Hocheffiziente technische Systeme (HTS)
Ressourceneffizienz, Klimaschutz, Gesundheit, Digitalisierung. Das sind Themen von hoher gesellschaftlicher Relevanz. Der Forschungsschwerpunkt HTS vereint Expert*innen aus den Disziplinen Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau und Mathematik, die fachübergreifend an diesen Kernthemen forschen.
Technische Fragestellungen in Dienstleistung, Industrie und Wissenschaft werden zunehmend über die Entwicklung komplexer technischer Systeme beantwortet. Die Fokussierung auf Lösungen aus Einzelkomponenten rückt dabei mehr und mehr in den Hintergrund und wird durch vernetzte (sozio-)technische Systeme abgelöst. Bei der Entwicklung kommt so dem systemtechnischen und interdisziplinären Ansatz eine zentrale Rolle zu; eine domänenübergreifende Zusammenarbeit ist wesentlich. Die Lösung des technischen Problems unterliegt immer einer Vielzahl verschiedener Randbedingungen. Diese Systemanforderungen werden durch den Einsatz verschiedener, teilweise bereits vorhandener Module erfüllt, wobei Restriktionen etwa hinsichtlich der Verfügbarkeit, Funktionalität, der Energie- und Ressourceneffizienz und der Kosten einzuhalten sind. Die Lösung des Problems ist damit immer auch eine Optimierungsaufgabe.
Der Forschungsschwerpunkt „Hocheffiziente technische Systeme“ nimmt diese Gedanken auf und fokussiert sich auf die Optimierung technischer Systeme. Hierzu vereinen sich Expert*innen aus den Gebieten der Elektrotechnik, der Informatik, des Maschinenbaus und der Mathematik fachbereichsübergreifend und erarbeiten innovative Lösungen vom Produktansatz über den erweiterten Produktansatz bis hin zum Systemansatz.
Kontakt HTS
Sprecher
- +49 631 3724-2240sven.urschel(at)hs-kl(dot)de
- Campus Kaiserslautern
- Raum F2.029 / H 1.001.1
Ausgewählte News
Interessante Vorträge beim 2. HTS-Doktorandenkolloquium
Am 08.11.2024 fand das 2. Doktorandenkolloquium des Forschungsschwerpunkts „Hocheffiziente technische Systeme“ der Hochschule Kaiserslautern statt. In der Aula am Standort Kammgarn präsentierten Nachwuchswissenschaftler*innen in 13 interessanten Vorträgen den aktuellen Stand ihrer Forschungsarbeiten und durften sich anschließend den kritischen Fragen der Zuhörer stellen. So kam es zu spannenden Diskussionen, Austausch und Vernetzung zwischen den verschiedenen Fachbereichen der Angewandten Ingenieurwissenschaften.
Institut für Kunststofftechnik Westpfalz (IKW) als Aussteller auf der Hannover Messe 2024
Prof. Dr.-Ing. Jens Schuster und sein Team präsentierten einen 3D-Drucker, der EVA-Produkte mit lokal einstellbarer Härte drucken kann.
Zur Herstellung von Orthopädieschuheinlagen werden extrudierte Ethylen-Vinyl-Acetat-Schaumplatten (EVA-Schaumplatten) unterschiedlicher Härte miteinander zu einem Block verklebt. Aus diesem quaderförmig geschnittenen Block wird die Einlage herausgefräst. Der EVA-Abfall beträgt bei diesem Herstellprozess 85 – 90 %, die z. Zt. verbrannt werden. Diese unglaublich hohe Abfallquote legt nahe, das gesamte Verfahren zu überdenken. Ein Vorgehen wäre es, entweder endkonturnahe Vorformlinge aus EVA-Schaum mit einem speziellen Schaumdrucker zu drucken und nur geringfügig zu überfräsen oder, wenn die Druckqualität für dieses medizintechnische Produkt ausreichend ist, die Orthopädieschuhsohlen komplett im 3D-Druckverfahren herzustellen. An dieser Stelle greift die Entwicklungsidee des Instituts für Kunststofftechnik Westpfalz (IKW) am Campus Pirmasens der Hochschule Kaiserslautern einen 3D-Schaumdrucker zu entwickeln, der durch eine schnelle Zusatzheizeinrichtung in der Lage ist, EVA mit lokal einstellbarer Härte bedingt durch eine instantan wählbare Filamentviskosität zu drucken. Der 3D-Schaumdrucker befindet sich in der Patentierung. Für die Weiterentwicklung und Realisierung wird ein industrieller Partner gesucht.
