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Für die Elektrifizierung der Landwirtschaft eignen sich insbesondere kleinere Fahrzeuge, wie zum Beispiel Maschinen, die im Obst-, Wein- oder Gartenbau zum Einsatz kommen. Bislang gibt es jedoch nur wenig Erfahrung über den Einsatz von Brennstoffzellentechnologie in solchen Fahrzeugen. Mit der kürzlich erfolgten Inbetriebnahme der Energiezelle des wasserstoffbetriebenen Agrarroboters H2Bot ergeben sich nun neue Möglichkeiten, diese Technologie in der Praxis zu erproben.

Die Energiezelle ist eine gemeinsame Entwicklung der TU Dresden, Professur für Agrarsystemtechnik (AST), und dem Fraunhofer IVI im Rahmen des Projekts »Requirements for hydrogen drives for agricultural use« (kurz: H2Bot). Für die Umsetzung stellte die TU Dresden den autonom fahrenden Obst- und Weinbauroboter elWObot zur Verfügung und war federführend für die technische Entwicklung der Energiezelle verantwortlich. Das Fraunhofer IVI übernahm im Projekt die Gefährdungsanalyse und Risikobewertung sowie die Entwicklung der elektronischen Steuerung der Energiezelle. Kern der Energiezelle ist eine mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle der Firma Proton Motor Fuel Cell GmbH, die elektrische Energie mit einer Leistung zwischen 7 und 33 kW bereitstellt. Bei einem Druck von 350 bar kann H2Bot in zwei Druckbehältern bis zu 2,6 kg Wasserstoff mitführen. Als sogenannter RangeExtender lädt die Energiezelle den elektrischen Energiespeicher des Agrarroboters bei Bedarf auf.

Im weiteren Verlauf des Projekts sollen in Praxistests die Interaktion zwischen dem Energiespeicher und der Energiezelle sowie das Nachladen genauer untersucht werden. Zudem sind Feldversuche zur Erprobung der Energiezelle und des Agrarroboters geplant. Ziel ist es unter anderem, Aussagen über die Übertragbarkeit auf andere elektrifizierte Geräte in der Landwirtschaft zu ermöglichen. So könnten im Nachgang des Projekts auch andere Maschinen nach gleichem Prinzip mit Brennstoffzellensystemen ausgestattet werden.

• zur Website »Automatisierte Landwirtschaft« am Fraunhofer IVI

Vergangene Woche hat die Firma InnoTrac2020 GmbH ihren fernsteuerbaren Geräteträger CAESAR an das Fraunhofer IVI übergeben. Das neuartige landwirtschaftliche Gerät wird zukünftig vom Institut für den vollautomatisierten Einsatz im Obstanbau erweitert.

Die Arbeit an CAESAR dient auch dazu, die im Forschungsprojekt Feldschwarm entstandenen Konzepte im Bereich Landwirtschaftsrobotik zu erweitern. Hierzu wird die Maschine mit Hilfe der am Fraunhofer IVI entwickelten Leitstandsoftware helyOS^® in den bestehenden Verbund von Feldschwarm-Einheiten integriert. Somit fungiert CAESAR gleichzeitig als Demonstrator im kürzlich gestarteten Anschlussprojekt Feldschwarm ÖkoSystem, das innerhalb eines RUBIN-Bündnisses bearbeitet wird.

Ein maßgeblicher Fokus in diesem und weiteren Projekten zur Landwirtschaftsrobotik liegt auf der Analyse der Sicherheitsrisiken in dieser Domäne sowie auf der Erarbeitung von Absicherungskonzepten für vollautomatisierte Landmaschinen in Bezug auf Funktionale Sicherheit, Cybersecurity und die so genannte Safety of the intended Function (SOTIF). CAESAR wird in diesem Zusammenhang einen wertvollen Beitrag zu Erprobung, Verifikation und Validierung dieser Konzepte liefern.

• zur Projektwebsite Feldschwarm ÖkoSystem
• zur Innotrac-Website

Mitte Juli konnte das ALBACOPTER^®-Projektteam die erste Messkampagne im Windkanal durchführen. Ziel der Kampagne war es, verschiedene Antriebskonfigurationen für den ALBACOPTER^® 0.5 in Full-Scale unter Windlast zu untersuchen.

