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Messen, was schwer messbar ist

Im neuen „Christian Doppler Labor für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen“ an der TU Graz wird an geeigneter Messtechnik geforscht, die auch bei rauen Betriebs- und Umgebungsbedingungen präzise Ergebnisse liefert.

Im Fokus des neuen CD-Labors stehen neue Messmethoden und -systemen insbesondere für schwierige Betriebs- und Umgebungsbedingungen. © Lunghammer – TU Graz

Bei allem Fortschritt in der Messtechnik: Etablierte Ansätze stoßen bei Messaufgaben in schwierigen Betriebs- und Umgebungsbedingungen derzeit meist an ihre Grenzen und liefern ungenaue bis gar keine Ergebnisse. Speziell in der Eisen- und Stahlindustrie liegen die Hauptgründe in fehlender bzw. geeigneter Sensorik, die mit der dominanten Präsenz von Störeinflüssen wie Rauschen, elektromagnetischer Strahlung, Hitze, Staub oder Alterungseffekten verwendet werden kann. Ein Umstand, den das „Christian Doppler Labor für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen“ ändern will. Dieses jüngste CD-Labor der TU Graz wurde am 28. September 2021 in kleinem Rahmen eröffnet. Sieben Jahre lang wird nun gemeinsam mit den Firmenpartnern voestalpine Stahl GmbH, voestalpine Stahl Donawitz GmbH und AVL an neuen Messmethoden und -systemen geforscht.

Größter öffentlicher Fördergeber des CD-Labors ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW). „Unsere CD-Labors bringen für Unternehmen den entscheidenden Wettbewerbsvorteil. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen gemeinsam mit den Unternehmenspartnern enorm wichtige Parameter. Mit der Möglichkeit, genauer zu messen, könnten Sicherheitsmargen reduziert und dadurch Prozesse wesentlich effizienter gestaltet werden. Die Folgen sind Einsparungen bei Material und Emissionen, ein Wettbewerbsvorteil für die Unternehmen und zugleich ein Fortschritt beim Schutz von Klima und Umwelt“, so Wirtschaftsministerin Margarete Schramböck.

Von der Stahlherstellung bis zur Alterungsvorhersage für Batterien

Die im CD-Labor aufgeworfenen Grundlagenfragen spannen ein neues Forschungsfeld der Messtechnik auf, das erstmals in seiner Gesamtheit erforscht werden soll. Die Schwerpunkte sind die Durchflussmesstechnik in pneumatischen Förderprozessen (das betrifft den Transport von Schüttgut mittels Über- oder Unterdruck durch Rohre und Schläuche), die robuste Prozessmesstechnik in der Sekundärmetallurgie (essentieller Prozessschritt der Stahlproduktion  zur Qualitätssteigerung), Sensoren zur verbesserten Durchflussregelung von sogenannten Stranggussanlagen, an denen flüssiger Stahl kontinuierlich (zu einem Endlosstrang) vergossen wird, sowie die Zustandsüberwachung für Aufbereitungsanlagen und die Alterungsvorhersage für Lithium-Ionen Batterien.

„Wir wollen nicht nur Ergebnisse für neue Messsysteme und Sensorlösungen zum Vorteil unserer Firmenpartner hervorbringen, sondern auch das grundlegende Verständnis der Ursachen von sowie den Umgang mit schwach ausgeprägten Sensorsignalen verbessern“, sagt Laborleiter Hannes Wegleiter. Das CD-Labor fußt auf mehrjährigen Vorarbeiten der Arbeitsgruppe „Energy Aware Measurement Systems“ von Hannes Wegleiter am Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz. Im Rahmen des Christian Doppler Labors arbeiten fünf Dissertanten und zwei Senior Scientists an den Forschungsfragen.

Dieses CD-Labor ist an der TU Graz im Forschungsschwerpunkt (Field of Expertise) „Information, Communication and Computing“ verankert.

An der TU Graz gibt es aktuell 13 aktive und eröffnete CD-Labors:

  • CD-Labor für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen
  • CD-Labor für Technologie-basiertes Design und Charakterisierung von elektronischen Komponenten
  • CD-Labor für Innovative Pichia pastoris Wirts- und Vektorsysteme
  • CD-Labor für Organokatalyse in der Polymerisation
  • CD-Labor für Ortssensitive Elektronische Systeme
  • CD-Labor für die direkte Fabrikation von 3D-Nanosonden
  • CD-Labor für Stofftransport durch Papier
  • CD-Labor für Methoden zur Qualitätssicherung von autonomen Cyber-Physikalischen Systemen
  • CD-Labor für Design von Hochleistungslegierungen mittels thermo-mechanischer Prozesstechnik
  • CD-Labor für modellbasierte Regelung komplexer Prüfstandssysteme
  • CD-Labor für bürstenlose Antriebe für Pumpen- und Lüfteranwendungen
  • CD-Labor für Faserquellung und deren Einfluss auf die Papiereigenschaften
  • CD-Labor für Semantische 3D Computer Vision

Information

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschafterinnen und Wissenschafter kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft (CDG) international als Best-Practice-Beispiel. CD-Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW).

Kontakt

Hannes WEGLEITER
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
TU Graz | Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik
Tel.: +43 316 873 30512
wegleiternoSpam@tugraz.at

Das Ziel des neuen CD-Labors: Ergebnisse für neue Messsysteme und Sensorlösungen und ein verbessertes grundlegendes Verständnis rund um schwach ausgeprägte Sensorsignalen. Im Bild: Laborleiter Hannes Wegleiter (rechts) mit CD-Labor-Mitarbeiter Gabriel Gruber. © Lunghammer – TU Graz
Hannes Wegleiter leitet das neue „CD-Labor für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen“ an der TU Graz. © Lunghammer – TU Graz
Hannes Wegleiter (Mitte, schwarz gekleidet) mit seinem CD-Labor-Team am Campusgelände der TU Graz. © Lunghammer – TU Graz
Die messtechnischen Aufgaben und Fragestellungen des CD-Labors decken Anwendungsbereiche u.a. aus der Elektrotechnik, dem Maschinenbau, der Umwelttechnik und der Chemie ab. Im Bild: eine Platine mit elektronischen Bauteilen. © Lunghammer – TU Graz