La compréhension de ce comportement des matériaux et sa description mathématique et physique constituent la base d'une conception efficace des actionneurs et des capteurs. Le groupe de travail développe des modèles analytiques et numériques qui aident à concevoir des prototypes. En raison de la non-linéarité, la commande et la régulation éventuelle des matériaux constituent également un autre défi. De nouvelles stratégies et concepts de régulation permettent d'optimiser le fonctionnement des actionneurs intelligents dans l'application.

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De plus, des solutions électroniques spéciales sont nécessaires pour la détection simultanée de grandeurs sensorielles. Les solutions développées sont intégrées de manière compacte dans des systèmes complets, à la fois dans des applications avec un espace de construction limité et dans des systèmes flexibles. De même, la programmation des microcontrôleurs est un élément important des travaux de recherche.

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Dans le cadre d'un projet collaboratif soutenu par la Fondation Werner von Siemens avec l'Hôpital universitaire et l'Université de la Sarre, ainsi qu'avec le Centre allemand de recherche sur l'intelligence artificielle (DFKI), de nouveaux implants intelligents sont développés qui raccourciront considérablement les temps de guérison des fractures osseuses, en fonction du patient.

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L'accent est mis sur les simulations de terrain électriques et électromécaniques ainsi que sur les analyses multiphysiques couplées de systèmes thermomécaniques et fluidiques. En collaboration avec les groupes des différents domaines thématiques, les modèles et outils développés sont validés expérimentalement. Celles-ci sont utilisées pour la conception et l'adaptation de solutions système orientées applications. L'objectif est d'optimiser les systèmes développés pour les domaines d'application les plus divers.

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Là, ils ont remplacé les systèmes d'entraînement conventionnels tels que les électroaimants ou utilisent des concepts hydrauliques en combinaison avec leurs effets de matériaux spéciaux.

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Les capteurs intégrés permettent une détection précise du mouvement et des paramètres vitaux. Dans le même temps, les surfaces d'entrée et les zones actives offrent la possibilité d'interagir directement avec l'environnement numérique ou virtuel. Grâce à la rétroaction haptique ou aux signaux acoustiques, des systèmes à base de textiles peuvent être développés pour des applications industrielles, médicales et de jeu.

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Les procédés de fabrication photoniques les plus récents ouvrent un grand potentiel d'optimisation pour les processus de traitement des matériaux grâce à leurs performances élevées tout en offrant une qualité de faisceau élevée. Les processus de fabrication hautement dynamiques nécessitent généralement une surveillance optique afin de pouvoir contrôler et finalement réguler le processus d'usinage sans contact et avec une résolution temporelle et spatiale élevée dans un premier temps.

Il existe des systèmes de surveillance de processus déjà disponibles industriellement qui influencent le guidage du faisceau ou fournissent des évaluations qualitatives simples sur la qualité du processus. Celles-ci atteignent toutefois leurs limites lorsque des influences se superposent dans des conditions de production dont les effets ne sont pas clairement attribuables au résultat de la production. Pour la mise en œuvre d'un système de régulation, ces données doivent être saisies afin de garantir une qualité constante.

approche

L'intégration de systèmes de surveillance existants dans une cellule de production permet d'enregistrer des données de processus en ligne et de corréler les courbes de mesure avec les phénomènes qui se produisent pendant le processus. Les connaissances ainsi acquises sont ensuite utilisées pour le développement d'un système de régulation MPC non linéaire qui influence le processus en ligne et maintient ainsi la qualité du produit stable.

prestations

• Analyse en ligne des processus d'usinage

• Choix et intégration des systèmes de surveillance et de régulation

• Évaluation métallographique des métaux ajoutés

• Marquage des surfaces métalliques

En raison du procédé, il en résulte le grand avantage que la dureté des composants à usiner n'a aucune influence sur le résultat du processus. Cependant, dans la pratique, il y a une usure sur les électrodes de l'outil, ce qui entraîne le défi, dans l'usinage par étincelle, qu'une nouvelle électrode doit toujours être utilisée pour la finition.

Notre approche combine différents processus de fabrication pour la fabrication d'électrodes d'outillage pour la structuration ultérieure de la surface du carbure.

L'objectif du développement est la mise en place d'une chaîne de processus qui permette une structuration reproductible des surfaces au moyen d'un usinage par découpage électroérosif, dans lequel les électrodes d'outillage nécessaires sont produites électrochimiquement en masse.

• Enlèvement électrochimique pulsé (en. PECM – Pulse Electrochemical Machining)

• Technologies photoniques (soudage laser à distance)

• Électroérosion par étincelles

nous permet, en coopération avec nos partenaires de projet et nos chaires de l'Université de la Sarre et de la Haute école de technologie et d'économie de la Sarre, de présenter un vaste portefeuille dans le cadre du développement des processus de fabrication.

Nos prestations:

• Envisager les interactions en combinant les procédés abrasifs entre eux et avec les procédés conventionnels.

• Enquêtes sur la conduite et la conception des processus individuels.

• Examens pré- et post-traitement

• Analyse des matériaux utilisés avant et après l'usinage.

Le procédé PECM permet un traitement de surface sans contact et l'introduction de formes spatiales et de microstructures dans les pièces à usiner, tout en permettant l'usinage de tous les métaux, quel que soit leur état structurel, sans contraintes d'usinage ni usure due au procédé.

La technique PECM est donc de plus en plus utilisée dans le travail des métaux, par exemple dans la fabrication de formes d’espace complexes ou dans le traitement de pièces difficiles à usiner ou de pièces qui ne doivent pas être soumises à des contraintes thermiques ou à une contrainte mécanique lors de l’usinage.

