Forschung
Nr. 45

Gelungener Messeauftritt der TU Wien

Nicole Schipani | Forschungsmarketing

Messe-Team: Andreas Brunner, Markus Hutterer, Manfred Schrödl (Forschungsgruppenleiter)

Ein sorgloser Umgang mit Fragen der IT-Sicherheit kann zu großen Problemen führen.

Messe-Team mit den Forschungsgruppenleiter Stefan Biffl (Mitte) und Edgar Weippl (rechts)

Zahlreiche Gespräche wurden direkt am Stand geführt – der „gehackte“ Roboterarm war ein Publikumsmagnet.

Der Planetenmotor der TU Wien

Auf sehr positive Resonanz trafen die Exponate der TU Wien auf der SPS IPC Drives, die Ende November 2017 in Nürnberg stattfand. Diese internationale Fachmesse für Automatisierung verzeichnete 70.000 Besucher_innen und 1.675 Aussteller_innen.

Die TU Wien war dieses Mal mit drei Forschungsgruppen auf der SPS IPC Drives vertreten. Die zwei Gruppen um Dr. Edgar Weippl und Prof. Stefan Biffl – beide vom Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme – stellten unter dem Motto „Sicherheit und Qualität für Industrie 4.0“ ihre Konzepte für den Schutz vor Cyber-Attacken bzw. für flexible Testautomatisierung vor. Prof. Manfred Schrödl vom Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe präsentierte einen neuartigen Typ von Elektromotor sowie einzigartige Magnetlager und sensorlose Regelungen.

Sicherheit für Industrie 4.0

Mit der breiten Einführung vernetzter Produktionssysteme für die Industrie 4.0 eröffnen sich neue Angriffswege für Cyberkriminelle auf Industrieanlagen, die vormals weitgehend abgekapselt waren. Neben bereits in Betrieb stehenden Produktionssystemen ist auch die Planungsphase gefährdet. Durch einen gezielten Angriff oder Eingriff während des Entwicklungsprozesses von Anlagen können Kriminelle unbemerkt Schwachstellen in Systeme einbauen, die erst nach deren Inbetriebnahme ausgenutzt werden. Diese Vorgehensweise erlaubt es, ohne späteren Hackerangriff von außen, Produktionsprozesse lahmzulegen. Es kann auch Malware verbreitet werden, um andere Systeme zu infizieren. „In der Produktionstechnik herrscht noch immer ein viel zu sorgloser Umgang mit Fragen der Informations- und Datensicherheit“, sagt Weippl. Was passiert, wenn jemand schon bei der Entwicklung für eine große Produktionsanlage ganz gezielt eine Schwachstelle einbaut? Was ist, wenn jemand einen Fehler entdeckt, ihn aber nicht meldet, sondern ihn später selbst ausnützt? „Um digitale Fabriken sicher betreiben zu können, muss ein ganzheitliches Sicherheitskonzept über den gesamten Entwicklungsprozess verfolgt werden. Dies bedeutet vor allem, dass Informationsprozesse bereits in der Konzeptionsphase abgesichert sein müssen“, ist Weippl überzeugt.

In der IT-Branche ist dieser Ansatz schon seit vielen Jahren üblich – in diesem Bereich hat Weippl mit seinem Team bereits viele Firmen erfolgreich beraten. Nun soll dieses Know-how auch auf die Produktionstechnik in der Industrie übertragen werden. Es wurde auf der SPS 2017 erstmals einem breiten Firmenpublikum vorgestellt und stieß auf reges Interesse.

Effiziente Software-Testautomatisierung

Automatisierungsanlagen und Produktionssysteme weisen einen immer höheren Softwareanteil auf, um auf geänderte Rahmenbedingungen flexibel und effizient reagieren zu können. Die dafür eingesetzten konfigurierbaren Softwarelösungen erhöhen aber die Komplexität und Fehleranfälligkeit dieser Systeme. Software-Tests während der Entwicklungsphase helfen dabei, Fehler in der Steuerungssoftware von Anlagen frühzeitig zu finden. Durch die steigende Komplexität der Softwarelösung werden diese Tests sehr umfangreich. In der Praxis stellt dies eine große Herausforderung für das ganze Projektteam dar. Im industriellen Umfeld unterstützen zahlreiche Software-Werkzeuge und -Methoden die Entwicklungsteams beim Erstellen von Testfällen, bei der Testdurchführung oder bei Analyseaufgaben. Diese Werkzeuge sind aber großteils isoliert und arbeiten unzureichend zusammen, was Lücken in Werkzeugketten hinterlässt und somit eine weitgehende Automatisierung von Tests verhindert.

„Wir verfolgen beim Testen von Softwarekomponenten im Anlagenengineering ein Konzept, das eine automatisierte Erstellung und Durchführung von Softwaretests ermöglicht. Gemeinsam mit dem Unternehmen Software Quality Lab arbeiten wir daran, entsprechende Produkte zu entwickeln“, erläutert Biffl. „Auf der SPS konnten wir mit einer Reihe von potenziellen Anwenderfirmen Gespräche führen, die sehr ins Detail gingen und von denen, so wie es aussieht, mehrere zu Testanwendungen unseres Ansatzes führen werden.“

