Linz Center of Mechatronics GmbH. Technologie im 21. Jahrhundert. Customization Prototyping Development Research Science. Seite 1

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1 LINZ CENTER OF MECHATRONICS GMBH Technologie im 21. Jahrhundert Customization Prototyping Development Research Science Linz Center of Mechatronics GmbH Seite 1

2 Die Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) Wir sind Ihr Partner für Forschung und Entwicklung mit Sitz im Science Park am Campus der Johannes Kepler Universität in Linz. Basis unserer Dienstleistungen ist die Mechatronik, eine intelligente Vernetzung von Informatik, Mechanik und Elektronik. In dieser Disziplin gehören wir zur Weltspitze. Unsere Kunden sind internationale Großkonzerne wie auch heimische Mittelstands- bzw. Kleinbetriebe. Seit mehr als 10 Jahren gelten wir als zuverlässiger Partner für unsere Kunden, national wie auch international. Wir unterstützen von der Ideenfindung, Machbarkeitsuntersuchung, Entwicklung bis zur Begleitung der Serieneinführung. Unsere Infrastruktur ermöglicht die Herstellung von Prototypen und kleinen Losgrößen. Durch integrierte Hard- und Softwareentwicklung für Anwendungen in den Bereichen Simulation, Produktoptimierung, Messtechnik oder Datenübertragung gestalten wir gemeinsam mit unseren Kunden die Produkte, Systeme und Prozesse der nächsten Generation. Steigende Anforderungen an Produkte und Produktionsprozesse: Die Anforderungen an Produkte und Produktionsprozesse steigen immer weiter. Herausforderungen sind beispielsweise, die zunehmende Flexibilität von Produktionsprozessen, Steigerung der Prozessqualität, zunehmende Miniaturisierung und Individualisierung der Produkte und Systeme bei gleichzeitig kürzeren Entwicklungszeiten, ressourcenschonende Produktion, sowie deutlich effizientere Integration von Entwicklungs- und Produktionsabläufen. Mechatronik Know-How als Grundlage für Forschung, Entwicklung und Lösungen für Industrie Wirtschaft: Die Mechatronik, eine intelligente Vernetzung von Informatik, Mechanik und Elektronik ist unser Spezialgebiet. Das spezifische Know-How unserer Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen ist die Basis für Forschungs- und Entwicklungskooperationen und die Grundlage für die Gestaltung neuer smarter, vernetzter oder autonomer Systeme für die produzierende Industrie. Seite 2

3 Forschung Forschung ist die Suche nach neuen Erkenntnissen im Gegensatz zum zufälligen Entdecken. Wir forschen im Spitzenfeld der Mechatronik zum Nutzen der österreichischen Wirtschaft. Die Zusammenarbeit mit renommierten internationalen Universitäten erweitert unser Wissensnetzwerk. ACCM, das Comet K2 Zentrum im LCM: Im ACCM werden Projekte im Bereich Mechatronik mit einem hohen wissenschaftlichen Anspruch durchgeführt. Diese Projekte werden mit Mitteln aus dem Comet Programm co-finanziert. Das wissenschaftliche Netzwerk von ACCM umfasst mehr als 50 nationale und internationale renommierte wissenschaftliche Institute. Das ist die Basis für neueste wissenschaftliche Erkenntnisse, die in die Projekte mit Kunden und Partnern von LCM einfließen. Internationale Projekte EU Projekte: Neben einer starken internationalen Ausrichtung des K2 Zentrums, ca. ein Drittel der Partner kommen aus dem europäischen und internationalen Raum, ist LCM auch bei vielen europäischen Initiativen aktiv. Diese Aktivitäten erstrecken sich von der Teilnahme am europäischen Forschungsprogramm Horizon2020 über die Mitwirkung in den verschiedensten Gremien, wie zum Beispiel der EFFRA, ECSEL, IEEE etc, bis hin zur Initiierung eigener europäischer Initiativen, wie der Mechtronics-Alliance. National geförderte Projekte: Für innovative Forschungsvorhaben nationaler Unternehmen bietet die österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG Programmlinien um das unternehmerische Risiko zu reduzieren und die Unternehmen zu motivieren derartige Vorhaben gemeinsam mit F&E Einrichtungen umzusetzen. LCM ist ein verlässlicher Partner bei kooperativen Forschungsprojekten und bietet sowohl F&E Kompetenz bei der Umsetzung der Projekte als auch Unterstützung bei der Antragserstellung. Seite 3

