Forschung am Institut

LaDeLok

Laserbasierte Detektion von Lockerungen im Straßenbahngleis

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Das Projektziel ist die Evaluierung einer kontinuierlichen und automatisierten Zustandsüberwachung der Schienen mit einem laserbasierten Messsystem. Dessen Einsatz soll später im regulären Linienbetrieb an Straßenbahnen erfolgen.

Förderung: Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV)
Projektpartner: BitCtrl Systems GmbH, Leipzig
Ansprechpartner: M.Eng. Maik Wolf
Projektlaufzeit: 01/2023 - 06/2024

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PiKE

Pflanzenbau im Zuge von Klimawandel und Energiewende – ein Forschungsprojekt für Schülerinnen und Schüler

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Die Energiewende beeinflusst unser aller Leben: Um eine Verbindung zweier bedeutsamer Themen zur Grundversorgung der Bevölkerung herzustellen, beschäftigt sich das Projekt mit einer gemeinsamen Flächennutzung der Landwirtschaft und regenerativer Energieerzeugung mittels Photovoltaik – der Agri-Photovoltaik.

Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Ansprechpartner: M.Eng. Julian Hofbauer
Projektlaufzeit: 01/2023 - 12/2024

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PAMKOP

Praktische Anwendung der Messtechnik in kooperativen Projektgruppen

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Das Grundkonzept des Projektvorhabens besteht in der Erweiterung der bisherigen Lehrformen um eine semesterbegleitende Projektarbeit, bei der eine Gruppe von Studierenden gemeinsam mit Schülerinnen und Schüler Problemstellungen von realen technischen Systemen und Anlagen aus den Bereichen Photovoltaik und Smart Farming bearbeiten.

Förderung: Stiftung Innovation in der Hochschullehre
Ansprechpartner: M.Sc. Florian Senft; B.Sc. Elena Richter
Projektlaufzeit: 09/2022 - 08/2023

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PVmCharge

Laden von E-Autos mit Solarstrom: Vorhersage geeigneter Standorte für Integrierte Photovoltaik

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Ein Hemmnis der Elektrifizierung des Individualverkehrs stellt die begrenzte Anzahl an Ladestationen im öffentlichen Raum dar, insbesondere für Personen ohne privaten PKW-Stellplatz. Eine Möglichkeit besteht in der direkten Nutzung der integrierten Photovoltaik zum Laden von elektrifizierten Fahrzeugen. Dies kann über fahrzeugintegrierte Photovoltaik oder durch integrierte Photovoltaik in öffentlichen Parkplätzen realisiert werden.

Förderung: mFUND (BMDV)
Ansprechpartner: M.Sc. Florian Senft
Projektlaufzeit: 07/2022 - 06/2023

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Web-SZVM

Entwicklung eines digitalen Laborversuchs im Bereich Photovoltaik

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Ziel des Projekts ist die Überführung des Konzepts Laborversuch in eine digitale Lernumgebung. Die Realisierung soll als ganzheitlicher Ansatz erfolgen, der alle Phasen eines Laborversuchs umfasst (Versuchsvorbereitung, Versuchsdurchführung, Versuchsauswertung).

Förderung: SMWK | Bildungsportal Sachsen - Arbeitskreis E-Learning der LRK Sachsen
Ansprechpartner: M.Sc. Florian Senft
Projektlaufzeit: 03/2022 - 12/2023

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PRINTCAP

Next Generation of 3D Printed Structural Supercapacitors

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Vorhaben Printcap widmet sich der Entwicklung von effizienten, leichten und langlebigen Energiespeicherlösungen für CO2-freien Mobilitätssysteme. Die zu erforschenden Lösungen, die auf der Kombination von Superkondensatoren (Supercaps, SC) und Verbundwerkstoffen beruhen, haben das Potential zu Durchbruchsinnovationen auf dem Gebiet der Elektromobilität. Die Synergie von Superkondensatoren und Verbundwerkstoffen zielt darauf ab, Gewicht und Platzbedarf für Energiespeicher drastisch zu reduzieren. Die Entwicklungsarbeiten erfolgen in Zusammenarbeit mit Thales R&T, Nawa Technologies (beide Frankreich) und der TU Dresden.

