Mensch-Technik-Systeme
In diesem Forschungsfeld wird die FuE-Tätigkeit des ehemaligen Instituts für Mechatronik e. V. fortgeführt. Diese umfasst die Entwicklung und Anwendung von Software zur Modellierung und Simulation des dynamischen Verhaltens von mechanischen und mechatronischen Systemen sowie zur Digitalisierung von menschlichen Bewegungen und von Mensch-Technik-Interaktionen.
Wir verwenden unsere Softwareprodukte und damit verbundene Dienstleistungen sowohl in eigenen FuE-Vorhaben als auch in Kooperationsprojekten mit anderen Forschungseinrichtungen und mit Industriepartnern. Externen Interessenten bieten wir die Software und die Dienstleistungen zum Kauf an.
Simulation der Dynamik mechanischer und mechatronischer Systeme
Mit Simulationssoftware können virtuelle Prototypen mechanischer und mechatronischer Systeme entwickelt und deren dynamisches Verhalten simuliert werden, noch ehe der erste reale Prototyp vorhanden ist. Typische Anwendungsfelder für solche Simulationen sind der Maschinen- und Anlagenbau, der Gerätebau und der Fahrzeugbau. Insbesondere in Branchen, in denen die Umsetzung realer Prototypen sehr kostspielig ist, spielt die Simulation in der Produktentwicklungsphase eine wesentliche Rolle.
Für diesen Zweck entwickeln wir die Software alaska/MultibodyDynamics. Unsere Kunden setzen diese zum Beispiel bei der Entwicklung von Windenergieanlagen ein. Die verwendeten Simulationsmodelle bilden solche Anlagen als komplexes mechatronisches System inklusive Sensoren, Aktoren und Steuerung ab. Die Vielzahl der durchgeführten Simulationen beschränkt sich dabei nicht auf eine virtuelle Inbetriebnahme, sondern sie bilden auch unterschiedlichste Ereignisse im Produktionsbetrieb nach.
Neben der General-Purpose-Software alaska/MultibodyDynamics entwickeln wir anwendungs- und kundenspezifische Software. Ein Beispiel dafür ist die Software FlexSim für die Simulation der Montage und der Belastung hochflexibler eindimensionaler Bauteile, bspw. Schläuche und Kabel.
Digitalisierung von Bewegungen und Interaktionen
Bei bestimmten Produkten und Prozessen spielt der Mensch als Nutzer oder als Akteur eine Hauptrolle. Um dieser Rolle bereits bei der computerbasierten Entwicklung der Produkte und Planung der Prozesse gerecht zu werden, kommen digitale Menschmodelle (DMM) zum Einsatz.
Nicht nur für die genannten Anwendungen entwickeln wir seit vielen Jahren das digitale Menschmodell Dynamicus. Es kann sowohl als Komponente in Simulationsmodellen für die General-Purpose-Software alaska/MultibodyDynamics als auch in anwendungsspezifischer Software eingesetzt werden.
Für die Erfassung von menschlichen Bewegungen und von Interaktionen mit der Umgebung verwenden wir einen Workflow, den wir kontinuierlich weiterentwickeln. Zu diesem gehört für die Bewegungsaufnahme die Anbindung von Motion-Capture-Messtechnik. Für die Erfassung von Interaktionen mit der Umgebung verwenden wir Kraftmess-Sensorik. Spezielle Software speichert die Bewegungen und Interaktionen und transformiert diese auf das DMM. Die so digitalisierten Bewegungen und Interaktionen stehen uns für nachfolgende computerbasierte Untersuchungen zur Verfügung. Wir verwenden diesen Workflow sowohl bei der Bearbeitung von Forschungsfragen im Bereich der Produktentwicklung und Prozessplanung als auch für Fragestellungen aus der Sportwissenschaft, der Rehabilitation und der Arbeitswissenschaften.
Neben der Erfassung und Verarbeitung von realen Bewegungen und Interaktionen haben wir umfangreiche Kompetenzen zur Generierung synthetischer menschlicher Bewegungen unter Berücksichtigung von Interaktionen mit virtuellen Umgebungselementen. Dafür entwickeln wir Software, die in der Fahrzeugentwicklung im industriellen Einsatz ist.
Unser Angebot
Die Anwendungsmöglichkeiten unserer Software sind vielseitig. Sollten Sie Interesse an unserer Unterstützung haben, vereinbaren wir gerne ein kostenfreies Erstgespräch, um Ihre individuellen Bedürfnisse und Anforderungen zu besprechen.
Customized Software Solutions / Maßgeschneiderte Softwarelösungen
Für viele kundenspezifische Anwendungen eignen sich aber besser die Entwicklung einer Spezialsimulationssoftware, die einen konkreten Einsatzzweck fokussiert. Dadurch sind lassen sich maßgeschneiderte Funktionalitäten einbinden, Berechnungszeiten minimieren und kundenspezifische Schnittstellen adaptieren. Am wichtigsten ist aber die exakte Ausrichtung an den Bedürfnissen und den Prozessen des Kunden.
Dazu kann als Basis die alaska/SimulationEngine (Klassenbibliothek für die Beschreibung und Analyse technischer Systeme nach der Methode der Mehrkörperdynamik) verwendet werden.
Für die Analyse von Mensch-Technik-Interaktionen entwickelt das Institut spezifische Softwarekomponenten welche zur Erfassung, Digitalisierung, Simulation und Bewertung dienen. Dabei werden spezifische Komponenten entwickelt, welche:
- einen effektiven Anschluss komplexer Messsysteme unterstützen,
- große Messdatenmengen strukturieren und speichern,
- automatisiert Messdaten für eine Simulation aufbereiten,
- die zeitliche Synchronisierung und räumlichen Ausrichtung der Messsysteme berechnen,
- automatisierte Modelle auf Basis der Messsysteme generieren,
- eine im Netzwerk verteilte Berechnung zur schnelleren Abarbeitung starten und
- eine prozessbezogene Auswertung ermöglichen.
Durch eine Verknüpfung von individueller Software und Hardware ist es möglich, den gesamten Prozess kundenspezifisch abzubilden. Dazu erfolgt eine
- Auslegung der Hardware nach Kundenanforderung,
- Evaluierung der technischen Anforderung,
- Definition und Erstellung des Betriebssystems und der Embedded Software,
- Schnittstellendefinition zur Software sowie
- individuelle Softwareentwicklung
Der Vertrieb der Softwareprodukte erfolgt über die ICM GmbH.
Durchführung von Bewegungsstudien
- Entwicklung variabler Mockups für biomechanische Untersuchungen
- Durchführung umfangreicher Messkampagnen
- Probandenakquise
- Datenaufnahme, -aufbereitung und -auswertung
- Prozesseinteilung
Kundenorientierte Anwendungsunterstützung
- Modellierungsberatung, Modellentwicklung
- problemorientierte Schulung im Bereich Windenergieanlagen sowie im Bereich biomechanischer Modellierung
- Beratung zu Messkampagnen und Messsystemen für biomechanische Untersuchungen
Simulationsdienstleistungen
- Modellentwicklung, Berechnung, Validierung, Analyse