4 System- und Komponentenentwicklung Wir liefern unseren Kunden Lösungen aus einer Hand. Von der Konzeption bis zum fertigen Produkt. Unsere Experten setzen dafür modernste Methoden ein und reduzieren damit deutlich die Entwicklungszeit. Integrative System-/Produktentwicklung und -optimierung: Einsatz von modernsten Methoden und Werkzeugen zur effizienten Ideen- und Konzeptfindung, sowie zur Evaluierung der Konzepte. Für die effektive Erfassung der Produktanforderungen wird das gesamte System betrachtet. Mit Hilfe der standardisierten Methoden des Systems Engineering wird das gesamte Projekt während seiner Laufzeit begleitet. Systems Engineering: Die vom Kunden gewünschten Produkteigenschaften werden zu Beginn des Entwicklungszyklus erfasst und systemübergreifend plausibilisiert. Mit dem Ziel die Entwicklungszeit deutlich zu reduzieren, werden folgende Entwicklungsschritte -je nach Kundenwunsch- realisiert. Anforderungsanalyse, Anforderungsdefinition und Anforderungsmanagement als Grundlage der Systementwicklung (Requirements Engineering). Systemdesign Modellbildung, Simulation, Bewertung und die Entwicklung des Systems Systemintegration Schnittstellenspezifikation, um eine perfekte Einbindung in das nächstgrößere System zu gewährleisten System Verifikation und Validation Risikomanagement bei der Systementwicklung. Modularisierung und Standardisierung: Modellierung und Simulation von Prozessen, Systemen und Komponenten. Integration der konstruktionssystematischen Zugänge und fertigungsgerechte Umsetzung. Rapid Prototyping und Herstellen von Produkten in kleinen Stückzahlen. Seite 4

5 Simulation als Grundlage für optimale Produkte, Maschinen und Produktionsprozesse Moderne Maschinen, Anlagen und Produktionsprozesse bestehen in der Regel aus mechanischen Komponenten, elektrischen und hydraulischen Antrieben, Sensoren sowie integrierten Software-Systemen. Hier ist eine ganzheitliche Betrachtung erforderlich. Diese Betrachtung erfolgt auf unterschiedlichen Ebenen. Das Portfolio reicht von klassischen Finite Element Analysen bis hin zu umfangreichen analytischen Prozess- und Systembeschreibungen. Modellbildung & Simulation von gekoppelten mechatronischen Systemen: Modellbildung und Simulation werden sowohl bei der Produktentwicklung als auch bei der Produktverbesserung eingesetzt. Wir verwenden sowohl kommerzielle als auch von LCM entwickelte Softwaretools um komplexeste Komponenten, Maschinen und Prozesse zu simulieren. Mit Hilfe der eigenentwickelten Mehrkörper-Simulations-Software HOTINT ( ist es möglich gekoppelte multi-physikalische Aufgabenstellungen effizient zu modellieren und die relevanten Einflussfaktoren von Maschinen mit hohem Detailgrad zu berücksichtigen. Mit den Simulationen schaffen wir nicht nur einen Modellabgleich, sondern können das Verhalten der Maschinen hochpräzise im gesamten Arbeitsbereich vorhersagen. Mit automatisierten Prozessen werden verschiedenste Parameter (Steifigkeit, Dämpfung,...) der Modelle variiert um das System mittels Simulation zu optimieren, oder unbekannte Parameter aus Messdaten des realen Systems zu identifizieren. MagOpt ist die Kommandozentrale im mechatronischen Designprozess. In den interdisziplinären, computergestützten Simulations- und Optimierungsablauf können unterschiedliche Softwarepakete aus den unterschiedlich technischen Bereichen eingebunden werden. Rechenintensive Aufgaben, wie zum Beispiel Finite-Elemente-Simulationen werden effizient auf Rechencluster verteilt. Besonders ausgefeilte Toolboxen stehen für die Auslegung von Elektromotoren, Aktuatoren und lagerlosen Antriebssystemen zur Verfügung. MagOpt bietet die Möglichkeit alle Ergebnisse automatisiert zu dokumentieren. Seite 5

6 Customizing Prototyping Development Research Science Unser Leistungsspektrum. Ihr Nutzen. Je nach Aufgabenstellung unterstützen wir unsere Kunden entlang der gesamten Innovationskette: Gemeinsame Ideenfindung Prüfung der Realisierbarkeit Produktentwicklung Produkt-/Prozessverbesserung Fertigung von Prototypen oder Produkten in kleinen Stückzahlen Umsetzungsbegleitung von Prototypen in die Serienproduktion Seite 6

