auf die neuen Einsatzszenarien ausgeweitet, die durch den starken Ausbau der regenerativen Energien in Zukunft auftreten werden. Das umfasst die Abbildung des Schwachlastbetriebes und das An- und Abfahren der genannten Prozesse. Projektpartner sind die Institute für Energietechnik, Thermofluidtechnik und Regelungstechnik der TU Hamburg-Harburg sowie die Firmen XRG Simulation, TLK Thermo, ESI ITI  und E.ON Technologies. Gefördert wird das Vorhaben von COORETEC, einer Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Im Fokus des Projektes „enerMAT“ steht die Erarbeitung neuer Konzepte und Softwaretools zur Planung und Umsetzung von energiesparenden Gebäudesteuerungen und Automatisierungslösungen. Am Projekt beteiligt sind neben ESI ITI die FASA AG, Provedo Software  GmbH, NSC GmbH sowie der Institutsteil EAS des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. Die fünf Partner entwickeln in den nächsten drei Jahren modellbasierte Verfahren, die eine effiziente Entwicklung und Optimierung sowie das Testen von Energiemanagementsystemen für Gebäude unterstützen sollen. Unterstützt wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) mit rund 4,5 Millionen Euro.

Der Schwerpunkt des Projektes EnTool:CoSim liegt auf der Kopplung von Laufzeit-optimierten Modellen zur energetischen/bauklimatischen Gebäudesimulation mit Simulationsmodellen für Anlagen- und Regelungskomponenten. Zur Unterstützung und Intensivierung des Wissenstransfers aus der Forschung in die Baupraxis setzt das Projekt EnTool:CoSim auf die Verbindung von Simulationswerkzeugen durch Co-Simulation und Model-Exchange. Dadurch können komplexe Modelle, die bislang fast ausschließlich in der Forschungswelt verwendet wurden, mit Erfolg in die Praxis überführt werden. Das Projekt EnTool:CoSim gehört gemeinsam mit EnTool:BIM zu den Pilotprojekten der EnTool-Plattform und läuft über 3 Jahre. Beteiligt am Vorhaben sind EA Systems Dresden, das Fraunhofer Institut, ESI ITI und die TU Dresden.

MODRIO ist ein europäisches ITEA2 Forschungsprojekt mit einer Laufzeit von drei Jahren und einem Budget von 19,5 Millionen Euro, an dem 38 Partner aus 6 Ländern beteiligt sind. Ziel von MODRIO ist es, den Einsatz moderner Modellierungs- und Simulationswerkzeuge in der Transport- und Energiewirtschaft auf den gesamten Betriebsbereich auszuweiten. Damit soll gerade die operative Nutzung von Kraftwerken, Transportsystemen und Windkraftanlagen über den gesamten Lebenszyklus hinweg im Hinblick auf Effizienz, geringere Emissionen, erhöhte Sicherheitsanforderungen und Flexibilität substanziell verbessert werden. Im Rahmen des Projektes werden Standards und Verfahren entwickelt sowie eine Modellierungs- und Analyseumgebung, die eine Verwendung nichtlinearer Modelle im Betrieb ermöglichen und somit unmittelbar für die Industrie nutzbar sind.

mobile Arbeitsmaschinen

Zusammen mit der IBAF GmbH und der Technischen Universität Dresden (TDU) widmet sich ESI ITI in einem Gemeinschaftsprojekt der Entwicklung einer neuartigen Berechnungsbibliothek auf der Basis der Diskreten Elemente-Methode (DEM) in SimulationX, um eine neue Qualität von Berechnungsverfahren für die Partikelsimulation von Schüttgut im Arbeitsprozess von Baumaschinen zu realisieren. Wesentliches Merkmal der geplanten Lösung ist die vollständige Kopplung der DEM-Software LIGGGHTS mit der multiphysikalischen Simulationsumgebung SimulationX. Die IBAF GmbH setzt dabei einen wissensbasierten Präprozessor mit Parametrierungsfunktion auf, womit zukünftige Nutzer in die Entwicklung einbezogen werden. Für eine erhöhte Anwenderfreundlichkeit entwickelt die TUD ein spezielles Post-Processing-Modul für Virtual-Reality-Anwendungen mit völlig neuen Interaktionsmöglichkeiten. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und ist für fünf Jahre angelegt.

Gemeinsam mit dem Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden verfolgt ESI ITI in dem Projekt das Ziel, neuartige Modelle für den Reifen-Boden-Kontakt zu erstellen, zu parametrieren und zu validieren und diese modular im Simulationswerkzeug SimulationX umzusetzen. Im Ergebnis stellt ESI ITI ein neues Berechnungsverfahren und -werkzeug für eine große Gruppe von Anwendern zur Verfügung.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die anwendungsbezogene Entwicklung von Algorithmen und HPC-Software für die Durchführung von Multiskalen-Maschinensimulationen in der OpenModelica-Entwicklungsumgebung. Kerngedanke des vorliegenden Projektes ist es, mathematische und syntaktische Kontextinformationen von Teilmodellen auszunutzen, um per Software ein gekoppeltes Gesamtmodell zu erzeugen, das trotz dessen Multiskalen-Phänomenen in hoher paralleler Effizienz simuliert werden kann. HPCOM ist ein Gemeinschaftsprojekt von Bosch Rexroth,  ESI ITI und der TU Dresden und wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Maschinenbau

