Projekt OpenAdaptronik

Aus Openadaptronik
Wechseln zu: Navigation, Suche

OpenAdaptronik

OpenAdaptronik ist ein Projekt, welches die Adaptronik für die Maker-Bewegung in der Photonik aufbereitet. Im Rahmen von OpenAdaptronik werden einfache Vorgehensweisen zum Aufbau und Einbindung adaptronischer Maßnahmen in der Photonik erarbeitet, mit der Maker-Szene diskutiert und veröffentlicht. Es wird eine Plattform entstehen, auf der jeder mitmachen und seine eigne Kreativität ausleben kann.


Oa gruen-1.png


Die hohe Präzision, welche durch photonische Technologien z.B. bei der Laserbearbeitung oder optischer Messtechnik möglich ist, lässt sich nur erreichen, wenn störende Schwingungen von den sensitiven Komponenten ferngehalten werden. Bisher werden diese durch hochspezialisierte und entsprechend teure aktive Systeme vermindert. Bekannte Beispiele sind die aktive Schwingungsisolation für Mikroskope, astronomische Forschungsteleskope, oder die optischen Tische für Versuche mit Lasern. Auch in Konsumprodukten auf Basis photonischer Technologien, z.B. in modernen Digitalkameras finden sich Bildstabilisierungen.

Störende Schwingungen stellen auch bei alltäglichen Anwendungen der Photonik, wie bei der möglichst trittschallisolierten Aufstellung von Beamern, breite Kreise vor ähnliche Aufgaben. Eine interessante Herausforderung stellt ebenfalls die Störung der Sensoren und Kameras autonomer Fluggeräte für den Hobbybereich (z.B. Arducopter) dar. Die zugrundeliegende Technologie der Adaptronik steht derzeit nur großen Unternehmen und Forschungseinrichtungen zur Verfügung, welche sich mit der Entwicklung photonischer Systeme beschäftigen. Das Projekt "Open Adaptronik" hat das Ziel, diese Technologie für eine breite Anwenderschaft durch die Entwicklung eines Open Source Toolkits – einem frei verfügbaren Baukasten - für die Adaptronik zu erschließen. Insbesondere werden so den in der Entwicklung photonischer Technologien tätigen kmU´s Werkzeuge zur Verfügung gestellt, mit denen sich die Präzision ihrer Produkte und Entwicklungen durch leistungsfähige und dennoch preiswert herzustellende adaptronische Systeme zur Schwingungsminderung deutlich verbessern können.


BMBF Initiative

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt „Open Adaptronik“ über drei Jahre im Rahmen der Fördermaßnahme „Open Photonik“. Ziel der Maßnahme ist es, am Beispiel der Photonik neue Formen der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft mit Bürgern zu ermöglichen und damit zusätzliche Innovationspfade und -potentiale zu erschließen. Die Maßnahme läuft im Rahmen des Programms „Photonik Forschung Deutschland“, sie ist Bestandteil der High-Tech-Strategie der Bundesregierung.


Projektinhalt

Der Werkzeugkasten soll dazu dienen, dass der Nutzer (den in der Entwicklung photonischer Technologien tätigen kleinen und mittelständischen Unternehmen)sein spezielles Schwingungsproblem durch rechnergestützte Verfahren leicht simulieren und somit besser analysieren kann. Auch kann er ein grundsätzliches Verständnis von schwingungstechnischen Aufgaben in photonischen Systemen (resonante Schwingungen, verschiedene Arten von Störungen, …) erlangen. Darüber hinaus dient diese Simulation zur Auslegung und Dimensionierung geeigneter preiswerter Komponenten, so dass der Entwickler mit geringem Mitteleinsatz eine auf sein photonisches System zugeschnittene Lösung erarbeiten und prototypisch umsetzen kann.

Die zu entwickelnden Werkzeuge und Systeme werden unter geeigneten Open Source Lizenzen zur Verfügung stehen. Besonderer Wert wird darauf gelegt, dass die adaptronischen Systeme unter Einsatz leicht zu beschaffender Komponenten realisiert werden können, um die Technologie der breiten Öffentlichkeit leicht zugänglich zu machen und die Eintrittshürden für eigene wissenschaftlich-technische Untersuchungen zu senken. Eine offene Plattform zur Dokumentation der Werkzeuge und Entwürfe komplettiert das Open Source Toolkit.

Zur Erreichung dieser Ziele werden im Projekt zunächst offene Plattformen zur Schwingungsmessung entwickelt, welche eine einfache Problemanalyse am jeweiligen photonischen System ermöglichen. Mit Hilfe von Open Source Plattformen werden weiterhin offene Simulations- und Modellierungswerkzeuge geschaffen, welche eine einfache Auslegung des adaptronischen Systems ermöglichen. Schließlich werden auch offene Entwürfe für adaptronische Systemkomponenten (Sensoren, Elektronik, Aktorik) entwickelt, welche sich preiswert und flexibel z.B. in FabLabs herstellen lassen und leicht an das eigene photonische System und Schwingungsproblem angepasst werden können. Die Komponenten werden gegen herkömmliche Standardlösungen evaluiert, um ihre Leistungsfähigkeit einschätzen zu können. Das Toolkit soll in repräsentativen Beispielanwendungen aus der Photonik, z.B. der Bildstabilisierung einer Kamera oder eines optischen Tischs zur Anwendung kommen und evaluiert werden.

