m Rahmen des Projekts „GeoSmartChange“, das die Städte Gelsenkirchen,
Bottrop und den Kreis Recklinghausen mit digitalen Informationen versorgt,
hat die Westfälische Hochschule jetzt Daten zur Erkennung und
Zustandsbeurteilung von Fahrbahnmarkierungen geliefert. Das erspart bei
der Straßeninstandhaltung aufwendigere Erfassungsmethoden wie etwa das
Abfahren aller Straßen.

Gelsenkirchen/Bottrop/Kreis Recklinghausen. Die Digitalisierung soll aus
den Städten der Emscher-Lippe-Region „Smart Cities“ werden lassen und
dadurch kommunale Dienstleistungen vereinfachen und Bürgern online
zugänglich machen. Gelsenkirchen, Bottrop und der Kreis Recklinghausen
haben dazu ihre Gebiete per Bildbefahrung digitalisieren lassen. Ergebnis
ist ein „digitaler Zwilling“, der hochaufgelöste Panoramabilder und
räumliche, zentimetergenaue Punktwolken von Straßen und Gebäuden liefert.
„Solche Daten gab es vorher nicht“, so Prof. Dr. Christian Kuhlmann, „sie
sind in ihrer Dichte und Präzision neuartig und eröffnen den Kommunen
vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.“ Kuhlmann und sein wissenschaftlicher
Mitarbeiter Alexander Roß haben ein mit künstlicher Intelligenz
arbeitendes Computersystem entwickelt, das aus der Fülle der Daten des
digitalen Zwillings zunächst die bestehenden Straßenmarkierungen von
Bottrop erkennt und ihren Zustand beurteilt. Dazu haben sie die Panorama-
Bilder in Senkrechtbilder von oben umgewandelt und die
Fahrbahnmarkierungen ausgefiltert. Die ersten rund 100 Bilder hat
Alexander Roß gemeinsam mit Tiefbauingenieuren aus Bottrop mit
menschlicher Intelligenz ausgewertet und die Linien auf ihren Zustand
beurteilt. Damit hat er dann die künstliche Computerintelligenz trainiert,
sodass diese weitere Bilder selbst analysieren kann. Entstanden ist eine
Karte der Markierungen und ihres Zustands. Die Ergebnisse hat die
Westfälische Hochschule Bottrop, Gelsenkirchen und dem Kreis
Recklinghausen bereits bereitgestellt – in Bottrop etwa dem dortigen
Fachbereich Tiefbau und hat das dabei entstandene KI-Programm gleich
mitgeliefert. Auf diese Weise kann die Stadtverwaltung zukünftig zu
erneuernde Markierungen vom Schreibtisch aus ermitteln und für ein
bedarfsgerechtes Ergebnis planen, anstatt die Straßen abzufahren. „Die
Ergebnisse sind bei der zukünftigen Erneuerung von Markierungen ein
wichtiges Instrument, um den Bedarf zu ermitteln und den Aufwand zur
Ermittlung von schlechten und fehlenden Markierungen drastisch zu
reduzieren“, ist sich Frank Skiba, Sachgebietsleiter für das
Straßenmanagement im Fachbereich Tiefbau der Stadt Bottrop, sicher.

Messsystem eröffnet neue Perspektiven für die Additive Fertigung

Additive Fertigungsverfahren spielen im Automobilbau, der Raumfahrt und
weiteren Branchen eine wachsende Rolle: Wenn komplex geformte Bauteile
beziehungsweise Unikate herzustellen sind, setzen immer mehr Unternehmen
auf den industriellen 3D-Druck. Allerdings können die Einlaufkurven gerade
bei Kleinserien noch recht lang und die Ausschussquoten anfangs groß sein.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
entwickelt daher moderne Mess- und Regeltechnik, mit der sich additive
Verfahren viel effektiver als bisher einsetzen lassen, zum Beispiel für
hochautomatisierte Fertigungsstrecken. Dazu gehört der POWDERscreen – ein
einzigartiges Pulvermessgerät für das Laserauftragschweißen. Das
Fraunhofer IWS demonstriert dieses innovative System im Mai 2022 während
der »3. Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung« im Deutschen
Hygiene-Museum Dresden.

Konzipiert ist POWDERscreen für das Laserauftragschweißen. Bei diesem
additiven Fertigungs-, Beschichtungs- und Reparaturverfahren fördern
Spezialdüsen konzentrierte Ströme aus Metallpulver genau in den Fokus
eines Laserstrahls. Der schmilzt das Pulver auf der Werkstückoberfläche
auf, um aus dieser Schmelze komplexe 3D-Strukturen zu erzeugen. Mit dem
Pulverstrommessgerät lässt sich künftig genau ausmessen, welche Metalle in
welcher Menge in den Laserfokus strömen. Dieser Ansatz kann die Kosten
beim pulverbasierten Laserauftragsschweißen senken, die Qualität der
erzeugten Bauteile verbessern und den ganzen Produktionsprozess exakt
wiederholbar gestalten – gerade dies ist in der Hightech-Industrie eine
besonders wichtige Anforderung.

