Magazinthemen NEULAND 2021

Technologiesprung: 6G-Mobilfunk in den Startlöchern

Nicht nur die Entwicklung von Smartphones ist auf der Überholspur, auch die Mobilfunknetze verbessern sich stetig: Während sich das 5G-Netz noch in der großflächigen Verbreitung im deutschen Raum befindet, ist es Forschenden am KIT gelungen, einen kostengünstigen Terahertz-Empfänger für die sechste Generation des Mobilfunks zu entwickeln. Mit einer Datenübertragungsrate von bis zu 115 Gigabit pro Sekunde erreicht dieser Höchstwerte in der Forschung. Für die Entwicklung einer sicheren, schnellen und kostengünstigen 6G-Technologie wurde das Projekt „Open6GHub“ etabliert. Hier forscht das KIT zusammen mit 16 weiteren Partnern an der Umsetzung und Entwicklung von zukunftsorientierten, KI-gestützten Kommunikationsnetzen. Feldstudien werden unter anderem in der Landwirtschaft und ländlichen Gebieten durchgeführt.

Weitere Infos: https://www.kit.edu/kit/pi_2020_076_terahertz-empfanger-fur-6g-mobilfunknetze.php

How to: Intelligente Produktion

Die Karlsruher Forschungsfabrik ist Entwicklungsstätte für „Intelligente Produktion“. Hier werden reale Prozesse, gestützt von Methoden der Digitalisierung und künstlicher Intelligenz, praxisnah erprobt und entwickelt. Ziel ist es, trotz nicht vollständig verifizierter Fertigungsprozesse in der frühen Phase qualitativ hoch wertige Produkte herzustellen. Diese neue Schnittstelle soll die Markteinführungszeit insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen sowie eine vielfältigere Produktionspalette garantieren. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem wbk – Institut für Produktionstechnik des KIT und den Fraunhofer- Instituten für Chemische Technologie (ICT) und Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) schafft eine gute Basis für den erfolgreichen Fortschritt der Forschungsfabrik. Ergänzt wird diese Zusammenarbeit durch Förderungen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg sowie durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung. Auch Kooperationen mit kleinen und mittelständischen Unternehmen in Baden-Württemberg sollen die Vorteile im globalen Wettbewerb weiter ausbauen.

Weitere Infos: https://www.karlsruher-forschungsfabrik.de/

Smart East – Das Pionierviertel in Karlsruhe

Das zu Jahresbeginn 2021 gestartet Projekt „Smart mithilfe von Digitalisierungskonzepten in ein smartes, klimaschonendes Quartier verwandeln. Dazu wird das Viertel mit Informations- und Kommunikationstechnologien sowie einem quartiersübergreifenden Energiemanagement ausgestattet, um effektive Lösungen für Verbrauchende und Energieerzeugende zu ermöglichen. Um diesem Versprechen gerecht zu werden, sollen beispielsweise Schwankungen von Angebot und Nachfrage erneuerbarer Energieträger mithilfe von intelligenten Stromnetzen, sogenannten „Smart Grids“, reguliert werden. Smart East soll dank seiner innovativen Gestaltung Vorbild für zukünftige Quartiere werden und potentiellen Anwendern helfen, die neuen Modelle zu etablieren. Verbundpartner in diesem dreijährigen Projekt sind das Forschungszentrum Informatik (FZI), die Stadtwerke Karlsruhe GmbH, das KIT sowie das IT-Unternehmen Seven2one Informationssysteme GmbH.

Weitere Infos: https://smart-east-ka.de/

Sprachbarrieren adé

„The Dream of a World Without Language Barriers. Realized.” Mit diesem Slogan bewirbt die Ausgründung kites GmbH ihr Produktportfolio für maschinelle Sprachübersetzungen in Echtzeit. Das 2015 von Informatikerinnen und Informatikern des KIT gegründete Unternehmen wurde 2021 vom Softwareunternehmen Zoom Video Communications aufgekauft. Die Forschenden von kites werden das Engineering-Team von Zoom zukünftig bei der Entwicklung unterstützen. Ziel der Kooperation ist es, Lösungen mehrsprachiger Übersetzungsmöglichkeiten bereitzustellen und diese zur barrierefreien Kommunikation in Zoom-Meetings zu integrieren.

