25 Jahre Fraunhofer ITWM – 25 Jahre erfolgreich mit Mathematik

Was für ein Meilenstein! Bereits ein Viertel Jahrhundert wird bei uns in Kaiserslautern Mathematik als Schlüsseltechnologie genutzt, um Produkte und Prozesse zu optimieren. Durch die Gründung des Standorts, dem Fraunhofer-Zentrum, an welchem seit dem 1. Januar 1996 geforscht und entdeckt wird, wurde ein Ort der Innovation geschaffen und wir sind stolz, inzwischen zu den größten mathematischen Forschungsinstituten weltweit zu zählen. Das sollte gefeiert werden! Deshalb haben wir tolle Aktionen geplant und informieren immer wieder auf dieser Seite darüber.

Dieses besondere Jahr steht bei uns unter der Überschrift #ZusammenWachsen. Das Motto ist auf unterschiedliche Art zu lesen und weist sowohl auf das gemeinsame Wachstum, das größer werden unseres Instituts sowie auch auf das Zusammenwachsen und Zusammenfinden mit Partnern wie der Technischen Universität Kaiserslautern, der Stadt selbst und weiteren Forschungseinrichtungen hin. Wir sind dankbar für diese Zusammenarbeit und blicken voller Vorfreude auf die Zukunft hier in Kaiserslautern.

Im Rahmen des Jubiläums finden Sie hier auf dieser Seite 25 Türchen, mit welchen wir die Leistungen unserer Wissenschaftler:innen und die spannenden Ideen und Innovationen unseres Instituts mit Ihnen teilen wollen. Wir nutzen, thematisch passend zu unserem Institut, den offiziellen Tag der Kreiszahl Pi und Tag der Mathematik, den 14. März 2021, um das erste Türchen für Sie zu öffnen. Von da ab können Sie sich bis zum Ende des Jahres auf neue Türchen freuen. Die Bilder zieren zudem auch 25 unserer Fenster am Institut, lassen Sie sich den Anblick nicht entgehen und schauen Sie vorbei! Denn zu einer echten Geburtstagsparty im Institut können wir dieses Jahr nicht einladen.

Mathe ist und Mathe kann...

 

Leicht ist Mathematik sicherlich nicht immer, die Karosserie der Zukunft jedoch schon. Ziel des Projekts »CustoMat3D« der Abteilung »Strömungs- und Materialsimulation« ist die simulationsgestützte Entwicklung und Qualifizierung von maßgeschneiderten Aluminiumwerkstoffen für die laseradditive Fertigung in der Automobilindustrie. 

 

Unsere Türen stehen für kreative und dynamische Kolleg:innen offen! Gemeinsam meistern wir die Herausforderungen unserer Auftragsgebenden. Unsere zentrale Aufgabe: die Forschungsergebnisse aus der Mathematik in die Praxis bringen.

 

Zumindest machen es uns manche Projekte ganz schön leicht cool zu bleiben: Unsere Wissenschaftler:innen der Abteilung »Systemanalyse, Prognose und Regelung« arbeiten zum Beispiel mit an der Entwicklung eines energieeffizienten Ofenkonzeptes zur Wärme- und Kältebehandlung von Glas, um bei der Glasherstellung Energie einzusparen. Ziemlich cool. 

 

Hier zählt jedes Detail. In unserer Abteilung »Bildverarbeitung« liegt der Schwerpunkt auf der Qualitätssicherung und -optimierung, insbesondere durch die Entwicklung effizienter bildbasierter Komplettlösungen für die automatisierte Qualitätssicherung in der Produktion.

 

Wie wichtig Resilienz ist, wurde besonders im zurückliegenden Jahr deutlich. Im Projekt »IDSAIR« arbeiten unsere Forschenden aus dem Bereich »Optimierung« daran, Prädiktionsmodelle für psychische Erkrankungen sowie einen Planungsassistenten für die zielgerichtete Behandlung zu entwickeln.

 

Bodenhaftung ist wichtig, auch beim Autofahren. Unsere Forschenden aus dem Bereich »Mathematik für die Fahrzeugentwicklung« beschäftigen sich darum mit der realitätsnahen Simulation von Reifen. Mit ihrem Tool »CDTire« können nicht nur Reifenprofile, sondern komplette Räder virtuell dargestellt werden.

 

Wo sollen die Menschen gegen Corona geimpft werden? Dieser Frage standen wir Ende des Jahres 2020 gegenüber. Forschende aus unserem Bereich »Optimierung« betrachteten unterschiedliche Szenarien, die Entfernung der Bevölkerung zu den Impfzentren sowie die Anzahl der Standorte. 

 

Nein, hier beschäftigen wir uns nicht mit Graffiti oder Haarspray. Im Projekt »SpraySim« kümmern sich die Mitarbeitenden der Ableitung »Transportvorgänge« um »Cleaning in Place (CIP)«-Systeme aus der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie. Mit den Ergebnissen wird die Reinigung effizienter. Mathe sprüht – auch vor Ideen!

 

Chemische Substanzen wie Sprengstoffe, Drogen und Medikamente lassen sich durch Terahertz-Messtechnik aufspüren. Wie, das wissen Forschende unserer Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung«, die einen Spektrometer entwickelt haben. Dies funktioniert sogar durch Papier- oder Kunststoffverpackungen nahezu verlustfrei. 