Dies stellte besonders für die Kinematik einen Stresstest dar, da sie für den Wechsel zwischen horizontaler und vertikaler Flugphase die Antriebe um 90° schwenken muss. Bei Maximalschub und 100 km/h Windgeschwindigkeit haben die Antriebe den Stresstest erfolgreich bestanden. Gemessen wurden außerdem neben Kräften in horizontaler wie auch vertikaler Richtung der Strom und die Temperatur der Elektromotoren sowie Schwingungen und Eigenfrequenzen des Gesamtsystems.

Im September ist eine zweite Messkampagne geplant. Bei dieser soll mit Hilfe eines Tragflächensegments zusätzlich die Interaktion zwischen dem Propeller-Luftstrom und der Tragfläche untersucht werden.

• zur Webseite des Fraunhofer-Leitprojekts ALBACOPTER^®

Der offizielle Projektstart des RUBIN-Bündnisses Feldschwarm^® Ökosystem wurde anlässlich einer feierlichen Auftaktveranstaltung im Rahmen des simul+ Forums „Autonome Mobile Arbeitsmaschinen“ auf Schloss Proschwitz nahe Meißen bekanntgegeben.

Das Feldschwarm^®-Ökosystem soll erstmalig den automatisierten und gleichzeitigen Betrieb mehrerer Landmaschinen sowie moderner Agrarroboter ermöglichen. Im Zentrum stehen dabei die Bedienerinnen und Bediener, die den Arbeitsprozess auf dem Feld jederzeit überwachen und eingreifen können.

13 Projektpartner aus Industrie und Forschung erarbeiten hierfür in den nächsten drei Jahren eine umfassende Hardware und IT-Steuerungsarchitektur, die innovative Systeme zur teilautonomen Steuerung mehrerer Landmaschinen integriert. Darüber hinaus erforschen sie neue Technologien und Verfahren der künstlichen Intelligenz, Fern- und Prozessüberwachung sowie Datensicherheit für einen störungsfreien Betrieb. Die innovativen Steuerungssysteme sollen herstellerunabhängig sowohl in traditionellen Landmaschinen als auch neuartigen Agrarrobotern integriert und im gemeinsamen Betrieb auf Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit im Feldbetrieb erprobt werden.

Im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhabens entwickelt das Fraunhofer IVI eine Leitstands-Architektur für die Landwirtschaft, die als freie Software zur herstellerübergreifenden Vernetzung von (Land-)Maschinen genutzt werden kann und bringt seine Kompetenzen im Bereich der Sicherheits- und Antriebskonzepte für eine automatisierte Landtechnik ein.

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• zur Webseite des Bündnisses 
• zur Website »Automatisierte Systeme« des Fraunhofer IVI

Zur intelligenten Verkehrssteuerung und Fahrzeugkommunikation für das autonome Fahren (Vehicle-to-everything, V2X) müssen dynamische Verkehrsinformationen in Echtzeit verfügbar sein. Das wiederum setzt Sensoren zur Datenerfassung, Kommunikationstechnologien sowie Algorithmen zur Datenfusion und zur Erzeugung der Verkehrsmodelle voraus. Im Forschungsprojekt »TraffIRNet« (Traffic-Infrared-Radar-Network) macht sich der Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT das Potential des Mobilfunkstandards 5G für die kollektive und skalierbare Verkehrswahrnehmung im Multi-Access-Edge-Computing-Netzwerk (MEC) zunutze.

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Schlaugemacht bis Mitternacht! Unter diesem Motto öffneten zur Langen Nacht der Wissenschaften wieder zahlreiche Dresdner Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und wissenschaftsnahe Unternehmen ihre Häuser, Labore, Hörsäle und Archive für die Öffentlichkeit – und das bereits zum 20. Mal. Für Dresden war es die bisher erfolgreichste Wissenschaftsnacht mit einem deutschlandweiten Rekord von 48.000 Besucherinnen und Besuchern und mehr Veranstaltungen als je zuvor.