Planetenmotor – Mehrfach dreht besser

Der Elektromotor ist ein bewährtes Konzept – das heißt aber noch lange nicht, dass keine revolutionären Verbesserungen mehr möglich sind. Normalerweise sind Motor und Getriebe zwei getrennte Funktionseinheiten. Schrödl hat einen neuartigen Motor entwickelt, der beide zu einer Einheit zusammenführt. Statt eines einzelnen Rotors kommen vier Rotoren – bzw. eine beliebige gerade Anzahl – zum Einsatz, die paarweise gegenläufig drehen, wodurch ein Stator (der üblicherweise feststehende Außenteil eines Motors) möglich wird , der gegenüber den bisher üblichen Motoren viel kleiner, ressourcen- und platzsparender ausfällt. Die Rotoren werden mechanisch über ein einstufiges Getriebe gekoppelt und auf eine Abtriebswelle zusammengeführt. Es entsteht ein Bild, das an ein Planetengetriebe erinnert – weswegen dieser neuartige Motorentyp die Bezeichnung „Planetenmotor“ bekam. Das Getriebe, das wir direkt in den Motor und seinen Abtrieb integrieren, ist extrem einfach. Damit senken wir die Herstellungskosten nochmals und steigern den Wirkungsgrad“, erklärt Schrödl. Besonders stolz ist er auf die hohe Leistung, die aus diesen Motoren kommen kann. „Die parallelen Rotoren haben einen geringeren Durchmesser als ein herkömmlicher. Weil die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors der wichtigste Faktor für die maximal zulässige Drehzahl und damit für die Leistungsgrenze eines E-Motors ist, können wir jetzt weit mehr Leistung bei gleicher Baugröße erreichen.“

Dieser weltweit einzigartige Motor wurde 2017 erstmals auf der Hannover Messe präsentiert und fand auch heuer auf der SPS IPC Drives sehr großes Interesse. Er zeichnet sich durch höchste Leistungsdichte, Energieeffizienz, Einfachheit und – durch sensorlose Regelung – auch durch höchste Ausfallssicherheit aus.

Sensorlos und ausfallssicher
Neben dem Planetenmotor wurden auch ausgestellt: Ein hoch dynamisches Magnetlager, das schwebende Maschinen-Wellen ohne Schmiermittelbedarf zu geringeren Kosten als bisher ermöglicht; eine Synchron-Reluktanzmaschine, die eine wirtschaftlich höchst interessante Alternative zu klassischen Asynchronmotoren bietet, sowie besonders energieeffiziente Permanentmagnet-Synchronantriebe. Das Besondere an all diesen Exponaten ist, dass sie mit einzigartigen sensorlosen Regelungen ausgestattet sind, die im gesamten Drehzahlbereich einer elektrischen Maschine, also vom Stillstand weg, ruckelfrei und hoch dynamisch funktionieren, obwohl sie über keine extra Dreh-, Winkel- oder Abstandssensoren verfügen. Die benötigten Informationen werden allein aus den Werten des von der Maschine aufgenommenen Stromes in Verbindung mit der Maschinengeometrie ermittelt. Es scheint paradox, aber diese Maschinen werden ohne Sensoren ausfallssicherer, kleiner sowie energieeffizienter und nebenbei auch noch kostengünstiger und leichter zu warten.

Weitere Informationen zu den einzelnen Exponaten der TU Wien auf der SPS IPC Drives 2017 finden Sie unter www.tuwien.ac.at/sps2017

Gespräche mit Zukunftsperspektive

Von den insgesamt 14 Exponatsbetreuer_innen der TU Wien wurden auf der Messe eine Vielzahl von Gesprächen geführt und eine Reihe von Kontakten zu neuen, innovativen Firmenpartnern geknüpft. Sie reichen von renommierten Anbietern von Automatisierungslösungen über Betreiber von Datennetzen bis zu Produzenten von Elektromotoren oder Fahrzeugen. Die Firmen sitzen unter anderem in Deutschland, Österreich,  Großbritannien, Finnland, der Schweiz, in den Niederlanden und auch USA oder Taiwan. Als sehr fruchtbar erwies sich auch diesmal wieder der gezielte Besuch anderer Aussteller_innen auf ihrem eigenen Stand sowie die Einladung zum Gegenbesuch. Wie die Exponatsbetreuer_innen berichteten, war die Qualität mehrerer Gespräche so, dass mit einigen neuen Kooperationen gerechnet werden kann.

Finden neuer Kooperationspartner aus dem Ausland leicht gemacht

Wenn auch Sie anwendungsnahe Forschungsergebnisse und konkrete Kooperationsangebote haben, mit denen Sie Firmen aus dem Ausland ansprechen wollen, dann melden Sie sich beim TU-Forschungsmarketing. Wir werden versuchen, passende Messeauftritte für Sie zu organisieren. Da die Vorlaufzeit über ein Jahr betragen kann, raten wir Ihnen, uns möglichst früh zu kontaktieren – formlos und unverbindlich.
Die ausgewählten Forschungsgruppen erhalten professionelle Unterstützung für eine attraktive Präsentation. Im Allgemeinen werden die direkten Sachkosten für die Messe sowie finanzielle Unterstützung für Reisen aus dem Budget des Vizerektorats für Forschung und Innovation übernommen.

Manchen Projektleiter_innen gelingt es, ausreichend Mittel für „Dissemination“ im Budget – etwa eines EU-Projektes – unterzubringen, die dann für die Messe eingesetzt werden können. Oder es gibt (Co-)Finanzierung von einem Firmenpartner. Solche Ausstellungsbeiträge genießen Startvorteile. Für Interessensbekundungen, Rückfragen und Anregungen stehen wir gerne zur Verfügung.

tu_frei.haus_nr32Weitere Informationen über die Möglichkeit zur Präsentation auf Messen sowie die Erwartungen an Teilnehmer_innen und Erfahrungen mit Messeauftritten finden Sie unter  www.tuwien.ac.at/einladung_messepraesentation

TU Wien – Forschungsmarketing
DI Peter Heimerl: +43-1-58801-406110
forschungsmarketing@tuwien.ac.at

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