Förderung: SAB/EU (M-Era.net)
Projektlaufzeit: 06/2022 - 05/2025

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ElVis

Entwicklung und Erprobung ultraleichter Verbundstrukturen mit integrierter elektrischer Speicherfunktion

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Im Rahmen des Luftfahrtforschungs- und -technologie (LuFo VI)-Vorhabens „Entwicklung und Erprobung ultraleichter Verbundstrukturen mit integrierter elektrischer Speicherfunktion“ (Elvis) entwickelt die HTWK zusammen mit der TU Dresden und dem Fraunhofer IWS Dresden sogenannte Struktur¬batterien. Dabei handelt es sich um multifunktionale Werkstoffe, die sowohl eine hohe Tragfähigkeit aufweisen als auch als Batterie agieren. Strukturbatterien können perspektivisch dem elektrischen Fliegen zum Durchbruch verhelfen. Das Ziel von Elvis besteht in der Entwicklung, Auslegung und Erprobung von flexiblen Energiespeicher-Tapes und deren Weiterverarbeitung zu einer neuen Generation von Leichtbaustrukturen.

Förderung: BMWK
Projektlaufzeit: 05/2022 - 04/2025

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EuReCOMP

European recycling and circularity in large composite components

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
EUReCOMP zielt darauf ab, nachhaltige Methoden für das Recycling und die Wiederverwendung von Verbundwerkstoffen bereitzustellen, die aus Komponenten stammen, die in verschiedenen Branchen wie der Luftfahrt und der Windenergie verwendet werden. Die wichtigsten Wege zur Verwirklichung im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sind: i) Reparatur, Wiederverwendung und Neugestaltung von Komponenten aus ausgedienten Großserienprodukten und ii) Recycling und Rückgewinnung der in diesen Bauteilen verwendeten Materialien. Auf diese Weise wird die Abfallmenge verringert und die Umwandlung in Produkte mit hoher Wertschöpfung erreicht.

Förderung: EU Horizon Europe
Projektlaufzeit: 04/2022 - 03/2026

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SunProcess

Planungs-Assistenz-System zur Auslegung und Installation von Perowskit-Photovoltaik-Anlagen

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Perowskit-Solarzellen werden aufgrund hoher Effizienten (theoretisches Limit 43% gegenüber 29% bei Silicium-Solarzellen) und geringer Produktionskosten als die Technologie der Zukunft im Bereich der Photovoltaik gehandelt. Ziel ist u.a. die Entwicklung einer Software (Prototyp), die Planer:innen sowie Installateur:innen als Unterstützung für Perowskit-Photovoltaik-Anlagen nutzen können.

Förderung: „Verbesserung der regionalen Wirtschafts­struktur“ (GRW)
Ansprechpartner: M.Eng. Julian Hofbauer
Projektlaufzeit: 12/2021 - 05/2023

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ProMatFuture

Stärkung der Werkstoffforschung im Maschinenbau

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm; Prof. Dr.-Ing. Paul Rosemann
Das Vorhaben ProMatFuture dient der weiteren Verstetigung der Werkstoffforschung an der HTWK im Sinne der Innovationsstrategie des Freistaates Sachsen. Es ist strategisch geplant, in der Projektlaufzeit insgesamt zwei anwendungsorientierte Forschungsprojekte vorzubereiten und einzureichen. Zudem soll das Profil des Kompetenzzentrums für Werkstoffforschung gezielt durch weitere Maßnahmen gestärkt werden.

Förderung: SMWK
Projektlaufzeit: 2022

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Mehrdimensionale und skalenübergreifende Werkstoffforschung

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm; Prof. Dr.-Ing. Paul Rosemann
Im Rahmen der Großgeräte-Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erhält die HTWK Leipzig ab Januar 2022 rund eine Million Euro. Davon werden unter anderem ein Rasterelektronenmikroskop und ein Computertomograph finanziert. Diese Großgeräte erweitern das Spektrum des 2021 gegründeten Kompetenzzentrums für Werkstoffforschung an der HTWK und ermöglichen erkenntnisorientierte Forschungsprojekte im Bereich der Materialwissenschaften. Mit Hilfe des REM erfolgt die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Gefüge, Mikrostruktur und den technisch relevanten Eigenschaften von Baustoffen, Metallen und Faserverbunden. Der CT ermöglicht dreidimensionale Mikrostrukturanalysen mit Auflösungen bis in den Submikrobereich und wird mit zwei In-situ-Prüfvorrichtungen ausgestattet.