Das Fraunhofer IVI bot ein abwechslungsreiches Programm für Groß und Klein und konnte stolze 980 wissenshungrige Gäste auf seinem weitläufigen Außengelände begrüßen. Die Forscherinnen und Forscher präsentierten u. a. aktuelle Themen und Projekte rund ums Thema Sicherheit – so zum Beispiel eine innovative Technologie für die Einsatzführung, ein Tiny-House für den Einsatz in Katastrophensituationen oder auch innovative Lösungen für die Unfallprävention mit Kindern und Jugendlichen. Technikfans kamen bei den Vorführungen des Feldroboters CERES und zwei autonom fahrender Mähroboter auf ihre Kosten. Vielfältige Bastel- und Spielmöglichkeiten für den Forschernachwuchs rundeten das Programm ab.

Wir bedanken uns für das große Interesse an unserem Haus und freuen uns schon auf die nächste Wissenschaftsnacht! 

Auf der diesjährigen demopark vom 18. bis 20. Juni 2023 in Hörselberg bei Eisenach präsentieren AS-Motor, das Fraunhofer IVI und die Sensor-Technik Wiedemann GmbH drei Profi-RC-Aufsitzmäher, die gemeinsam Grünflächen – auch auf unwegsamem Gelände – vollautomatisch bearbeiten. Gezeigt wird, wie ein »Fahrer« die drei Aufsitzmäher AS 940 Sherpa 4WD RC bedient und überwacht und auf diese Weise nicht nur die dreifache Flächenleistung erreicht, sondern auch präziser und ermüdungsfreier arbeiten kann. Je nach Anwendungsfall kann er die Mäherflotte direkt vor Ort oder remote – z. B. vom Büro – aus aktivieren.

Eine Schlüsseltechnologie bildet dabei die Control-Tower-Software helyOS^® (highly efficient online yard Operating System), die am Fraunhofer IVI mit dem Ziel entstand, autonome mobile Maschinen effizient zu entwickeln, zu testen und einzusetzen. Von kleinen bis hin zu großen Projekten fungiert helyOS^® als zentraler Knotenpunkt für die Verbindung, Steuerung und Überwachung von Maschinenflotten über ein lokales Netzwerk oder die Cloud. Mit der Control-Tower-Software helyOS^® lassen sich bereits Lkws und Landmaschinen vernetzen und automatisch steuern. Nun liefert der digitale Leitstand auch Missionen für Profi-Rasenmäher. 

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Für eine erfolgreiche Verkehrswende spielt die Ladeinfrastruktur für den batteriebetriebenen Schwerlast- und Personenverkehr eine entscheidende Rolle. Damit steigen die erforderlichen Ladeleistungen und somit auch die Batterie- und Ladespannungen. Das Verbundprojekt »HV-MELA-BAT« unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE will daher die notwendigen leistungselektronischen Umrichter sowie ein Kontaktsystem für hohe Ströme und Spannungen entwickeln. Für volle Ladeleistung auch bei leistungsbegrenzten Netzanschlusspunkten soll ein Pufferspeicher sorgen. Projektpartner sind die Motion Control & Power Electronics GmbH, STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH, Mercedes-Benz Energy GmbH und das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI. 

Innerhalb des Forschungsvorhabens entwickelt das Fraunhofer IVI eine MCS-fähige halbautomatische Kontaktverbindung. Halbautomatisch bedeutet in diesem Fall, dass zunächst der Stecker manuell oder automatisiert in die Buchse eingeführt wird und erst danach eine Aktorik im inneren des Steckers den Kontakt in Form einer Stirnkontaktierung herstellt. Ergänzt wird das System durch eine Luftkühlung, die unter bestmöglicher Ausnutzung der Temperaturdifferenz direkt an der elektrischen Kontaktstelle wirkt.

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Auf der International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV) in Yokohama wurde das am Fraunhofer IVI entwickelte Programm impactEES zur Kollisionsberechnung vorgestellt. Die Software ist das Ergebnis langjähriger vorausgegangener Forschung im Bereich Unfallrekonstruktion und -simulation, die teils durch die ADAC Stiftung gefördert und überwiegend mit den Partnern Toyota Motor Europe, AUDI, Euro NCAP und ADAC Technikzentrum durchgeführt wurde.

impactEES schätzt auf Grundlage von Deformationsenergiemodellen (EES-Modelle) die Beschleunigungsverläufe von an Verkehrsunfällen beteiligten Fahrzeugen. Durch die zeitlich aufgelöste Simulation ist es möglich, sowohl Deformationen und Geschwindigkeiten als auch weitere technische Kollisionsschwereparameter zu berechnen. Diese sind wichtige Größen bei der Entwicklung und Bewertung zukünftiger Fahrzeugsicherheitssysteme. Durch den Einsatz von impactEES kann somit ein wichtiger Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit geleistet werden.

