Center of Excellence Automotive and Mobility

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1 Center of Excellence Automotive and Mobility

2 Mobilität Heute Wandel Morgen Übergeordnete Ziele: Sicherheit Ressourceneffizenz Nachhaltigkeit / Umwelt 2

3 Mastertitelformat Megatrends bearbeiten SEITE 3

4 Luftfahrt Airbus-Chef Tom Enders: "Wir sind überzeugt, dass bis zum Jahr 2030 Verkehrsflugzeuge mit einer Kapazität von unter 100 Passagieren mit hybriden Antriebssystemen fliegen könnten

5 Luftfahrt Bedarf von 2600 Spoiler pro Jahr (FACC) Bedarf von neuen Flugzeugen bis 2034 (Boeing) 5

6 Warum ist Mobilität/Automotive wichtig? Die oberösterreichische Automobilindustrie ist ein sehr wichtiger Arbeitgeber und exportiert 85 Prozent (z.b.: BMW, MAN, KTM, Rosenbauer, BRP Rotax, MIBA, Pöttinger, und Zulieferer wie Voestalpine, AMAG, Borealis, ). Sie ist mit Abstand die wichtigste Branche in OÖ! Oö hat > ca. Zweite 60 % der Ebene Luftfahrtindustrie in Österreich (z.b. FACC, FILL, Hexcel, Peak Technology,..) Herausforderungen: > Vierte Verbrennungskraftmaschinen Ebene werden langfristig verschwinden Relevante Zukunftsthemen: Leichtbau - Mischbauweise, E-Mobilität, H2-Auto, Autonomes Fahren, Connectivity Studiengänge FH OÖ: Automotive Computing, Automotive Mechatronics& Management, MKT, Leichtbau und Composite-Werkstoffe, Maschinenbau, SEITE 6

7 Fahrzeugindustrie 2015 (Daten WKO) Beschäftigte in der Fahrzeugindustrie Umsatz: 13,2 Mrd F&E-Ausgaben: 590 Mio 2,4 Mio. Motoren und Getriebe Pkw, Lkw, Landw. Traktoren, Motorkarren u. Anhänger Motorräder Anteil OÖ: 44,5 %, St: 26,7 %, NÖ: 13,2 %, W: 8,8 %, V+S: je 2,3 % Arbeitsplätze (d.h. jeder 9. Arbeitsplatz) sind direkt oder indirekt durch den automotiven Sektor in Österreich gesichert (Folder Autoland Österreich). SEITE 7

8 Einbindung in Die Hauptschlussfolgerungen für das Strategische Programm Innovatives OÖ 2020 für sind lt. PK von LH-Stv. Dr. Michael STRUGL, , unter anderem: Eine F&E-Quote von 4 % in OÖ für das Jahr 2020 wird weiterhin intensiv weiterverfolgt. Mobilität/Logistik profitiert von innovativen Leitunternehmen Die Herausforderung liegt darin, den Wandel hin zu neuen Mobilitätslösungen zu bewältigen. Dazu gibt es bereits eine Reihe von Initiativen - vom autonomen Fahren über alternative Antriebe bis hin zu Logistikforschung, die für die restliche Programmlaufzeit verstärkt werden, erklärt LH-Stv. Strugl. Digitalisierung Das ist Querschnittsthema, das neu dazugekommen ist. Digitalisierung ist eine Schlüsseltechnologie für die Zukunft Geplante Schwerpunktsetzung für das Strategische Programm Innovatives Oberösterreich im Jahr 2018: Automotive Region OÖ im Hinblick auf den technologischen Wandel hin zur Elektromobilität Digitalisierung in verschiedensten Bereichen wie Produktion, Entwicklung, Mobilität/Logistik, Energie, Medizin,... Fachkräftemangel in Wirtschaft und Forschung beheben SEITE 8

9 Vision Wir wollen den Umbruch in der Mobilität nutzen, unsere Stärken einzubringen und den Wandel mitzugestalten. Wandel Mastertextformat gestalten bearbeiten Stärken Dritte stärken Ebene Ziele: FH OÖ ist kompetenter Ansprechpartner in den Bereichen: Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien Digitalisierung der Mobilität FH OÖ wird aufgrund seiner Expertise als wissenschaftlicher Projektpartner national und international angefragt. Leuchtturmprojekte etablieren SEITE 9