1. HTS-Doktorandenkolloquium war ein voller Erfolg
Am 10. November 2023 fand das 1. Doktorandenkolloquium des Forschungsschwerpunkts HTS statt. In der Aula des Campus Kammgarn der Hochschule Kaiserslautern stellten Nachwuchswissenschaftler*innen aus den Fachbereichen Angewandten Ingenieurwissenschaften sowie Angewandte Pharmazie und Polymerwissenschaften in 12 spannenden Vorträgen den aktuellen Stand ihrer Forschungsprojekte vor und mussten sich den kritischen Fragen des Auditoriums stellen. In seiner 1. Auflage fand das Kolloquium hochschulöffentlich statt, aufgrund der großen Nachfrage soll das Format im kommenden Jahr aber auch für interessierte Vertreter*innen von Industrie und Gewerbe geöffnet werden.
Drei Schwerpunktprofessuren im Forschungsschwerpunkt HTS
Um forschungsstarken Lehrenden mehr Freiraum für die Wissenschaft zu geben, hat die Hochschule Kaiserslautern jetzt acht sogenannte „Schwerpunktprofessuren“ vergeben. Über gut fünf Jahre können sich die Inhaberinnen und Inhaber des neuen Professurformats intensiver ihrer Forschung widmen. In dieser Zeit wird ihre Lehrverpflichtung reduziert und durch Lehrpersonal ausgeglichen.
Drei der acht Schwerpunktprofessuren entfallen auf Professoren des Forschungsschwerpunkt HTS: Prof. Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Peter Starke, Prof. Dr.-Ing Sven Urschel und Prof. Dr.-Ing. Christian Schumann (alle aus Fachbereich Angewandte Ingenieurwissenschaften).
Die AG ESM als Aussteller auf der MEDICA 2023
Die MEDICA in Düsseldorf (13.-16. November 2023) ist die weltweit führende Messe für Medizintechnik, bildgebende Diagnostik, Health-IT, Laborausstattung, Diagnostika, physiotherapeutisches Equipment und medizinische Verbrauchsmaterialien. Sie zieht Jahr für Jahr tausende Besucher aus aller Welt an. Die AG ESM stellt auf der MEDICA gleich zwei Exponate aus: Einen Bio-Aktor und eine peristaltische Mikropumpe.
Der Bio-Aktor kann dabei helfen, Gewebe zu züchten, um Tierversuche zu ersetzen. Er richtet Zellen durch gezielte magnetomechanische Stimulation aus. In ersten Versuchsreihen konnte eine signifikante Ausrichtung von Muskelzellen gegenüber einer Kontrollgruppe ohne Stimulation nachgewiesen werden. Die Versuche werden nun unter Variation von Stimulation und Zellart fortgesetzt. Der Aktor kann auch zur Lösung anderer Aufgabenstellungen in der Medizintechnik genutzt werden. Er erlaubt in der Analytik in Kombination mit in der Arbeitsgruppe entwickelten Bildverarbeitungsalgorithmen die einfache Bestimmung spezifischer Kenngrößen, wie etwa dem Elastizitätsmodul von Kollagenhydrogelen. Außerdem konnte nach dem Prinzip des Bio-Aktors eine peristaltische mikrofluidische Pumpe aufgebaut werden. Diese erzeugt darmähnliche Bewegungen und ermöglicht eine geräuscharme Dosierung von Flüssigkeiten.
Video Mikrofkuidische Pumpe (Pumpen)
Video Mikrofluidische Pumpe (Dosieren)
Video Bioktor für das Tissue Engineering
Zur Pressemeldung
Zum Projekt
Die AG ESM als Aussteller auf der Hannover Messe 2023
Wir präsentieren, wie gezüchtetes Gewebe Tierversuche ersetzt. Dafür entwickelte das Forscherteam einen Soft-Aktor, der auf der Hannover Messe 2023 (17. - 21. April 2023) ausgestellt wurde. Dieser Soft-Aktor richtet Zellen durch gezielte magnetomechanische Stimulation aus. Er besteht aus einer Steuerplatine, einem elektromagnetischen Kreis und einem mittig eingesetzten, an den Rändern mit magnetischem Pulver versehenen, Kollagenhydrogel. In der Mitte des Gels werden die Zellen, die orientiert zusammenwachsen sollen, eingebracht. In ersten Versuchsreihen konnten vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. So ließ sich eine signifikante Ausrichtung von Muskelzellen gegenüber einer Kontrollgruppe ohne Stimulation nachweisen. Die Versuche werden nun unter Variation von Stimulation und Zellart fortgesetzt.
Neue Kooperation zwischen WWHK und Evident
Industriekooperationen sind immens wichtig für unsere Forschung am WWHK. Eine enge Zusammenarbeit haben das Fachgebiet Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung und der Messgeräthersteller Evident beschlossen und vertraglich fixiert. Nun können Studierende und Forschende deren hochmoderne Geräte nutzen.