Wichtiger Schritt zu einem geregelten Fertigungsprozess

»Bisher bleibt das pulverbasierte Laserauftragschweißen noch immer hinter
seinen Möglichkeiten zurück«, schätzt Rico Hemschik ein. Der Ingenieur am
Fraunhofer IWS hat POWDERscreen entwickelt. »Mit dem Pulverstrommessgerät
gehen wir einen großen Schritt hin zu einem effizienteren, geregelten und
automatisierten additiven Fertigungsprozess.« Um dies zu ermöglichen,
kombiniert das System moderne Sensorik mit spezieller Software, einem
Bildschirm sowie Schnittstellen für die Datenübergabe. Photosensoren
zählen hier die Partikel im Pulverstrom, die Software berechnet daraus die
Fördermengen. Der Bildschirm zeigt dem Maschinenführer die aufbereiteten
Daten an.

Ein besonderer Vorteil ist die universelle Einsatzfähigkeit: Der
POWDERscreen lässt sich an jeden Prozesskopf für das Pulver-
Laserauftragschweißen montieren. Ein Anwendungsbeispiel, in dem der
POWDERscreen seine Stärken besonders gut ausspielt, ist die Düse
COAXquattro. Dieser Prozesskopf wurde am Fraunhofer IWS entwickelt, um bis
zu acht verschiedene Pulver oder Drähte in getrennten Kanälen in den
Laserfokus zu fördern und dort In-situ-Legierungen zu erzeugen. Da die
COAXquattro pro Kanal bis zu 30 Gramm je Sekunde unterstützt, lassen sich
hier erhebliche Pulverraten erzielen. Wegen der großen Fördermengen eignet
sich die Kombination aus COAXquattro und POWDERscreen besonders für
Hochleistungsprozesse, in denen große und komplexe Bauteile mit hoher
Qualität, Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit erzeugt, beschichtet oder
repariert werden müssen.

POWDERscreen lässt sich aber auch mit weiteren Prozessüberwachungssystemen
kombinieren, die das Fraunhofer IWS entwickelt hat. Dazu gehören unter
anderem die Emaqs-Kamera für die Prozessreglung, die Sensorik-Box COAXjay
oder das Messsystem LIsec für die Pulverkegel-Geometrie. Über seine
Schnittstellen lässt sich POWDERscreen gemeinsam mit diesen Geräten in
moderne Industrieumgebungen oder Lösungen für das Industrielle Internet
der Dinge (IIoT) integrieren. Möglich ist beispielsweise eine analoge
Datenausgabe über eine Spannungs-Schnittstelle, über das IIoT-Protokoll
»Message Queuing Telemetry Transport« (MQTT) oder die Datenübergabe per
Software.

Automatische Genese von »Digitalen Zwillingen« möglich

Solche kombinierten Prozessüberwachungssysteme sollen künftig auch
selbstständig Digitale Zwillinge von additiv erzeugten Bauteile
generieren. Denn die Informationen darüber, an welcher Stelle der Laser
welches Pulver in welcher Menge aufgeschmolzen, legiert und geformt hat,
lassen sich prinzipiell auch automatisiert zu einem virtuellen
Computermodell zusammenführen. Mit herkömmlichen Methoden wäre es schwer
bis unmöglich, solche lokalen Legierungsveränderungen innerhalb eines
Bauteils exakt zu modellieren.

Große Einsatzpotenziale für POWDERscreen sehen die Forschenden am
Fraunhofer IWS unter anderem in der Luft- und Raumfahrt. Dort lässt sich
das System beispielsweise einsetzen, um kompliziert geformte
Turbinenschaufeln mit additiven Verfahren in gleichbleibend hoher Qualität
zu reproduzieren und zu reparieren. Ähnliches gilt für Prägewerkzeuge im
Automobilbau oder die Prototypenfertigung quer durch nahezu alle
Industriebranchen.

Wenn Maschinenführer in Zukunft pulverbasierte Laserauftragsschweißanlagen
nicht mehr »freihändig« und mit vielen Versuchen einrichten müssen,
sondern auf der Basis exakt erfasster und wiederholbarer Prozessparameter,
dann liegen die Vorteile auf der Hand: Die Einlaufkurve verkürzt sich, die
Ausschussquote zu Beginn einer Kleinserie sinkt. Zudem werden die Prozesse
dadurch effizienter und in hoher Qualität reproduzierbar. Nicht zuletzt
lassen sie sich künftig automatisiert dokumentieren – was wiederum wichtig
für spätere Garantiefälle sein kann.

Während dieser Tagung der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e. V.
(DGM) richtet das Institut am 12. Mai 2022 das Symposium »High Entropy
Alloys: Potential for industrial applications« aus. Im Fokus stehen dabei
die Möglichkeiten und Herausforderungen der Industrialisierung neuartiger,
sogenannter Hochentropielegierungen für potenzielle Anwender.

