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Dresden: "fast" will Technologie-Sprung durch Echtzeitfähigkeit ermöglichen

Sensorsysteme sind heute allgegenwärtig: Sie stecken in Airbags und Navigationssystemen, auch in der industriellen Produktion sind sie längst angekommen und bereiten der vollvernetzten digitalen Fabrik den Weg. Doch reagieren Sensor- und Aktorsysteme heute noch mit erheblichen Verzögerungen. Das Zwanzig20 Projektkonsortium „fast – fast actuators sensors and transceivers“ will Sensorsysteme echtzeitfähig machen, minimale Reaktionszeiten von wenigen Millisekunden ermöglichen und dadurch die Bereiche Kommunikation, Verkehr, Industrie und Gesundheit revolutionieren.


Die Zahl von in Applikationen verbauten Sensorsystemen wird in Zukunft sprunghaft ansteigen: Nach Schätzungen von Experten des Wireless World Research Forum wird im Jahr 2017 jeder Mensch täglich mit etwa tausend Sensoren in Berührung kommen. Allein in einem Auto werden 200 Sensor- und Aktorsysteme verbaut sein und dort für mehr Sicherheit, Effizienz und Komfort sorgen. Die Industriemarkt-Forscher von Globald Industry Analysts sehen einen Markt in der Größenordnung von knapp 80 Milliarden US-Dollar.


Schon heute werden für einzelne lokale Sensorsysteme Echtzeitanforderungen erreicht: Ein Airbag beispielweise benötigt nur wenige Sekunden vom Aufprall bis zu seiner Aktivierung. Doch für komplexe Sensorsysteme, die aus vielen Sensoren und Aktoren bestehen und über eine zentrale Steuereinheit vernetzt werden, kann derzeit noch keine oder eine lediglich unzureichende Echtzeitfähigkeit gewährleistet werden – vor allem, wenn die Daten über Mobilfunk übertragen werden.


Das Projektkonsortium „fast – fast actuators sensors and transceivers – echtzeitfähige vernetzte Sensor- und Aktorsysteme“ arbeitet am Technologiesprung von Sensor- und Aktorsystemen. Deren Geschwindigkeit soll möglichst nah an die physikalische Höchstgeschwindigkeit – also an die Lichtgeschwindigkeit von 300.000 km/s – herankommen. Daran forschen 82 Partner, davon 44 kleine und mittelständische Unternehmen, 19 Großunternehmen, acht Universitäten und sechs Forschungsinstitute- hiervon vor allem Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft. Zu den Partnern gehören beispielsweise Bosch, das Telekommunikationsunternehmen Ericsson, der größte europäische Flugzeughersteller Airbus und der Energie- und Automatisierungskonzern ABB.


Ziel der Projektpartner ist die wissenschaftliche, technologische und wirtschaftliche Führung weltweit im Bereich der echtzeitfähigen vernetzten Sensor- und Aktorsysteme mit hoher Komplexität. Die Partner von „fast“ arbeiten disziplinübergreifend und bilden die gesamte Wertschöpfungskette von den Materialien, Halbleitertechnologien über die Software bis hin zu komplexen Systemen, Kommunikationssystemen sowie Vertrieb und Service ab. Mit Methoden wie z.B. flexibleren und kürzen Datenpaketen, optimiertem Datenrouting, deutlich schnelleren und energieeffizienteren Halbleitertechnologien und höheren Bandbreiten sollen Reaktionsgeschwindigkeiten im Millisekunden-Bereich erreicht und die Epoche echtzeitfähiger Anwendungen eingeläutet werden.


Die Technologien, an denen die Partner von „fast“ arbeiten, können in zahlreichen verschiedenen Anwendungsfeldern zum Einsatz kommen– vor allem aber in den von den Konsortialpartnern identifizierten Schwerpunkt-Bereichen. Zu diesen gehören: Schnelle und vollautomatische Bremssysteme, körperhaltungsabhängige Airbags, intelligente Ausweichassistenten, sowie die Vernetzung der Sensoren und Aktoren im Auto mit bis zu 10 Gigabit pro Sekunde sollen das Autofahren sicherer und angenehmer machen. Echtzeitfähige Werkstück- sowie Maschinenprüf- und -steuersysteme führen zu einer erheblichen Erhöhung der Produktivität. Im Gesundheitswesen kann die Bewegungsfähigkeit von gehbehinderten Menschen durch interaktive Exo-Skelette erhöht werden oder Patienten dank Telechirurgie aus der Ferne in Echtzeit von spezialisierten Chirurgen operiert werden.

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