10 Ebenen der Mobilität Hagenberg Platooning Navigation Services Car Sharing Mobilitätsdienstleistungen Kommunikation Human Computer Interaction (HCI) Vehicle2X Communication CoE Logistik Steuerung Low Level Steuergeräte Sensorik Fahrassistenzsysteme Komponenten Karosserie Rumpf, Flügel Antriebsstrang, Motor Triebwerk CoE Produktion CoE Energie Wels 10

11 Megatrends SEITE

12 CoE Automotive and Mobility - Areas Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Digitalisierung der Mobilität 12

13 Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe

14 Leichtbaulösungen Stahl Composite Aluminium Hybridbauweise 18

15 Mastertitelformat Automatisierung der bearbeiten Fertigung Luftfahrt Automobilbau [BMW] Stunden Minuten SEITE 19

16 Composite Processes and Simulation semi-finished Micro-/Mesomechanics part FE draping simulation preforming (here: draping) Simulation as Built LCM simulation matrix-injection Structural component component simulation [FACC AG] Curing- and distortion simulation curing [TUM- LCC] 20

17 Leichtbau und Composites Werkstoff- und Fertigungstechnik ProFVK Industrielle > Zweite Produktionsprozesse Ebene für die Verarbeitung Dritte von Ebene Faserverbundkunststoffen [TCKT] (Sonmez and Akbulut 2007) Automated placement of DP and TP UD Tapes [FH OÖ] UD TP Tape manufacturing [TCKT] Thermoforming SEITE 21

18 Leichtbau und Composites Simulation, Test IKARUS Innovative, kosteneffiziente Herstellung und Auslegung Dritte von Ebene Sandwich- Komponenten > Vierte mit Gitterstruktur Ebene aus Polymerhartschaum FiberWave Einflüsse von out-of-plane Faserwelligkeiten auf die mechanischen Eigenschaften von Composite Materialien F F SEITE 22

19 Recycling, Reparatur RE²-MIX (Reaktive Kompatibilisierung im Recycling von gemischt anfallenden Kunststofffraktionen) Mastertextformat Förderschiene: Bridge bearbeiten > Laufzeit: Zweite Ebene Förderung Dritte FH: Ebene ,- Partner: TCKT, Erema, Kruschitz, Innplast Zusätzlich mehrere IPAS Kleben Composite Reparatur Zahlreiche IPAs und studentische Arbeiten Ziel: Aufbau eines interdisziplinären Klebelabors im Neubau (Composite, Metall, Bauwesen, ) 23

20 Josef Ressel Center for Thermal NDE of Composites Development of Active Infrared Thermography for the quantitative non-destructive testing and evaluation (NDT&E) of fiber reinforced polymers (FRP) during the production process, the final inspection of components and under mechanical load. Modules: I. Modul: Thermographic NDE of aerospace components with duroplastic matrix composites (FACC) II. Modul: Thermographic NDE of automotive components with thermoplastic matrix composites (ENGEL, OTTRONIC) Resources: Budget for the FHOÖ F&E: 2 Mio. for 5 years Employment of 5 scientists (postdocs, PhD students) Acquisition of new Infrared cameras, optical excitation equipment, software, optical bench, 24

21 Josef Ressel Center for Thermal NDE of Composites Experiment Thermogram Results Singular defect (e.g. delamination, inclusions, disbond) Defect Parameters Depth, size, material Random Heterogeneous material (e.g. porosity, degree of impregnation, fiber density) Effective Material Parameters a eff (Φ), λ eff (Φ), t D,eff (Φ) 25

22 Computertomographie (CT) µxct High-resolution µxct Talbot-Lau µxct High-resolution nanoxct Operation starting XCT device X-ray source Detector system(s) RayScan RayScan 250E 225 kv µ-focus and 450 kv mini-focus 2048 x 2048 pixels (flat panel) GE phoenix Nanotom 180 NF Bruker SkyScan 1294 RX Solutions EasyTom kv sub-µ-focus 60 kv µ-focus 160 kv nano-focus 2304 x 2304 pixels (flat panel) 4008 x 2672 pixels (CCD camera) 1920 x 1536 pixels (flat panel) and 4008 x 2672 pixels (CCD camera) Minimal voxel size ~ 5 µm ~ 0.5 µm ~ 5.7 µm ~ 50 nm Focal spot size µ-focus adjustable mini-focus ~0.4 mm adjustable fixed ~ 30 µm adjustable Sample diameter < 300 mm < 68 mm < 20 mm < 200 mm Fußzeile Sample height < 2 m < 150 mm < 60 mm < 700 mm