Förderung: DFG
Projektlaufzeit: 01/2022 - 12/2026

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FAssMII(c)

Teilprojekt: Automatisierte Durchführung und Auswertung von ingenieurwissenschaftlichen Online-Praktika in Messtechnik/Industrielle Messtechnik

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Gesamtprojekt: FAssMII | Feedback-Basiertes E-Assessment in Mathematik, Informatik und Ingenieurwissenschaften

Teilprojekt c: Laborpraktika sind im Lernprozess für Studierende der Ingenieurwissenschaften insbesondere aufgrund der dort erfolgten anwendungsbezogenen praktischen Wissensvermittlung essentiell. Ziel des Projektes ist es, bedarfsgerechte und ortsflexible Laborpraktika in digitalisierter Form zu realisieren. Der Lösungsansatz beinhaltet die Realisierung eines Fernzugriffs auf die Laborgeräte zur Erzeugung der Datengrundlage und der Nutzung der digitalen Lernplattform „OPAL“ zur Erstellung einer elektronischen Trainings- und Prüfungsumgebung.

Teilprojektleiter: Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Förderung: Stiftung Innovation in der Hochschullehre
Ansprechpartner: M.Sc. Silvio Hund
Projektlaufzeit: 08/2021 - 07/2024

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Recovics

Exohand für die Hand- und Fingerrehabilitation

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Detlef Riemer
Mit der Exohand vom HTWK-Gründungsteam Recovics wird die Rehabilitation in Zukunft nahezu vollständig digitalisiert und automatisiert. Dadurch wird nicht nur der Arbeitsaufwand für die therapeutischen Fachkräfte verkürzt und die Behandlungskosten erheblich reduziert. Das handschuhartige Exoskellett soll Patient:innen auch eine Fortführung ihrer Rehabilitationsübungen von zu Hause aus ermöglichen.

Förderung: SMWK

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MeHodE

Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Auslegung und Optimierung von Hochleistungsprodukten durch digitalisierte Entwicklungsprozesse

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Für die digitale Darstellung des Entwicklungsprozesses von Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen werden in dem Vorhaben selbstlernende Methoden und ein virtueller Zwillingsansatz miteinander kombiniert. Hierfür werden neue softwarebasierte Lösungen entwickelt, die für den gesamten Konstruktionsprozess inclusive Recycling tauglich sind.

Förderung: HTWK Promotionsstipendium
Projektlaufzeit: 06/2021 - 05/2024

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EnamiPro

Experimentelle und numerische Analyse von Mehrfach-Impact-Problemen bei Faserverbund-Leichtbaustrukturen

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Für Faserverbundwerkstoffe in sicherheitsrelevanten Strukturkomponenten, etwa im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrt, müssen sogenannte Sicherheitsnachweise geführt werden. Im Projekt Enamipro werden häufige, zeitlich aufeinanderfolgende Crash- und Impactereignisse experimentell und numerisch untersucht.

Förderung: SAB
Projektlaufzeit: 04/2021 - 03/2022

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iClimaBuilt

Functional and advanced insulating and energy harvesting/storage materials across climate adaptive building envelopes

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das Projekt iClimaBuilt widmet sich der Entwicklung intelligenter Leichtbaumaterialien für den Bausektor und Technologien zur Integration von Energiespeicher- und Energierückgewinnungssystemen in Gebäudehüllen.

Förderung: EU Horizon 2020
Projektlaufzeit: 03/2021 - 02/2025

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BioKomp

Untersuchung der Biokompatibilität generativ gefertigter Bauteile

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze
Als Teil der Biokompatibilitätsprüfung wird in diesem Projekt die Cytotoxizität verschiedener typischer Materialien der generativen Fertigung aus mehreren Verfahren untersucht.

