ICM-Tag: Future Mobility Open Labs - Exklusive Labor-Tour zu drei Instituten der Universität Stuttgart

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Mit über 130 Projekten und 65 Millionen Euro Budget ist der
InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) eine der größten
Forschungsinitiativen für nachhaltige Mobilität und deren zugehöriger
Produktionstechnologien. Das Karlsruher Institut für Technologie und die
Universität Stuttgart bündeln dabei ihre Kompetenzen in Forschung und
Innovation – gefördert vom Wissenschaftsministerium Baden-Württemberg.
Beim „ICM-Tag: Future Mobility Open Labs“ am 5. Oktober 2023 wurden den
Besucher*innen aus Industrie, Forschung und Politik die wichtigsten
Ergebnisse vorgestellt.

Mit über 130 Projekten und 65 Millionen Euro Budget ist der
InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) eine der größten
Forschungsinitiativen für nachhaltige Mobilität und deren zugehöriger
Produktionstechnologien. Das Karlsruher Institut für Technologie und die
Universität Stuttgart bündeln dabei ihre Kompetenzen in Forschung und
Innovation – gefördert vom Wissenschaftsministerium Baden-Württem-berg.
Beim „ICM-Tag: Future Mobility Open Labs“ am 5. Oktober 2023 wurden den
Besucher*innen aus Industrie, Forschung und Politik, die wichtigsten
Ergebnisse vorgestellt.

ICM-Tag: Future Mobility Open Labs
„Unser InnovationsCampus Mobilität der Zukunft eröffnet mit seinen Ideen
und Projekten immer wieder neue Zukunftsoptionen – etwa bei der
Erforschung moderner Elektroantriebe ohne den Einsatz seltener Erden. Hier
entwickeln Forschende aus Karlsruhe und Stuttgart neue, wettbewerbsfähige
Lösungen in der Mobilitäts- und Produktions-technologie und ebnen so den
Weg für eine nachhaltige Mobilität. Diesen Innovationsgeist fördern wir
als Land und stärken mit dem ICM und unseren weiteren InnovationsCampus-
modellen den Forschungsstandort Baden-Württemberg“, so
Wissenschaftsministerin Petra Olschowski.

Elektroauto "eVee" fährt erstmals vor
Am „ICM-Tag: Future Mobility Open Labs“ 2023 fuhr das Elektroauto „eVee“
erstmals vor Publikum vor. Mit an Bord hat es neue Technologien, die die
Mobilität der Zukunft nachhaltiger und effizienter machen. Das Konzept
entspricht einem flexibel einsatzbaren Leichtfahrzeug, das beispielsweise
als Teil einer autonomen Carsharing-Flotte zur nachhaltigen und vernetzten
Mobilität beiträgt. Als modulare Test-Plattform dient das Fahrzeug der
Erprobung von Hard- und Softwarekomponenten aus ICM-Projekten im
Gesamtsystem. „Wir treiben die Spitzenforschung gezielt voran, damit die
Mobilität der Zukunft aus Baden-Württemberg und damit aus Deutschland
kommt“, sagt Dr. Max Hoßfeld, Geschäftsführer des ICM an der Universität
Stuttgart. Details zu den Ergebnissen der Arbeiten aus den
Forschungsfeldern Mobility Technologies, Manufacturing Systems und
Software-System-Architectures erfuhren die Besucher in der Ausstellung am
ICM-Tag.
Ein Highlight ist die im „eVee“ montierte sogenannte „Variable Flux
Machine“ (VFM), deren Kernstück eine verkleinerte Version der
abgewandelten VFM aus den ICM-Projekten Remos und Remos2 ist. Der
Rotorfluss dieser Maschinen ist durch die Verwendung von Magneten ohne
Seltene Erden steuerbar, wodurch Vorteile speziell bei hohen
Motordrehzahlen erzielt werden. Den Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern des ICM ist es in ihren Projekten gelungen, die
Leistungsdichte und die Effizienz der VFM deutlich zu steigern. Möglich
machen das die Fertigung des Rotors in einer neuartigen Metall-Kunststoff-
Bauweise und die gezielt eingesetzten variablen Magnete ohne Seltene
Erden.

Weitere Exponate
Im nicht fahrbaren Messedemonstrator „DeVee", der ebenfalls ausgestellt
wird, befindet sich der kleine Star des ICM – die Transversalflussmaschine
(TFM) aus dem Projekt AddiMoT. Klein ist hier wörtlich zu verstehen. Denn
eine TFM kann durch ihre Bauweise mit konzentrisch um die Achse
gewickelten Kupferspulen bei gleichem Drehmoment deutlich kompakter
konstruiert werden als herkömmliche Elektromotoren. Damit eignet sie sich
sehr gut als Direktantrieb, wie sie auch im „DeVee“ integriert ist.  An
dem kompakten Elektroantrieb zeigen die Wissenschaftler*innen des ICM
zudem die Potenziale der additiven Fertigung metallischer Bauteile auf.
Schlitze und Gitter werden dabei gezielt als Designelemente eingesetzt, um
Wirbelströme weiter zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen. Wie der
kompakte Elektromotor funktioniert, veranschaulichtr am ICM-Tag eine
digitale Visualisierung, die Magnetfelder und Stromflüsse sichtbar macht.
In den Antriebsstrang des Messedemonstrators ist außerdem eine
Brennstoffzelle integriert, die für das Fahrzeug in unseren Projekten neu-
designt worden ist.