In Ergänzung dazu wird das Fraunhofer LBF selbst eine Verwertung vornehmen, indem es bei solchen Entwicklungs- oder Engineering-Projekten unterstützend tätig wird. Eine im Projekt entstehende, freie Wissensplattform wird zudem dokumentierte und versionierte Weiterentwicklungen des Open Source Toolkits nicht nur durch das LBF, sondern durch alle Nutzer ermöglichen. Insbesondere soll auch der Austausch zwischen potentiellen Kunden und Anbietern für die obigen Lösungen und Dienstleistungen ermöglicht werden. Das Projekt und dessen Verwertung werden durch das FabLab Darmstadt vielfältig unterstützt.

Komponenten eines Adaptronischen Aufbaus

Projektpartner

Fraunhofer LBF Am Fraunhofer LBF werden anwendungsorientiert wissenschaftliche Fragestellungen aus den drei Themenbereichen Betriebsfestigkeit, Systemzuverlässigkeit und Adaptronik bearbeitet. Letzter beinhaltet unter anderem adaptive und aktive Maßnahmen zur Schwingungsminderung, das Monitoring von mechanischen Systemen sowie die Aktor- und Sensorentwicklung und somit Aufgabenstellungen, die auch für diese Vorhaben von großer Relevanz sind. Der Bereich Adaptronik des LBF stellt inzwischen die europaweit größte Forschungsgruppe in diesem Thema dar. Konkrete Vorhaben an photonischen Anwendungen sind zum Beispiel die Entwicklung aktiver Systeme zur Schwingungsminderung an optischen Tischen und für die optische Kommunikation, sowie die Isolation von Kameras in Kleinsthelikoptern. Eine für das Projekt wesentliche Vorarbeit ist die Etablierung einer Entwicklungsmethode für adaptronische Systeme. Auch sind erste Arbeiten zur Realisierung von preisgünstigen Komponenten durch 3D-Druck und MEMS-Sensorik erfolgt.

TU Darmstadt (Unterauftragnehmer) Das Darmstädter „Fabbing & Founding“ beschäftigt sich mit den Auswirkungen der „digital Fabrication“ (digitale Fertigung) auf Wirtschaft und Innovationen. Der Begriff „digital Fabrication“ umfasst all jene Technologien, die es ermöglichen, aus digitalen Vorlagen reale Gegenstände zu fabrizieren, u.a. 3D-Drucker, Fräsen und Laserschneiden. Im FabLab Darmstadt können interessierte Personen neue Technologien der digitalen Fabrikation ausprobieren und mit Ihnen experimentieren. Das Fatlab bietet einen Raum, in dem sich Tüftler, Bastler, Kreative, Erfinder, Tekkies, Forscher und Programmierer zum gemeinsamen Arbeiten und zum Austausch treffen. Zudem wird das generierte Wissen durch verschiedenste Programme an Unternehmen (insbesondere KMU´s), Start-ups, Gründer, User-Entrepreneure und Studierende weitergegeben. Studierende der Darmstädter Universitäten, Forscher, Bastler, Kreative und „Tekkies“ nutzen bereits die Plattform zur gemeinsamen Gestaltung neuer Technologien und Produkte und führen einen regen Austausch über interdisziplinäre Problemstellungen. Darüber hinaus stellt das Fablab Experten für CAD Modellierung zur Verfügung, die auch ein sehr breites Knowhow im Bereich von unterschiedlichsten 3D-Druck-Verfahren besitzen. Diese reichen von sehr günstigen Verfahren wie FDM über Erfahrungen mit der Aufbereitung von Geometrien für SLS oder Polyjeting.

Mitmachen

Open Innovation bezeichnet die Öffnung des Innovationsprozesses für Beteiligte außerhalb einer Organisation wie beispielsweise Unternehmen oder Instituten. Kunden und Nutzer können z. B. bei Open Source Produkten nicht nur die Rolle von Konsumenten einnehmen, sondern aktiv an der Weiterentwicklung und Verbesserung teilhaben. Während der Open Source Gedanke für Software-Produkte (z. B. das Android- Betriebssystem für Handys, Webbrowser oder auch Wikipedia) fest etabliert ist, gewinnt er aktuell auch in anderen Bereichen an Bedeutung. Ein Beispiel hierfür ist der 3D-Druck - eine in der Industrie seit Jahrzehnten eingesetzte Technik wurde durch preiswerte Open-Source-Lösungen für einen breiteren Anwenderkreis nutzbar und konnte erst so ihren Siegeszug antreten. Ein anderes Beispiel ist die Arduino-Plattform, die Mikrocontroller durch offene Hardware und eine frei verfügbare Programmieroberfläche leichter und besser nutzbar macht.

Zentrales Element des Projekts ist die webbasierte Wissensplattform, die im Laufe des Projekts entstehen wird. So füttern nicht nur die Wissenschaftler die Plattform mit Werkzeugen, Anleitungen und ersten Praxisbeispielen – dieses Sortiment deckt bereits die gesamte Kette von der Problemanalyse bis hin zur Entwicklung angepasster Hardware-Komponenten ab. Denn erst die Beiträge der Nutzer in Form von eigenen Anleitungen und Praxisbeispielen für ganz individuelle Entwicklungen erweckt die Wissensplattform zum Leben. Eine wichtige Säule für den Erfolg der Plattform ist im Dialog mit und unter den Nutzern zu sehen: Ganz im Sinne einer Open Source-Strategie sollen die einzelnen Teile des Baukastens gemeinsam mit Nutzern verbessert werden. Auch der Austausch zwischen Anbietern und potentiellen Kunden von Lösungen und Dienstleistern soll über die Plattform möglich sein.