23 CoE Automotive and Mobility Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Dr. R. Hinterhölzl Kunststoffe, Composites, Metalle Hybride Werkstoffe und Strukturen Oberflächentechnik Fertigung von Composite- und hybriden Metall-Composite Strukturen Kunststoff- und Metallverarbeitungsverfahren Prozesssimulation für Verarbeitung von Kunststoffen, Metallen und Composites Reparatur, Recycling Werkstoffprüfung inkl. ZFP Verbindungstechnik Auslegungs/Berechnungsverfahren Bauweisen von Leichtbau-Strukturen Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologie FH-Prof. Dr.. G. Grabmair Antriebsstrang Elektromotor, VKM, Hybrid Brennstoffzelle, Wasserstoff Batterie Leistungs- und Steuerungselektronik (mobil: am Fahrzeug, stationär: Ladestation) Modellbasierte Algorithmen für Steuerung, Regelung und Fehlerdiagnose System- und Mehrkörpersimulation, Echtzeitsimulation Sensorik, virtuelle Sensoren Funktionsentwicklung, HIL, Steuergerätesoftwareentwicklung Energiemanagement am Fahrzeug Neu oder wesentlich erweitert Digitalisierung der Mobilität FH-Prof. Dr. G. Ostermayer C2X (C2C: Fahrzeug-Fahrzeug, C2I: Fahrzeug-Infrastruktur) Vernetzte Fahrzeuge Automatisierter Fahren (inkl. Mischverkehr aus automatisierten und personengesteuerte Fahrzeuge) Car-Human Interface (Smart Materials and Surfaces, etc.) Verkehrsoptimierung Verkehrssimulation Services (sicherheitsrelevant - Safety, effizienzsteigernd - Navigation, Infotainment, Fahrerassistenzsysteme, Platooning) SEITE 29

24 Smarte Dritte Antriebs- Ebene und Fahrzeugtechnologien

25 Mastertitelformat Area Smarte Antriebs- bearbeiten und Fahrzeugtechnologien Wunsch: > Zweite zero-impact Ebene (Emission, Betrieb, Herstellung & Entsorgung) Mobilität Umfassende Lösung unbekannt aber Reihe von Ansätzen Unternehmen > Vierte (insbes. Ebene große OEMs) mehrere Ansätze parallel > steigender Personalbedarf in F&E > Unterstützungsleistung in F&E OÖ kleiner strukturierte Unternehmen und Zulieferindustrie > steigender Personalbedarf in F&E > Mehrere Ansätze parallel überfordern diese Unternehmen > => ganze F&E Projekte auslagern Umbrüche = Chancen > Positionierung als starker umfassender F&E Partner und know-how Träger für Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien insbesondere auch für non-automotive Anwendungen SEITE 33

26 Area Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien In Summe Projektgesamtvolumina von 10Mio, in > 5 Projekten (2 K-Projekte, 1 Coin Aufbau, diverse) µ-contr. Leistungselektr. Batterie ECU Brennstoffzelle ECU ECU ECU electronic control unit Systemintegrator (bspw. BOSCH) macht große Teile des Engineerings für ECUs; know-how Abfluss, Entwicklungszeit, SEITE 34

27 Area Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien ECO-powerdrive-X (1 BSP) The projects ECO-PowerDrive-X aim at a reduction of regulated gaseous emissions Mastertextformat and fuel consumption bearbeiten for small automotive and two-wheelerapplications as well as hand-held and garden equipment. This covers research on extremely downsized compression ignition engines, hybridpowertrain concepts, Dritte spark Ebene ignition engines and alternative fuel applications with the > Vierte main focus Ebene on real world operating conditions. ECO powerdrive Total 3,5 Mio FH-Wels 60k (1,7%) ECO powerdrive Total 5,8 Mio FH-Wels 300k (5%) ECO powerdrive xx (preplanning stage) FH-OÖ approx. 20% Vision: 2021 Exzellenzprojekt Konsortialführung FH OÖ SEITE 36

28 Area Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien Ist Mastertitelformat Infrastruktur HIL (hardware bearbeiten in the loop) Vision: onboard Tests + Fahrzyklen auf Kleinmotorenprüfstand & HIL möglich SEITE 37