Weitere Infos: https://www.kites.ai/

Feuerprävention: Brandschutz für Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus können bei unsachgemäßen, äußeren Einwirkungen oder Produktionsfehlern überhitzen und „thermisch durchgehen“. Explosionen und das Ausstoßen von giftigen Rauchgasen sind die Folge. Bei der Detonation an öffentlichen Orten kann es zu Verletzungen kommen. Das Engler-Bunte-Institut am KIT hat gemeinsam mit der Planex GmbH, Hersteller für technische Textilien, einen mobilen, textilen Brandschutzentwickelt, der diese Gefahr zukünftig eindämmt. Für Kleingeräte sieht das Konzept eine Brandschutztasche vor, die auch vor dem Austritt giftiger Rauchgase schützt. Bei Elektrofahrzeugen soll eine spezielle Schutzdecke zur Eindämmung genutzt werden, die über brennende Fahrzeuge gezogen wird und so große Schäden an schwer zugänglichen Orten wie Parkhäusern verhindern soll.

Weitere Infos: https://www.zim.de/ZIM/Redaktion/DE/Publikationen/Erfolgsbeispiele/Kooperationsprojekte/204-Brennende-Li-Ion-Akkus-sicher-unter-Kontrolle.pdf?__blob=publicationFile&v=2

Schnellladesysteme für E-Bikes

Das Elektrotechnische Institut (ETI) des KIT und der Industriepartner Coboc GmbH & Co. KG kooperieren bei der Entwicklung eines E-Bike-Schnellladesystems. Um die Ladezeit von aktuell etwa zwei bis vier Stunden auf unter eine Stunde zu senken und währenddessen die Alterungseffekte zu minimieren, sollen bei dem Schnellladesystem spezielle Ladealgorithmen zum Einsatz kommen. Das Ladesystem verfügt über einen vergleichsweise starken Ladestrom von bis zu zehn Ampere und damit kann die Batterie an einer normalen 230-Volt-Steckdose geladen werden. Ausgestattet werden sollen die Batterien mit einem Managementsystem, das den „State of Charge“ (Ladezustand) und den „State of Health“ (Gesamtzustand) der Batterie über die Coboc-Cloud zur Analyse überwacht.

Weitere Infos: https://www.kit.edu/kit/pi_2019_033_mobilitat-neues-schnellladesystem-fur-e-bikes.php

Maschinelles Lernen zur Steigerung der Produktivität

„Machine-Learning-Systeme“ sind heutzutage nicht nur fest in unseren Alltag integriert, sie erweisen sich auch im Geschäftsbereich, vor allem bei realen Geschäftsszenarien, als zuverlässige Helfer. Machine Learning bedeutet vereinfacht dargestellt, technischen Geräten bestehende Daten in Form von Berechnungsmodellen anzutrainieren. Um den Wert dieser computergestützten Intelligenz weiterzuverbreiten, hat das Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) in Kooperation mit dem Zentrum für Mediales Lernen (ZML) am KIT einen deutschsprachigen „Massive Open Online Course“ (MOOC) zum Thema „Angewandte Machine-Learning-Algorithmen“ entwickelt. Ziel des Kurses ist die Wissensvermittlung von Machine Learning anhand konkreter Anwendungen, um im Nachgang selbstständig Probleme zu identifizieren und Ansätze zu entwickeln, die sich mit lernenden Systemen lösen lassen.

Weitere Infos: https://www.zml.kit.edu/nachberichte_5652.php

CATAVIS –RETHINK CHEMISTRY

Der Einsatz von Biokatalysatoren gilt zunehmend als Schlüsseltechnologie für die Entwicklung einer nachhaltigeren und zukunftsorientierten Chemie. Das Spin-off Catavis vom KIT hat es sich zur Aufgabe gemacht, Biokatalysatoren für Industrieprozesse zugänglicher zu machen und deren Anwendung effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Mithilfe der CataGel-Technologie entwickelt das Team von Catavis innovative, katalytische Biomaterialien. Die Technologie zur Immobilisierung von Enzymen ohne Träger verwandelt freie Enzyme in ein gelartiges, katalytisch aktives Material – besagtes CataGel. Die Technologie erschließt das volle Potenzial von Enzymen für den zuverlässigen und effizienten Einsatz in der chemischen Synthese und ist mit den verschiedensten Enzymfamilien kompatibel. Das macht sie sowohl in der Forschung als auch in Produktionsprozessen einsetzbar. Die mittels CataGel entwickelten Biomaterialien zeichnen sich vor allem durch eine verbesserte Stabilität bei gleichzeitiger Leistungssteigerung aus und ermöglichen somit die kostengünstige Produktion werthaltiger Chemikalien.

Weitere Infos: www.catavis.com

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