Auf dem Testfeld »Erste Meile« in Ingolstadt hat der selbstfahrende Twizy ANTON ein typisches Fahrmanöver gemeistert. Damit ist ein weiterer Meilenstein im Bereich der kooperativen, vernetzten und automatisierten Mobilität (CCAM) erreicht. »Wir wollen zeigen, wie künftiger vernetzter und automatisierter Verkehr die Sicherheit erhöht. Die Infrastruktursensorik erkennt den Gegenverkehr und gibt dem Fahrzeug die Botschaft, ob die Straße frei ist und es ein Hindernis sicher umfahren oder ein vorausfahrendes Fahrzeug überholen kann«, sagte Professor Dr. Gordon Elger, Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums »Vernetzte Mobilität und Infrastruktur« des Fraunhofer IVI.

Der Test wurde gemeinsam von Wissenschaftlern der Technischen Hochschule Ingolstadt und des Fraunhofer-Anwendungszentrums durchgeführt. Grundlage waren unter anderem die Ergebnisse des Forschungsprojekts IN2Lab, in dem ein System zur Absicherung automatisierter Fahrfunktionen durch eine Kombination aus Infrastruktursensorik, Car2X-Kommunikation und einer Mission-Control-Einheit entwickelt wird.

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Das Fraunhofer-Leitprojekt ALBACOPTER^® gehört zu den Forschungsvorhaben, die intern und extern eine große Aufmerksamkeit genießen. Nach zwei Jahren Laufzeit fand am 29. März 2023 in Manching bei Ingolstadt, einem Ort mit besonderem Umfeld und langjähriger Tradition im Bereich der Luftfahrt, ein Treffen statt, das den zahlreichen Gästen aus der Industrie gewidmet war. Im Fokus standen dabei die Themen Materialien und aerodynamische Strukturen, Energiespeicher- und Antriebstechnik, autonomes Fliegen sowie die Abbildung als digitaler Zwilling.

Anhand von Demonstratoren wurde der aktuelle Stand der Entwicklungen dem Fachpublikum aus den Bereichen Luftfahrt, autonome Mobilität, Energiespeicher und Sensorentwicklung sowie aus Urban-Air-Mobility-Netzwerken präsentiert. Neben spannenden Vorträgen und Diskussionen an den Exponaten hatten die Besucherinnen und Besucher die Möglichkeit, die Vision der Experimentalplattform des ALBACOPTER 0.5 und 1.0 mittels Virtual Reality greifbar zu erleben. 

Innerhalb des Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT arbeitet das Fraunhofer IVI im Projekt TraffIRNet gemeinsam mit internen Partnern an der Vernetzung von Sensoren zur skalierbaren Verkehrsanalyse. So entstand am Fraunhofer-Anwendungszentrum »Vernetzte Mobilität und Infrastruktur« in Ingolstadt auch eine Sensorbox zur Verkehrsanalyse und -optimierung mittels infrastrukturbasierter Sensorik. Letzten Monat erfolgte der Einsatz der Box an einer Straße in Rosenheim. Mit Hilfe des 5G-Bavaria-Automotive-Testbed wurde die Übertragung der Rohsensordaten untersucht.

Ausführlich beschrieben werden die Themen in einem Beitrag des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.

• zum Artikel »Mobilfunk hilft Mobilität: In Rosenheim bringt 5G den Verkehr zum Fließen«

Um den städtischen Verkehr zu entlasten, setzen vor allem Lieferfirmen auf die dritte Dimension: den Transport mittels unbemannter Drohnen. Der Luftraum über den benötigten Start- und Landeplätzen – sogenannten Vertiports – muss ähnlich überwacht werden wie der eines großen Flughafens. Der Koordination eines solchen Flugbetriebs widmet sich das Forschungsvorhaben IDEALS – Intelligente Drohnenkoordination für effiziente automatisierte Luftlogistik.