29 Area Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien IST CoE AaM - Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien Modelbased Mastertextformat Design bearbeiten Mehrkörpersysteme Embedded > Control Zweite Ebene Simulation Optimierung FH-Prof. DI Dr. G. Grabmair 2 WMA Promotionsstudium Regelungst. 1 WMA zus. geplant für Diplomanden FH-Prof. Dr. W. Steiner FH-Prof. Dr. W. Witteveen FH-Prof. Dr. Karin Nachbagauer Dr. Karim Sherif 3 WMAs, Diplomanden Bahnautomatisierung & Verkehrstelematik FH-Prof. Dr. B. Stadlmann 6 WMAs Diplomanden Potential in Teilbereichen themenverwandt tätiger Prof.: FH-Prof. DI Mag. Dr. Josef Langer (Hag.) FH-Prof. DI Gahleitner Priv.-Doz. DI Dr. Peter Hehenberger, FH-Prof. DI Dr. Mario Jungwirth FH-Prof. Priv.-Doz. DI Dr. Klaus Schiefermayr FH-Prof. DI Dr. Michael Steinbatz FH-Prof. DI Dr. Peter Zeller FH-Prof. DI Dr. Gabriel Kronberger (Hag.) Prof. Automotive Mechatronics (n.n., ) Gruppe um FH-Prof. Dr. Michael Affenzeller SEITE 38

30 CoE Automotive and Mobility Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Dr. R. Hinterhölzl Kunststoffe, Composites, Metalle Hybride Werkstoffe und Strukturen Oberflächentechnik Fertigung von Composite- und hybriden Metall-Composite Strukturen Kunststoff- und Metallverarbeitungsverfahren Prozesssimulation für Verarbeitung von Kunststoffen, Metallen und Composites Reparatur, Recycling Werkstoffprüfung inkl. ZFP Verbindungstechnik Auslegungs/Berechnungsverfahren Bauweisen von Leichtbau-Strukturen Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien FH-Prof. Dr. G. Grabmair Modelbased Design & Embedded Control Modellb. Algorithmen für Steuerung, Regelung und Fehlerdiagnose Simulation mechatronischer Systeme Systemidentifikation Funktionsentwicklung, HIL, Steuergerätesoftwareentwicklung Antriebsstrang Elektromotor, VKM, Hybrid Leistungs- und Steuerungselektronik (mobil & stationär) System- und Mehrkörpersimulation, Echtzeitsimulation Sensorik, virtuelle Sensoren Energiemanagement am Fahrzeug Brennstoffzelle, Wasserstoff Batterie Neu oder wesentlich erweitert Digitalisierung der Mobilität FH-Prof. Dr. G. Ostermayer C2X (C2C: Fahrzeug-Fahrzeug, C2I: Fahrzeug-Infrastruktur) Vernetzte Fahrzeuge Automatisierter Fahren (inkl. Mischverkehr aus automatisierten und personengesteuerte Fahrzeuge) Car-Human Interface (Smart Materials and Surfaces, etc.) Verkehrsoptimierung Verkehrssimulation Services (sicherheitsrelevant - Safety, effizienzsteigernd - Navigation, Infotainment, Fahrerassistenzsysteme, Platooning) SEITE 40

31 Digitalisierung der Mobilität

32 Motivation Übergeordnete Ziele im Verkehr > Sicherheit erhöhen Zweite Ebene > Umweltschutz > Effizienz Pläne > White Paper on Transport (EC, 2011) > Gesamtverkehrsplan für Österreich (bmvit, 2012) > IVS-Aktionsplan Österreich (bmvit, 2011) => Digitalisierung und Vernetzung SEITE

33 Area Digitalisierung der Mobilität Status Themen E-Mobilität Interaktionstechn. Vernetztes Fahren Effizienz Personenmobilität Gamification LEEFF Smart Traffic SOMOBIL Realsimulator BMW Projekte adrive DVS-Info Bike N Play Connected Vehicles SEITE 45

