Laufzeit: seit 01.09.2023
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Primäres Ziel des Vorhabens UWE-5 ist die Ausbildung von Studierenden im Bereich Informatik und Ingenieurwissenschaften in der Raumfahrttechnik. Neben der Sammlung von Praxiserfahrung steht die Vermittlung von Grundlagen und fortgeschrittenen Themen der Telekommunikation, Physik, Telematik und Informatik, bis hin zur Vermittlung von Teamdenken, Projektmanagement und Systementwicklung im Vordergrund.

Die Ausbildung der Studierenden wird hierbei nicht nur in der anwendungsorientierten Entwicklung, sondern auch im Betrieb der Satelliten intensiviert. Nach erfolgreicher Technologiedemonstration im Zuge von UWE-3 und UWE-4, in denen grundlegende Systeme wie Lage- und Orbitregelung für den Formationsflug vorbereitend demonstriert wurden, wird in UWE-5 eine Plattform für studentische Nutzlasten und Experimente im Bereich Formations- und Konstellationsflug in Anwendungen neuartiger Algorithmen zur Kommunikation in 5G-Netzen geschaffen. Hier bietet UWE-5 die dazu benötigte robuste, fehlertolerante und hoch modularisierte Soft- und Hardware-Schnittstelle, welche seit UWE-3 stetig weiter entwickelt wird und im Rahmen von Lehrveranstaltungen, Praktika und Abschlussarbeiten moderne Verfahren und Technologien inkludiert.

Primäres technisches Ziel des beschriebenen Projektes ist die Erprobung und Untersuchung der in UWE-5 entwickelten 5G- Kommunikationsnutzlast hinsichtlich Slicing-Techniken, Quality-of-Service innerhalb dynamischer, satellitengestützer Backhauls. Sekundär wird eine Lageregelung entwickelt, welche autonome, relative Navigation für die Kooperation von mit Subsystemen auf Ebene von Formationen im Kontext mit der 5G-Kommunikationsnutzlast koordinieren und demonstrieren soll.

Laufzeit: seit 01.03.2023
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Die aktuellen Trends in der Umformtechnik zeigen einen zunehmenden Automatisierungsgrad und eine steigende Anforderung an die geometrische Genauigkeit der Schmiedestücke. Numerische Berechnungen ermöglichen die Optimierung des Umformprozesses und eine deutliche Verbesserung der Technologie noch vor der technologischen Erprobung. Der aktuelle Stand der Forschung zeigt, dass mit analytischen und numerischen Modellen nicht nur der Schmiedeprozess, sondern auch das statische und dynamische Verhalten der Presse abgebildet werden kann, was auch wiederum einen Einfluss auf die Bauteilqualität hat. Beispielsweise haben schon eine deterministische oder stochastische Abweichung von der 
Ideal-Einlegeposition des Rohlings einen signifikanten Einfluss auf die Qualität des Schmiedeteils, das Geschwindigkeitsprofil des Bären sowie dem lokalen Anpressdruck. Darüber hinaus ist bekannt, dass geringfügige Änderungen in der Gesenkwirkfläche die Prozessresilienz beeinflusst. 

Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Erarbeitung eines Grundlagenverständnisses zwischen der Wechselwirkung von Messdatenveränderungen (Mustererkennung, infolge gezielt veränderter Prozesszustände) und dem Wirkflächendesign beim Gesenkschmieden (z.B. Schrägwinkel oder Gesenkteilung) auf die Produktqualität im Dauerbetrieb. Mit Methoden der KI sollen die Wirkflächen im Schmiedeprozess so gestaltet werden, dass die Bauteilausschussrate bezüglich deterministischer und stochastischer Effekte deutlich reduziert wird. Bei der Digitalisierung des Schmiedeprozesses ist neben der Temperaturmessung auch die Geschwindigkeitsmessung entscheidend. Zu diesem Zweck wird die direkte Geschwindigkeitsmessung mittels Radartechnik eingesetzt. Im Gegensatz zu bisherigen Untersuchungen werden mit Hilfe von Simulationen und Expertenwissen Muster und Merkmale generiert, die dann in den Messdaten identifiziert werden können. Dies ermöglicht die Entwicklung einer künstlichen Intelligenz, die später bei der Entwicklung neuer Werkzeuge helfen soll. Die KI wird Daten aus einem Dauertest-Sensornetzwerk nutzen, in dem erstmals die Geschwindigkeitsmessung über 120-GHz-Radare in ein Umformsystem integriert sind. Für die Mess- und Simulationsdaten wird ein Cloud-Fog-Edge-Datenverarbeitungskonzept verwendet. Die identifizierten Muster und Merkmale werden in Verbindung mit der KI so angewendet, dass sie die Standzeit der Wirkflächen verbessert. In der ersten Förderperiode (1. FOP) sollen die experimentellen Bedingungen für ein- und mehrstufige Umformprozesse mit zyklischer Be- und Entlastung der Werkzeugwirkflächen geschaffen werden, die die Digitalisierung des Umformprozesses im Dauerlauf ermöglichen. In nachvollziehbaren Referenzdatensätzen und Daten aus Dauerlaufversuchen werden abschließend die Prozessmessdaten in kurz- und langfristige Prozessunsicherheiten zerlegt. Mit dem Abschluss des ersten FOP sind sowohl erste Merkmale und Muster identifiziert als auch Datenräume für Messungen und Simulationen definiert.