 

Forscher:innen der Abteilung »Finanzmathematik« kennen sich mit Portfolio-Optimierung und der Bewertung von Derivaten oder strukturierten Produkten aus und sind als Berater:innen gefragt. Den Unternehmen aus der Finanzbranche helfen sie bei der Auswahl des für sie optimalen Lösungsansatzes. 

 

Oder vliest? Technische Textilien sowie Vliesstoffe aus Kunststoff oder Naturfasern prägen die Forschung unserer Abteilung »Strömungs- und Materialsimulation«. Das Softwaretool »TexMath« hilft, technische Textilien – dazu zählen Schutzkleidung oder Verkleidungen in Kraftfahrzeugen – zu analysieren, zu verstehen und zu optimieren. 

 

Stoßen wir an! Darauf, dass unsere Wissenschaftler:innen aus der Abteilung »Systemanalyse, Prognose und Regelung« mit dem Projekt »DESPRIMA« intelligente Regelungen für Flaschenproduktion, Abfüllanlagen und Verpackungsmaschinen in der Getränkeindustrie entwickeln. 

 

Prozessoren und Netzwerktechnologien werden immer leistungsfähiger, darum steigt auch die Menge an erfassten und aufbereiteten Daten. Forschende unserer Abteilung »High Performance Computing« wissen das und entwickeln das parallele Dateisystem »BeeGFS« – speziell optimiert für Hochleistungsrechner. 

 

Wir graben immer nach neuen Möglichkeiten, um mit unseren Simulationen Prozesse in der Praxis weiter zu optimieren. Im Projekt »GRAnular Physics Engine (GRAPE)« forschen wir an Methoden, die verlässliche Aussagen über Festigkeitseigenschaften und Energieeffizienz der Maschinen ermöglichen.

 

Diamonds are a girl’s best friend! Edelsteine sind aber auch für die Mathematik interessant: Forschende unseres Bereichs »Optimierung« widmen sich nämlich der optimalen Verwertung von Farbedelsteinen.

 

Im vom BMWi geförderten Projekt DYNEEF haben Forschende der Abteilung »Transportvorgänge« gemeinsam mit der GEF Ingenieur AG und den Technischen Werken Ludwigshafen (TWL) an der »Dynamischen Netzsimulation zur Effizienzsteigerung in der Fernwärmeerzeugung« gearbeitet. 

 

Manchmal muss man flexibel sein. Das gilt auch für Kabel und Schläuche in der Fahrzeugindustrie. Wissenschaftler:innen aus dem Bereich »Mathematik für die Fahrzeugentwicklung« haben die Software »IPS Cable Simulation« entwickelt, mit der sie Verformungen von Kabeln und Schläuchen realitätsnah und interaktiv berechnen.

 

Unsere Batterien haben 100 Prozent!

Besonders die unserer Forschenden der Abteilung »Strömungs- und Materialsimulation«, die mit dem Projekt »DEFACTO« eine Revolution der Batteriezellproduktion für Elektrofahrzeuge in Europa anstreben. 

 

Unsere Forschenden sind keine Wahrsager:innen. Und doch können die Wissenschaftler:innen der Abteilung »Systemanalyse, Prognose und Regelung« unerwünschte Betriebszustände vorhersagen. Möglich macht es das sogenannte »Condition Monitoring und Predictive Maintenance« von Anlagen.

 

Das Multisensor-Messsystems »REDAR (Road and Environmental Data Acquisition Rover)« unseres Bereichs »Mathematik für die Fahrzeugentwicklung« erreicht eine Genauigkeit im sub-Zentimeter-Bereich und produziert georeferenzierte 3D-Laserscan-Daten. 

 

Kosten sparen und Lebensqualität verbessern – Künstliche Intelligenz (KI) ist eine Schlüsseltechnologie, die einen wichtigen Beitrag bei Herausforderungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft leistet. Rheinland-Pfalz nimmt die Herausforderungen ernst und ernannte unsere Institutsleiterin Prof. Dr. Anita Schöbel zur KI-Lotsin.

 

Nur einwandfreie Produkte sollen das Werk verlassen. Diesen Wunsch erfüllt die automatisierte, visuelle Inspektion von Werkstücken. Diese funktioniert bisher aber nur bei standardisierten Formen gut. Forschende der Abteilung »Bildverarbeitung« untersuchen, ob das auch bei Werkstücken mit komplizierter Geometrie möglich ist.

 

Quadratisch, praktisch, gut? Wohl eher gefaltet, praktisch, gut! So denken zumindest die Forschenden unseres Teams »Filtration und Separation«: Gefaltete Filter bieten eine große Filteroberfläche bei vergleichsweise geringem Platzbedarf, deshalb verbaut sie die Industrie beispielsweise in Luftfiltern für Autos. 

 

Mit modellprädiktiven Reglern kennen Sie sich nicht aus? Kein Problem, unsere Forschenden regeln das für Sie. Bereits seit vielen Jahren beschäftigen sich die Mitarbeitenden unserer Abteilung »Systemanalyse, Prognose und Regelung« mit dem Reglerdesign und Regelalgorithmen. 

Jetzt stimmen wir uns auf 2022 ein, das unter der Überschrift #MatheVerbindet steht. Mathe verbindet nicht nur uns als Institut, unsere Abteilungen und Forschenden. Mathe verbindet uns mit der Stadt Kaiserslautern, der Technischen Universität und den Forschungseinrichtungen vor Ort. Mathe verbindet uns mit den Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Und der ganzen Welt.