Dass die nachhaltige Mobilität der Zukunft nicht erst auf der Straße
beginnt, sondern schon bei den Entwicklungs- und Herstellungs-prozessen
und der Materialwahl, zeigt das ICM-Projekt DefoRe („Design for
Recycling“) am Beispiel von Naturfaserverbundkunststoff (NFVK) für
Fahrzeugsitze. Im Projekt entwickeln die Forschenden rund um NFVK eine
komplette Methodik, die alle Prozessschritte vom Design, über die
Herstellung bis hin zum Recycling nachhaltig gestaltet - mit dem Ziel der
Übertragbarkeit auf andere Bauteile wie Cockpit- oder Türverkleidungen.

Nachhaltige Produktionstechnologien müssen sich flexibel auf ständig neue
Anforderungen einstellen können. Hier setzt das ICM-Projekt SDPräFlexBot
an. Die Wissenschaftler*innen entwickeln dabei hoch-präzise Messtechniken
und softwaregetriebene und adaptive genauigkeitsoptimierte
Konfigurations-, Bahn- und Trajektorien-planungen. Ziel ist es, einfache
Roboterkinematikern für hochpräzise und wechselnde Produktionsaufgaben zu
befähigen. Am ICM-Tag wurde dies an einem Schweißprozess veranschaulicht.
Dabei hält ein Roboter das Werkstück und positioniert es ständig neu, um
die unpräzisen Bewegungen des zweiten Roboters auszugleichen, der die
Schweißbahn beschreibt.

„Unser Ziel ist es auch, mit Hilfe verschiedener Transferinstrumente und
Kooperationen mit Unternehmen die Innovationen aus der Forschung in die
Industrie und die Gesellschaft zu tragen“, erklärt Dr. Sandra Kaufmann-
Weiß, Geschäftsführerin des ICM am KIT. Ein Transferinstrument ist die
InnovationChallenge, mit der der ICM vor allem kleine und mittlere
Unternehmen (KMUs) und Startups über Kooperationen mit Hochschulinstituten
Zugang zur Forschungs-infrastruktur des Landes Baden-Württemberg
verschafft. Unter anderem ist daraus das Projekt CutAIye hervorgegangen
ist. Das Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart und
der Lasertechnik-Spezialist PRECITEC erforschen gemeinsam das intelligente
Laserschneiden – gefördert vom Wissenschaftsministerium Baden-Württemberg.
Vor allem für Kupfermaterialien, aus denen entscheidende Bauteile für
Elektrofahrzeuge bestehen. Um das Projektziel zu erreichen, sollen die
Daten aus den Sensoren der Laseranlagen mit einem Machine-Learning-
Algorithmus verknüpft werden, der den Schneideprozess überwacht und
Parameter wie Laserleistung, Schneidegeschwindigkeit und Gasdruck regelt.
Hierdurch wird die Grundlage für einen stabilen, wirtschaftlichen und
flexiblen Herstellungsprozess geschaffen, mit dem automatisiert große
Stückzahlen in höchster Qualität produzierbar sind.

Ebenfalls aus einer InnovationChallenge sind die Projekte Zell-
Kontaktierung und Pocket Rocket H2 entstanden, die beide einen Beitrag zur
nachhaltigeren Zweirad-Mobilität leisten. Im ersten Projekt hat das
Forschungskonsortium aus dem Karlsruher Startup MoThor Batteries und dem
IPEK – Institut für Produktentwicklung am KIT einen Battriepack für
E-Bikes, Pedelecs oder E-Scooter entwickelt, der sich mit wenigen
Handgriffen bis auf die Zellebene demontieren lässt. Ist eine Zelle
defekt, wird sie ausgetauscht und recycelt. Der verbleibende Teil des
Akkus kann weiterverwendet werden. Die Pocket Rocket H2 ist ein kleines
Motorrad mit Elektroantrieb, den der Hersteller Sol Motors in
Zusammenarbeit mit der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) in
Mannheim und Stuttgart um einen wasserstoffbetriebenen Range Extender
erweitert hat. Das kleine Leichtkraftrad wiegt nur zwei Kilogramm mehr als
die rein batterieelektrische Version, legt mit einer Tankfüllung
Wasserstoff aber fast die doppelte Distanz zurück. Am ICM-Tag können
Besucher auf der Pocket Rocket H2 übrigens Probefahrten machen.

Über den InnovationsCampus Mobilität der Zukunft
Die Mobilität und die Produktion der Zukunft sind nachhaltig, effizient
und kommen aus Baden-Württemberg. Voraussetzung hierfür sind neue
bahnbrechende Technologien – von innovativen Fahrzeugantrieben bis zu
wandlungsfähigen Produktionsverfahren. Das Ziel des InnovationsCampus
Mobilität der Zukunft (ICM) ist es, diesen Wandel zu gestalten. Im ICM
bündeln die Universität Stuttgart und das Karlsruher Institut für
Technologie (KIT) ihre Kompetenzen in Forschung und Innovation, um
gemeinsam schnell und flexibel neue Technologien zu entwickeln, neue
Ansätze zu erproben und die Basis für Innovationen zu schaffen. Der ICM
ist eine der größten Initiativen zur Mobilität und Produktion der Zukunft
in Deutschland.