7 Klare Strukturen, perfekte Lösungen. Unsere Kunden profitieren von unserem Know-How sowie bester Infrastruktur: Professionelles Projekt-Management mit klar definierten Schnittstellen Projekterfahrenes Stammpersonal Umfassendes Know-How in der angewandten Mechatronikforschung Internationales Kontaktnetzwerk zu Wissenschaft und Wirtschaft Spezielle Workshops für projektspezifischen Wissensdialog Entwicklungspartnerschaft bis zum fertigen Produkt Gesamtlösung aus einer Hand Seite 7

8 Antriebstechnik Unter Antriebstechnik verstehen wir elektrische wie auch hydraulische Antriebssysteme. Aktuator bzw. Motor, Elektronik und Software stammen dabei aus einer Hand. Hydraulische Antriebssysteme: Die Entwicklung energieeffizienter Antriebstechnologie mit Fokus auf hydraulische Schaltverfahren ist unsere Kernkompetenz. Die Realisierung innovativer, schneller und kostengünstiger Schaltventile steht deswegen im Zentrum dieses Leistungsspektrums. Ebenso zählt die Entwicklung von hochdynamischen Antrieben, wie zum Beispiel im Bereich des Großmotorenbaus (variabler Ventilbetrieb) sowie schnellen und effizienten Antriebsachsen, auch für mobile Anwendungen, zu unseren Spezialgebieten. Die Optimierung von hydraulischen Schaltungen und die Entwicklung von Hydraulikkomponenten runden unsere Leistungen für unsere Kunden ab. Schaltventilentwicklung Energiesparende hydraulische Schaltverfahren Energieeffiziente hydraulische Antriebe Kostengünstiger Ersatz von teurer Proportionaltechnik Hydraulikprüfstand Elektrische Antriebssysteme: Innovative Lösungen bieten wir unseren Kunden ebenso in den Bereichen leistungs- und effizienzoptimierter elektrischer Antriebe sowie Magnetlagertechnik an. Motor, Magnetlager, elektromagnetischer Aktuator und die für die jeweilige Anwendung spezifisch entwickelte Leistungselektronik stammen dabei aus einer Hand. Dies ermöglicht ein optimales Zusammenwirken der einzelnen Komponenten und gewährleistet hoch integrierte Lösungen. Das umfassende Know-How in der Regelungstechnik und der Softwarentwicklung rundet unser Leistungsspektrum ab. Motorberechnung und -konstruktion Magnetlagertechnik Leistungselektronik Signalelektronik-Software Motorprüfstand Software-Toolsets zur Optimierung der Antriebe Seite 8

9 Sensorik und Kommunikation Kundenoptimierte Sensor- und Funksysteme in Hardware kombiniert mit modernsten Signalverarbeitungs-Know-How: Wir unterstützen unsere Kunden bei der Entwicklung von Sensoren und Messverfahren für mess- und analysetechnische Einsatzgebiete sowie mit der Auslegung und Entwicklung von Kommunikationsanwendungen. Hardware- und Embedded-Systems-Entwicklung: Konzeption Technologieauswahl und Simulation von analogen und digitalen Schaltkeisen Schaltungs- und Leiterplattenentwicklung Miniaturisierung Fertigung von Funktionsmustern, Prototypen und Kleinstserien im Haus Unterstützung bei der Auswahl geeigneter Fertigungspartner und Zertifizierungsstellen. Sensorsysteme: Systematische Lösung der Mess-, Test- oder Identifizierungsaufgabe Konzepterstellung und Bewertung von Sensorprinzipien Kundenspezifische Sensorsystementwicklung und Antennendesign Akustische, optische und elektromagnetische 3D Sensoren. Drahtlose Kommunikation: Konzeptionierung und Optimierung von standardisierten und proprietären Protokollen Low-Power Funksysteme für lange Batterielebensdauer oder Energy Harvester Versorgung Kundenspezifische miniaturisierte Funkmodule Aktive und passive RFID Systeme. Messdatenerfassung und Signalverarbeitung: Anwendung anspruchsvoller Signalverarbeitung und Systemmodellierung, basierend auf fundiertem Systemverständnis Analyse von Messdaten und Simulation von Sensorsystemen Lokalisierung und Tracking für den Innen- und Außenbereich Sensorfusion und Realisierung virtueller Sensoren Bildverarbeitung Design virtueller Sensorik Blackbox Identifikation Kausalitäts- und Prozessanalyse. Softwareimplementierung: Planung und Umsetzung hardwarenaher Software Hardware-Software Codesign Optimierung von Signalverarbeitungsalgorithmen auf unterschiedliche Plattformen Echtzeitfähige Systementwicklung FPGA-Systeme. Seite 9