Nos prestations:

• Réalisation d'études fondamentales dans le domaine du traitement électrochimique des matériaux par cyclovoltammétrie et chronoampérométrie

• Enquêtes sur la conduite et la conception individuelles des processus

• Examens pré- et post-traitement

• Analyse des matériaux utilisés avant et après l'usinage

• Création de simulations FEM statiques pour le calcul des distributions de densité de courant

Les activités de recherche comprennent:

• dépôt de couche diversifiée au moyen de la technologie de pulvérisation,
• structuration flexible des échantillons par ablation laser,
• Mise en place et mise en relation Différents capteurs de force et de pression,
• Caractérisation précise dans les conditions environnementales les plus diverses.

Le dépôt par pulvérisation, y compris les procédés réactifs et co-pulvérisés, permet de produire une grande variété de matériaux et de combinaisons de matériaux. Des couches minces de particules nanométriques dans différents systèmes matriciels (métaux granulaires) sont utilisées pour des capteurs avancés. Même les couches métalliques avec certains additifs peuvent avoir d'excellentes propriétés de capteur. Voici quelques exemples de nos systèmes de travail posté:

• Couches métal-carbone (p. ex. Ni-C). Comme les semi-conducteurs piézorésistifs connus, ils ont une sensibilité accrue. Grâce à des additifs appropriés tels que le chrome, les couches peuvent également être stabilisées pour des températures ambiantes très élevées. Le comportement dans des conditions environnementales difficiles fait l'objet d'une étude approfondie. Les caractéristiques pertinentes pour les capteurs, telles que le fluage du signal, sont caractérisées avec précision.

• Alliages métalliques antiferromagnétiques spéciaux. Celles-ci permettent, en plus d'une sensibilité élevée, une stabilité et une robustesse particulièrement élevées avec un comportement de température réglable.

Dans les projets de recherche et de développement avec des partenaires de l'économie, les couches fonctionnelles sont utilisées pour des développements concrets de capteurs. L'analyse physique existante (microscopie électronique, diffractométrie à rayons X, etc.) et notre expertise en matière de finissage laser (laser à ultra-court terme), de technologie de revêtement (systèmes de pulvérisation) et de construction de capteurs (soudage laser, sols à ultrasons, etc.) peuvent également être utilisées dans le cadre de contrats de services.

Les activités peuvent être réparties entre les principaux domaines d'activité suivants:

• Conception d'expérience pour l'évaluation de l'état avec l'apprentissage automatique

– Conseil et élaboration de plans expérimentaux et compromis optimal entre de nombreuses données d’entraînement statistiquement indépendantes et les coûts expérimentaux

– Conseils en matière de capteurs et d'acquisition de données et assistance à l'aide d'une mallette de mesure modulaire pour l'acquisition de données d'entraînement

– Analyse expérimentale des données afin de surveiller en permanence la qualité des données et le déroulement des essais

• Boîte à outils automatisée d'apprentissage automatique pour l'évaluation de l'état des machines industrielles

– Prévision de la durée de vie restante des composants de la machine

– Détection des défauts du capteur tels que le décalage, la dérive, le bruit inhabituel ou les valeurs aberrantes du signal par l’exploitation de la redondance (partielle) dans les réseaux de capteurs

– Détection précoce des rebuts

– Sensation douce

– Détection des dommages pour aider le personnel de maintenance

• Traitement du signal proche du capteur

– Réduction des données directement sur le capteur par extraction et sélection de caractéristiques

– Algorithmes spéciaux pour le traitement du signal proche du capteur et l’inférence nécessitant peu de ressources

– Utilisation de puces matérielles spéciales pour l’inférence ML (avec des partenaires)

• Explainable AI

– Interprétation physique des symptômes de dommages appris automatiquement afin d’éviter les corrélations aléatoires et de rendre les décisions ML compréhensibles

– Analyses de robustesse et de transférabilité par validation croisée à motivation physique pour une fiabilité maximale des modèles étudiés

• Considération de l'incertitude de mesure de l'apprentissage automatique

– Considérations d’incertitude de mesure basées sur GUM pour des estimations précises de la fiabilité des prévisions

– Traçabilité continue de la durée de vie

• Détection des anomalies

– Détection de dommages méconnus aux machines

– Contrôles de plausibilité de l’inférence ML

– Détection des valeurs aberrantes pour améliorer les données d’entraînement

Les activités de recherche peuvent être structurées autour des axes suivants:

• Applications basées sur PLC
– Contrôle et régulation avec des systèmes PLC
– Visualisation de processus
– Motion Control et solutions d’entraînement
– Développement de prototypes
– Formation et perfectionnement

• Développement de processus
– Régulation et optimisation des procédés de soudage au laser
– Mise en contact automatisée de matériaux FGL avec des matériaux conducteurs d’électricité
– Analyse des procédés des installations PECM
– Archivage automatisé des documents

• Systèmes d'automatisation numérique
– Conception standardisée de systèmes d'automatisation
– Intégration et traitement des données de planification pour la configuration automatisée des solutions d’automatisation

Sur la base de l'expérience et des développements actuels de la technologie d'automatisation, des applications nouvelles et innovantes sont développées et conçues et vérifiées dans des démonstrateurs proches de la production. Les tendances actuelles et les nouvelles solutions, en particulier dans la numérisation des processus de production, sont intégrées dans les méthodes, les concepts et les solutions. Le groupe de travail mène des recherches dans le cadre de projets de collaboration nationaux avec des partenaires de coopération issus de la recherche, d'associations et de l'industrie et contribue au transfert de technologie pour les PME régionales et suprarégionales.