Im Rahmen des Projektes wird eine anwendungsgerechte Modellbibliothek komplexer Maschinenbaugruppen, am Beispiel der „linearen Vorschubachse“ inklusive der dafür notwendigen Teilmodelle entwickelt. Sie ist konfigurierbar und für alle Konfigurationen echtzeitfähig und erlaubt damit SiL-/HiL-Simulationen zur virtuellen Inbetriebnahme. Außerdem beinhaltet sie relevante Funktions- und Fehlertestfälle inklusive der zugehörigen Schnittstellen. Die Modellbibliothek versetzt den Anwender in die Lage, Modelle schneller, einfacher und mit weniger Fachwissen zu erstellen, wodurch sich sein Zeit- und Kostenaufwand und Risiko minimiert. Ziel ist es, häufig benötigte komplexe Modelle in validierter vorparametrierter Form zu konfigurieren und dabei von den Erfahrungen, der SiL-/HiL-Fähigkeit und den integrierten Testfällen zu profitieren. Das Vorhaben bearbeiten wir gemeinsam mit dem Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik der TU Dresden.

Das Projekt ROMESA hat das Ziel, Verschleiß und Alterung in das Systemmodell zu integrieren, um bereits vor der Herstellung von Baugruppenmustern Zuverlässigkeit und Ausfallursachen durch Simulation abschätzen zu können. Dabei ist eine Vielzahl unterschiedlicher möglicher Ausfallursachen durch mathematische Modelle darzustellen. Basierend auf den Simulationsergebnissen kann eine Optimierung automatisch Schwachstellen des Systems beseitigen und somit eine ressourcenschonende robuste Auslegung mechatronischer Baugruppen ermöglichen. Bearbeitet wird das Projekt durch Dynardo, ESI ITI, das Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design der TU Dresden sowie Johnson Electric Germany als Anwendungspartner. Das Vorhaben wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Im Rahmen des Projektes werden Lösungen zur softwaretechnischen Unterstützung der Produktentwicklung in der frühen Phase entwickelt, um die Entwicklungszeit von Produkten zu reduzieren. Industrieunternehmen können so durch schnelleren Markteintritt Marktanteile gewinnen. Durch die bessere Softwareunterstützung in der frühen Phase kann die Produktqualität erhöht und der Ressourceneinsatz für Produktänderungen minimiert werden. Entstehen sollen drei Softwareapplikationen zur Prozess- und Werkzeugintegration der Systemspezifikation und -simulation in ein PLM-System. Das Vorhaben ist ein Kooperationsprojekt im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Medizintechnik und Pharmakologie

Im ZIM-Projekt SimFluNet – gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie – wurde gemeinsam mit dem Fraunhofer IWS die Bibliothek „Mikrofluidik“ entwickelt. Mit deren Hilfe können mikrofluidische Systeme in SimulationX dynamisch berechnet und dimensioniert werden. Somit lassen sich insbesondere Mikroperfusions- und Labor-auf-dem-Chip-Systeme als Netzwerkmodell simulieren. Mikroperfusions- und Labor-auf-dem-Chip-Systeme sollen mittelfristig Tierversuche in der Toxikologie und Pharmakologie ersetzen.

Nahtlose Systementwicklung und –integration

ACOSAR reagiert auf eine wesentliche Marktanforderung zahlreicher Industriebereiche: die einheitliche, nahtlose (virtuelle) Systementwicklung und Systemvalidierung. Ziel ist die Ausarbeitung einer Spezifikation für eine interoperable, erweiterte Co-Simulationsschnittstelle (Advanced Co-Simulation Interface, ACI). Die ACI-Schnittstelle wird zu einer aufwandsarmen Integration von Echtzeitsystemen führen, die die standardisierte Konfiguration und Kontrolle von Echtzeitsystemen, sowie den standardisierten Datenaustausch zwischen solchen Systemen ermöglicht. Die Idee, die ACOSAR zugrunde liegt, hängt stark mit dem FMI-Standard zusammen. Der Schwerpunkt liegt in der Einbindung von Echtzeitsystemen in die Simulationsumgebung durch eine Kopplung des echtzeitfähigen und nichtechtzeitfähigen Bereichs. Involviert in das Vorhaben sind die Firmen dSPACE, ETAS, ESI ITI, Porsche, Robert Bosch und Volkswagen sowie die TU Ilmenau, die Leibniz Universität Hannover und die RWTH Aachen. Das Projekt wird bearbeitet im Rahmen von ITEA 3, einem Teil des Clusterprogramms der europäischen Forschungsinitiative EUREKA.

ESI ITI inTouch vermittelt Kooperationspartner

Einen starken, mutigen Kooperationspartner mit dem Sie Grenzen überwinden und vollkommen Neues entwickeln können, finden Sie möglicherweise in der großen SimulationX Community. 

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