Laufzeit: seit 01.12.2025
Mittelgeber: Bundesministerium für Verkehr (BMV)

Die Automatisierung der Binnenschifffahrt hat durch die Projekte in DTW I und DTW II bedeutende Fortschritte gemacht. Dabei wurden verschiedene Technologien untersucht: moderne Bordsensorik wie Radar, Lidar und Sonar ermöglichen eine präzise Kartierung, Relativpositionierung des Schiffs zur Umgebung und Hindernisvermeidung. Hochpräzise Varianten von GNSS können zur Bestimmung der Absolutposition genutzt werden. Der Nachfolger des AIS-Systems, VDES, wurde ebenfalls analysiert und zeigte Potenzial für eine grobe GNSS-unabhängige Positionierung sowie den Austausch von Positions- und weiteren Bewegungsdaten der Wasserfahrzeuge.

Es lässt sich jedoch feststellen, dass die Kommunikationsinfrastruktur und ihre Integration in die Navigation an Wasserstraßen noch nicht ausreichend untersucht wurden. Diese sind jedoch essenziell für eine weitreichende Automatisierung und Teleoperation bis hin zur autonomen Binnenschifffahrt. Besonders in kritischen Bereichen wie Schleusen, Häfen und Brücken ist eine zuverlässige Kommunikation notwendig. Auf Streckenabschnitten wird eine kosteneffiziente, sichere Weitbereichskommunikation, aber auch eine direkte Kommunikation von Schiff zu Schiff benötigt, die ohne dichte landseitige Infrastruktur an den Wasserstraßen auskommt.

Im Straßenverkehr wurden aufgrund des hohen Marktvolumens bereits seit über einem Jahrzehnt Kommunikationslösungen entwickelt, die zu dedizierten Standards und Frequenzbändern für Car-2X-Kommunikation 1 (C2X) geführt haben. Diese Entwicklungen bieten wertvolle Erkenntnisse, die auf die Schifffahrt übertragen werden können. Aber auch in der Schifffahrt gibt es Lösungsansätze das aktuell genutzte AIS (Automatic Identification System) um weitere Services zu erweitern.

Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, bewährte Verfahren aus der C2X Kommunikation zu nutzen, diese mit existierenden Konzepten der Schifffahrt, wie z.B. VDES zu verbinden um ein kosteneffizientes, resilientes und leistungsfähiges Vessel-2-X-System (V2X) für die Binnenschifffahrt der Zukunft zu realisieren. Insbesondere ist ein Kernziel des Vorhabens herauszufinden, wie durch eine geschickte Aufteilung auf Nahbereichs- und Fernbereichskommunikation ein wesentlicher Innovationshub erreicht werden kann, ohne massive Infrastrukturkosten zu erfordern. Zugleich soll erforscht werden, wie darüber mittels moderner Verfahren der Funklokalisation eine zusätzliche Modalität für präzise und vor allem resiliente Absolutpositionierung bereitgestellt werden kann. Das Ziel besteht nicht in einer umfassenden Modernisierung der gesamten Wasserstraße, sondern in der gezielten Ausstattung kritischer Bereiche von Interesse mit neuartigen Kommunikationssystemen für die short-range Kommunikation (im Folgenden als Road-Side Unit, RSU, bezeichnet). Durch die Ausrüstung von Schiffen mit den zugehörigen On-Board Units (OBUs) werden zugleich neuartige Möglichkeiten in der direkten Vessel-to-Vessel (V2V) Kommunikation geschaffen. Die untersuchten Fragestellungen sollen damit die bestehenden Herausforderungen in der Kommunikation, Navigation und des Informationsaustausches zwischen den Schiffen und zwischen Schiff und der landseitigen Infrastruktur adressieren. Die Arbeiten legen die Grundlage für weitere Fortschritte in der Automatisierung und autonomen Schifffahrt.