Die Routen zukünftiger Transportnetze führen perspektivisch über Logistikzentren, die mit Vertiports zur Verladung der Luftfracht autonomer Drohnen ausgestattet sind. Dabei verursacht die begrenzte Kapazität der Vertiports einen Engpass in Form von hoher Drohnendichte in deren Luftraum. Dies erfordert eine automatische Koordination für sichere und effiziente Flüge. Als Vorstudie wird im Forschungsvorhaben IDEALS die kooperative Koordination in intelligenten Netzen multipler, heterogener und autonomer Transportdrohnen für den Start- und Landebetrieb an den Vertiports von Logistikzentren erforscht.

Das Projekt IDEALS wird im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND mit insgesamt 99.924 Euro über eine Laufzeit von zwölf Monaten durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert.

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Unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE sollen im Verbundprojekt »HV-MELA-BAT« bis Juli 2025 leistungselektronische Umrichter sowie ein Kontaktsystem für hohe Ströme und Spannungen entwickelt werden. Projektpartner sind die Motion Control & Power Electronics GmbH, STS Spezial-Transformatoren Stockach GmbH, Mercedes-Benz Energy GmbH sowie das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI.

Das Fraunhofer IVI bringt seine Kompetenzen im Bereich Kontaktsysteme in das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Forschungsvorhaben ein.

Bereits seit 2017 arbeitet das Institut unter dem Arbeitstitel »Unterbodenladesystem« an Lösungen für vollautomatisierte Ladesysteme zur schnellen Aufladung von Batterieelektrischen Energiespeichern. Im Jahr 2022 erfolgte eine Patentierung einer zugehörigen Systementwicklung unter dem Namen »Elektrische Kontakteinheit« (Hochleistungsstecker). Hierbei handelt es sich um eine halbautomatische Kontaktierungsvorrichtung, bei der die Zuführung von Stecker zu Buchse manuell oder automatisiert erfolgen kann, der eigentliche Kontaktierungsvorgang jedoch von einer Aktorik im Steckerinneren in Form einer Stirnkontaktierung ausgeführt wird. Im Projektverlauf soll der Technologieansatz für die Umsetzung der Projektziele durch Weiterentwicklung zu einem Demonstrator des »Mega-Charging-System«-Ladesystems qualifiziert werden.

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Bei Fraunhofer hat man erkannt, dass Kunst bei der Kommunikation wissenschaftlicher Ergebnisse eine wichtige Funktion haben kann. Sie kann zum Verständnis von Technologien und ihres Potentials für Wirtschaft und Gesellschaft beitragen, indem sie anschaulich und verständlich komplexe Inhalte transportiert. Hierzu braucht es Formate, die einen produktiven Dialog zwischen Wissenschaft und Kunst ermöglichen. Fraunhofer hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, beide Disziplinen zum anregenden Diskurs einzuladen.

Das im November 2022 erschienene Buch »Art and Science by Fraunhofer« gewährt einen Einblick in die Bemühungen, diesem Austausch einen Kreativraum und gleichsam eine Bühne in der Fraunhofer-Gesellschaft zu verschaffen. Zahlreiche Beispiele aus verschiedenen Bereichen zeigen, wie das scheinbar Gegensätzliche zwischen Wissenschaft und Kunst sich beiderseits bedingt und sich die Möglichkeit bietet, wissenschaftliche Inhalte aus einer neuen Perspektive heraus zu betrachten.

Die Publikation beschließt als dritter Band eine Buchreihe, die sich mit Ästhetik und Funktionalität in den Schwerpunkten Design, Architektur und Kunst auseinandersetzt. »Designed by Fraunhofer«, der erste Band, zeigt anhand vielfältiger Projektbeispiele, dass Design zum integralen Bestandteil der Forschungsarbeit gehört. Der zweite Band »Architecture by Fraunhofer« widmet sich nicht nur den Fraunhofer-Forschungsbauten von den frühen Anfängen bis zur Gegenwart, sondern auch der spannenden Frage: Wie werden die Gebäude wahrgenommen? Das vorliegende Buch steht nun ganz im Zeichen des Spannungsverhältnisses zwischen Wissenschaft und verschiedenen Kunstformen.

Das Projekt wurde innerhalb des Rahmenprogramms des Fraunhofer-Netzwerks »Wissenschaft, Kunst und Design« gefördert.

• zum Buch »Art and Science by Fraunhofer«