34 CoE Automotive and Mobility Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Dr. R. Hinterhölzl Kunststoffe, Composites, Metalle Hybride Werkstoffe und Strukturen Oberflächentechnik Fertigung von Composite- und hybriden Metall-Composite Strukturen Kunststoff- und Metallverarbeitungsverfahren Prozesssimulation für Verarbeitung von Kunststoffen, Metallen und Composites Reparatur, Recycling Werkstoffprüfung inkl. ZFP Verbindungstechnik Auslegungs/Berechnungsverfahren Bauweisen von Leichtbau-Strukturen Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologie FH-Prof. Dr. G. Grabmair Antriebsstrang Elektromotor, VKM, Hybrid Brennstoffzelle, Wasserstoff Batterie Leistungs- und Steuerungselektronik (mobil: am Fahrzeug, stationär: Ladestation) Modellbasierte Algorithmen für Steuerung, Regelung und Fehlerdiagnose System- und Mehrkörpersimulation, Echtzeitsimulation Sensorik, virtuelle Sensoren Funktionsentwicklung, HIL, Steuergerätesoftwareentwicklung Energiemanagement am Fahrzeug Neu oder wesentlich erweitert Digitalisierung der Mobilität FH-Prof. Dr. G. Ostermayer C2X (C2C: Fahrzeug-Fahrzeug, C2I: Fahrzeug-Infrastruktur) Vernetzte Fahrzeuge Automatisiertes Fahren (inkl. Mischverkehr aus automatisierten und personengesteuerte Fahrzeuge) Car-Human Interface (Smart Materials and Surfaces, etc.) Verkehrsoptimierung Verkehrssimulation Services (sicherheitsrelevant - Safety, effizienzsteigernd - Navigation, Infotainment, Fahrerassistenzsysteme, Platooning) SEITE 54

35 Netzwerke

36 Allgemeine Netzwerke 57

37 Forschungsnetzwerk KU Leeuven Univ. Kaiserslautern, RWTH Aachen, DLR University of British Columbia, Vancouver Mc Gill University, Montreal TU München LCC, Univ. Augsburg, Fraunhofer IGCV, Univ. Stuttgart IFB University of Bristol, Imperial College London Ecole Centrale de Nantes University of Porto Chalmers University (Göteborg) SICOMP (Pitea) KTH Stockholm, JKU Linz, TU Wien, Montanuniversität Leoben, PCCL, AIT FH Nordwestschweiz University of Southern California, Los Angeles Texas A&M University, College Station ANU College, Brisbane University of Auckland, Auckland 58

38 Firmennetzwerk 59

39 Zusammenfassung

40 CoE Automotive and Mobility - Areas Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologien Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe 8 Prof. /12 WMA 10 Prof. / 12 WMA Digitalisierung der Mobilität 9 Prof. / 11 WMA 65

41 CoE Automotive and Mobility Leichtbau und Leichtbauwerkstoffe Dr. R. Hinterhölzl Kunststoffe, Composites, Metalle Hybride Werkstoffe und Strukturen Oberflächentechnik Fertigung von Composite- und hybriden Metall-Composite Strukturen Kunststoff- und Metallverarbeitungsverfahren Prozesssimulation für Verarbeitung von Kunststoffen, Metallen und Composites Reparatur, Recycling Werkstoffprüfung inkl. ZFP Verbindungstechnik Auslegungs/Berechnungsverfahren Bauweisen von Leichtbau-Strukturen Smarte Antriebs- und Fahrzeugtechnologie FH-Prof. Dr. G. Grabmair Modelbased Design & Embedded Control Modellb. Algorithmen für Steuerung, Regelung und Fehlerdiagnose Simulation mechatronischer Systeme Systemidentifikation Funktionsentwicklung, HIL, Steuergerätesoftwareentwicklung Antriebsstrang Elektromotor, VKM, Hybrid Leistungs- und Steuerungselektronik (mobil & stationär) System- und Mehrkörpersimulation, Echtzeitsimulation Sensorik, virtuelle Sensoren Energiemanagement am Fahrzeug Brennstoffzelle, Wasserstoff Batterie Neu oder wesentlich erweitert Digitalisierung der Mobilität FH-Prof. Dr. G. Ostermayer C2X (C2C: Fahrzeug-Fahrzeug, C2I: Fahrzeug-Infrastruktur) Vernetzte Fahrzeuge Automatisiertes Fahren (inkl. Mischverkehr aus automatisierten und personengesteuerte Fahrzeuge) Car-Human Interface (Smart Materials and Surfaces, etc.) Verkehrsoptimierung Verkehrssimulation Services (sicherheitsrelevant - Safety, effizienzsteigernd - Navigation, Infotainment, Fahrerassistenzsysteme, Platooning) SEITE 66

42 Mastertitelformat Wandel bearbeiten gestalten Stärken stärken Danke für die Aufmerksamkeit! 68