10 Softwareentwicklung Softwareentwicklung wird bei LCM auf zwei Ebenen betrieben: Zum Einen wird Software als integrativer Bestandteil von mechatronischen Systemen im Sinne eines Echtzeitsystems oder für die Mensch-Maschine-Interaktion entwickelt. Zum Anderen ermöglicht LCM eigene Simulationssoftware die Lösung von komplexen Aufgabenstellungen, dort wo kommerzielle Software-Tools an ihre Grenzen stoßen. Embedded Software Software Tool X2C X2C ist ein von uns entwickeltes Rapid Prototyping Tool für den modellbasierten graphischen Entwurf von Echtzeitregelungen auf Mikrocontrollern. Durch den Einsatz von gut getesteten Regelungsblöcken, kann die notwendige Regelung einfach, schnell und somit kostengünstig auf dem Signalprozessor implementiert werden. Die graphische Oberfläche hilft hierbei, selbst bei aufwändigeren Regelungen den Überblick zu behalten und Fehler zu vermeiden. Teile dieses Tools sind auch als Open Source Software unter frei erhältlich. Optimierungssoftware MagOpt Mit dem von uns entwickelten Optimierungstool MagOpt haben wir die Möglichkeit das Gesamtsystem Hardware inklusive Software (Regelung) optimal, Ihren Anforderungen entsprechend, auszulegen. Überwachung Fehlerdiagnose Eine von uns konzipierte, genau den Anforderungen entsprechende Software für die Wartung, Überwachung und Fehlerdiagnose von industriellen Anlagen. Dieses effiziente Werkzeug hilft die Systeme unserer Kunden zu überwachen und bei der Fehlerbehebung Kosten und Zeit zu sparen. HOTINT FE- & MKS Software HOTINT ist eine Software zur Simulation mechatronischer Systeme. Spezielle mechatronische Komponenten können dadurch neu oder weiter entwickelt werden. HOTINT bietet die Möglichkeit zur Kopplung mit anderen Software-Tools. Ein Teil von HOTINT ist als Freeware verfügbar (siehe Seite 10

11 Regelungstechnik Mechatronische Lösungen zeichnen sich durch Verschmelzung verschiedener Teilsysteme in den Bereichen Mechanik, Elektronik und Informatik aus. Regelungstechnik verknüpft und stimmt dabei das Verhalten der verschiedenen Systeme effizient und intelligent aufeinander ab. Bei der Entwicklung von Komplettlösungen nimmt somit die Regelungstechnik einen zentralen Stellenwert ein. Die Regelungstechnik ist eine Querschnittsdisziplin, die bei uns in allen Bereichen zum Einsatz kommt. Das Leistungsangebot reicht vom modellbasierten Reglerentwurf, der Simulation und der Parameteridentifikation bis hin zur technischen Umsetzung in Hard- und Software. Ziel ist die Optimierung von Maschinen und technischen Prozessen. Bei der Simulation kommen sowohl kommerzielle als auch von LCM entwickelte Tools zum Einsatz, wodurch die Regelungstechnik von Beginn an in den mechatronischen Entwicklungsprozess integriert wird. Aufbauend auf der Entwicklung von embedded systems ergänzen hydraulische und elektromagnetische Aktuatoren und der Einsatz modernster Sensortechnologien unsere Dienstleistungspalette. Mehrkörperdynamik und Regelung Modellbildung, Simulation und Regelung mechatronischer Systeme Dynamisches Verhalten Simulation von gekoppelten Systemen (elastische Maschinenteile, elektrische/hydraulische Systeme, Fluid-Struktur-Interaktion, Regelung,...) Systemoptimierung Parameteridentifikation Entwicklung von Regelungsalgorithmen. Aktive Schwingungsdämpfung Schwingungstechnische und akustische Messungen bilden die Basis zur Analyse der Probleme beim Kunden Durch Identifikation der Schwingungs- und Schallquellen werden gezielt aktive Maßnahmen ausgelegt, um das Systemverhalten zu verbessern Anwendungen reichen vom Maschinen- und Anlagenbau über Robotik, Medizintechnik und Automobiltechnik bis Haushaltsgeräte und Lüftungs- und Klimatechnik. Elektrische Antriebstechnik Sensorlose Regelungssysteme Regelungen für Magnetlagertechnik Regelung lagerloser Motoren. Hydraulische Antriebstechnik Regelung von hydraulischen Komponenten und Systemen Regelung von digitalhydraulischen Systemen Schwingungskompensation von hydraulischen Systemen. Seite 11

12 LINZ CENTER OF MECHATRONICS GMBH Kontakt Linz Center of Mechatronics GmbH Altenberger Straße 69 A-4040 Linz T F office@lcm.at