Laufzeit: seit 01.02.2026
Mittelgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)

Radarsensoren bilden eine Schlüsseltechnologie für Fahrerassistenzsysteme und hochautomatisiertes Fahren. Der Innovationszyklus vom Chip über Sensoren bis zur Funktionsentwicklung ist jedoch derzeit zu lang und fast ausschließlich OEMs vorbehalten. Zudem stehen außerhalb des Automotive-Sektors kaum integrierbare Radarsysteme für Forschung und Entwicklung zur Verfügung. Das Vorhaben MARS-NXT adressiert diese Lücke durch die Entwicklung einer modularen Plattform für mm-Wellen-Radarsensorik im 76–81 GHz- sowie 60 GHz-Band. Ziel ist es, neueste Technologiekomponenten schnell in integrationsfähige Sensoren zu überführen und damit eine anwendungsnahe Evaluation in Automotive- und Non-Automotive-Bereichen zu ermöglichen. Die Modularität umfasst Hardware und Software bis zur Antennenebene und wird durch 3D-Druck, Rapid Prototyping sowie offene Schnittstellen realisiert. Kernelemente sind (i) innovative Frontend-PCB- und Antennentechnologien, (ii) bahnbrechende 3D gedruckte Antennenkonzepte für hohe Reichweiten sowie große Sichtfelder und (iii) eine flexible Signalverarbeitungskette bis zur Punktwolke. Damit können neue Funktionen unmittelbar getestet, kundenspezifische Konfigurationen realisiert und Entwicklungszeiten erheblich verkürzt werden. Von MARS-NXT profitieren OEMs, Tier-1- und Tier-2-Zulieferer sowie Akteure aus Industrie, Robotik oder Luftfahrt. Durch offene APIs und ein teil-offenes Framework wird die Plattform einer breiten Anwenderbasis zugänglich gemacht. Das Vorhaben trägt damit zur Stärkung technologischer Souveränität, zur Förderung innovativer Anwendungen und zum Erhalt der Spitzenposition Deutschlands im Bereich Radarsensorik und autonomes Fahren bei.

Laufzeit: seit 16.12.2022
Mittelgeber: Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV)

Um den Verkehr auf deutschen Wasserstraßen zu modernisieren und dessen Fortschritt zu forcieren, fördert das Bundesministerium für Digitales und Verkehr entsprechende Forschungsarbeiten. Die Vision ist die effiziente und neuartige Nutzung von Deutschlands Binnenschifffahrtswegen. Im Zuge dessen fiel im Dezember 2022 der Startschuss für das Projekt ist II-RADAR-SOW, welches das Ziel verfolgt, ein innovatives Sensornetzwerk zu entwickeln und dessen Nutzung für Schiffe auf digitalen Testfeldern an Bundeswasserstraßen zu erproben.

Mit dem Radartechnikunternehmen InnoSenT GmbH, dem Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), sowie dem Fachgebiet für Elektronische Systeme und Sensorik der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg nehmen sich einschlägige Technologie-Experten mit jahrelanger Erfahrung dieser Aufgabe gemeinsam an.

Die Projektpartner erforschen die Entwicklung eines Intelligenten Industriellen RADAR (II-RADAR) Sensornetzwerkes im Digitalen Testfeld an der Spree-Oder Wasserstraße (SOW). Im Rahmen der Zusammenarbeit betrachtet das Forschungsteam hochauflösende Radarsensornetzwerke, die den Nahbereich von Binnenschiffen, angefangen von wenigen Zentimetern bis zu einer Entfernung von ca. 200 m, lückenlos erfassen. Das dabei entstehende System soll eine hochpräzise Umfeldmodellierung realisieren, um autonome Manöver wie die Schleuseneinfahrt, die Brückendurchfahrt und das Anlegen zu ermöglichen und abzusichern.

Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) unterstützt das Forschungsprojekt im Rahmen der Förderrichtlinie für Forschung und Entwicklung von Digitalen Testfeldern an Bundeswasserstraßen. Start des Projektes war am 16.12.2022 und die voraussichtliche Forschungszeit beläuft sich auf zwei Jahre.