Weitere Informationen im Internet:
       HEA-Symposium: https://s.fhg.de/hea-2022
       Fachtagung: https://dgm.de/additive/2022/
       Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V.: https://dgm.de/

Die Hochschule für Künste (HfK) Bremen, die Gemeinde Unserer Lieben Frauen
und die Diakonie Katastrophenhilfe laden zu einem gemeinsamen
Solidaritätskonzert für Betroffene des Kriegs in der Ukraine ein. Der
Eintritt des Abends erfolgt auf Spendenbasis. Die Erlöse werden für die
Unterstützung bei Soforthilfen für Geflüchtete aus der Ukraine verwendet.
Das Konzert findet am 24. April 2022 ab 18:00 Uhr in der Kirche Unserer
Lieben Frauen statt.

Das Publikum kann sich unter anderem auf Werke von Richard Strauss, Johann
Sebastian Bach, Wolfgang Amadeus Mozart und Franz Schubert freuen. Es
singen Gesangsstudent:innen der Hochschule für Künste Bremen. Am Klavier
begleitet sie Ulrich Sprenger, Lehrkraft für besondere Aufgaben im Bereich
Korrepetition an der HfK, der auch durch den Abend führt.

„Wir können alle den vielzitierten Satz vom ‚Recht des Stärkeren‘ als das
zu entlarven was er ist: Ein Widerspruch in sich selbst. Denn der Stärkere
benötigt kein Recht, er nimmt sich einfach, was er will“, erklärt
Sprenger. Ihm, den Studierenden der HfK, der Gemeinde Unserer Lieben
Frauen und der Diakonie Katastrophenhilfe war es darum wichtig für den
Frieden einzustehen – mithilfe der Musik. „Unsere uneingeschränkte
Solidarität gilt den Opfern von Unmenschlichkeit“, sagt Sprenger. „Wir
hoffen, dass wir mit unserem Benefizkonzert ein Zeichen setzen können.“

Programm

Conférence und Klavier: Ulrich Sprenger, Taras Semenov

•       J. Brahms: „Waldeinsamkeit“                             -
Annelie Franke
•       J.S. Bach: „Zerfliesse, mein Herze“                        -    Mo
Li
•       F.Mendelssohn - Bartholdy: „Höre, Israel“               -
Constanze Liebert
•       G. Rossini: „Pieta, Signore“                                    -
Taras Semenov
•       F. Schubert: „Auf dem Wasser zu singen“               -   Hye Sun
Yoo
•       C. Franck: „Panis Angelicus“                                     -
Heesu Kang
•       W.A. Mozart: „Parto, Parto“                                    -
Sae-Eum Jang
•       R. Strauss: „Morgen“
-  Constanze Liebert
•        J.S.Bach: „Ich folge Dir gleichfalls“
Nae Matakas
•       W.A.Mozart: „Ave verum“                                         -
Hye Sun Yoo
•       F.P. Tosti: „Preghiera“
-    Sae-Eum Jang
•       V.Ullmann: „Sonnenuntergang“                                -
Constanze Liebert
•       P. Tschaikowski: „Kuda,Kuda“                                  -
Taras Semenov
•       W.A. Mozart: "Et incarnatus est“                               -
Mo Li
•       A. Lloyd-Webber: „Pie Jesu“                                     -
Heesu Kang & Hye Sun Yoo
•       R. Strauss: „Allerseelen“
-   Taras Semenov

Über die Hochschule für Künste

Die Hochschule für Künste Bremen ist die führende Kunsthochschule in
Nordwestdeutschland. Mit mehr als 1.000 Studierenden, 87 Professor:innen
und 162 Lehrbeauftragten bietet die HfK Bremen ein einzigartiges Portfolio
von Lehrveranstaltungen und garantiert eine individuelle Förderung der
Studierenden in Werkstätten, Laboratorien und Studios sowie Übungsräumen
und Konzertsälen. Zentrale Qualität der HfK Bremen ist die
interdisziplinäre Verbindung der unterschiedlichen Disziplinen zwischen
Kunst, Design und Musik, die in gemeinsamen Projekten entwickelt wird. Die
HfK Bremen hat zwei Standorte, der eine befindet sich in einem
historischen Speichergebäude der Überseestadt, den ehemaligen Docklands
von Bremen, der andere in einem klassizistischen Gebäude im historischen
Zentrum der Stadt.
Die Hochschule und ihre Aktivitäten von Ausstellungen, Interventionen im
öffentlichen Raum bis zu Konzerten und Festivals ist eine Säule des Bremer
Kulturangebots (rund 400 Veranstaltungen der HfK Bremen) und bietet den
Studierenden viele Möglichkeiten, die eigenen Kompetenzen vor Publikum zu
erproben.
Bremen als historische Hansestadt hat in Jahrhunderten
Bürger:innenengagement, demokratische Traditionen, Eigenheiten und
Eigenständigkeiten entwickelt und gilt in Deutschland als Pionier- und
Experimentierstadt, die dem Neuen gegenüber aufgeschlossen ist. Bei den
Studierenden ist Bremen als Lebensumfeld sehr beliebt.