Projektpartner: Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie e.V.
Projektlaufzeit: 12/2020 – 12/2021

EsSENce

High-performance carbon-based composites with smart properties for advanced sensing applications

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. habil. Robert Böhm
Das EU-Projekt EsSENce hat sich zum Ziel gesetzt, neuartige Hochleistungs-Verbundwerkstoffe unter Verwendung von kohlenstoffbasierten Nanomaterialien (z.B. Graphen oder Carbon Nanotubes) für Anwendungen im Maschinen- und Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen sowie in der Medizintechnik zu entwickeln.

Förderung: EU Horizon 2020
Projektlaufzeit: 10/2020 - 09/2024

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ZEREPRO – Orthosurg

Entwicklung eines Systems zur Planung und Osteosynthese in der orthognathen Chirurgie auf Basis anatomisch präformierter Osteosyntheseplatten und einer Planungssoftware

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze
Innerhalb des Projektes wird ein System für die umfassende Planung Simulation und operative Versorgung in der orthognathen Chirurgie entwickelt. Zentraler Bestandteil sind dabei dreidimensional präformierte Osteosyntheseplatten für jedes Einsatzgebiet in der orthognaten Chirurgie des menschlichen Ober- und Unterkiefers sowie des Kinnbereiches, die eine einfache und verlässliche intraoperative Umsetzung der OP-Planung ermöglichen.

Förderung: ZIM des BMWi (Projektträger VDI)
Projektpartner: Prof. Martin Gürtler (HTWK Leipzig), Anton HIPP GmbH
Projektlaufzeit: 10/2020 – 06/2022

Beat2020

Entwicklung eines Notfallbeatmungsgeräts zur Unterstützung in der Covid19-Pandemie

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze
Es wurde ein Notfallbeatmungsgerät entwickelt, welches sich auf in der damaligen Pandemiesituation verfügbare Bauteile aus der Medizintechnik, sowie frei verfügbare Drittkomponenten und additiv fertigbare Teile stützt. Damit sollte bei Überbelegung von Intensivstationen und damit einhergehendem Mangel an professionellem Equipment eine lebensrettende Versorgung von Covid19-Intensivpatienten ermöglicht werden.

Projekt einer intern gebildeten Arbeitsgruppe, ohne Förderung, Kooperation mit Firma
Projektlaufzeit: 04/2020 – 06/2020

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Additive Fertigung

Entwicklung und Validierung additiver Fertigungsstrategien für die funktions- und geometrieerhaltende Implementierung effektiver Absorberstrukturen in Leitungs- und Gehäusebauteilen

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze
Es werden im Projekt Strukturen und Fertigungsstrategien erarbeitet, welche die additive Fertigung von Bauteilen mit integrierter Schalldämpfungsfunktion ermöglichen. Dabei entstehen physisch belastbare Bauteile, deren Dämpfungseigenschaften reproduzierbar und vorhersagbar sind.

Förderung: ZIM des BMWi (Projektträger AiF)
Projektpartner: Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH
Projektlaufzeit: 04/2020 – 10/2022

Our Common Future | Agro-Photovoltaik

Agro-Photovoltaik, Nutzpflanzenanbau unter PV eine win-win Situation?

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Welche Nutzpflanzen lassen sich unter Photovoltaik Modulen anbauen? Welche Auswirkungen haben Pflanzen auf Photovoltaik-Modulen? In Arbeitsgruppen gehen Schüler:innen des Leipziger Wilhelm-Ostwald-Gymnasiums diesen und anderen Fragen nach. Unterstützt werden Sie dabei von Wissenschaftler:innen.

Förderung: Robert Bosch Stiftung
Ansprechpartner:innen: M.Eng. Julian Hofbauer, B.Eng. Lea Möller, Marlene Damm
Projektlaufzeit: 09/2020 - 12/2022

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AirTreat

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Vorhaben: Effiziente Entfernung von Stagnationswasser und Restfeuchtebeseitigung in Leitungssystemen von haustechnischen Kompaktanlagen.

Förderung: ZIM des BMWi
Projektpartner: bau msr GmbH Leipzig, DRECHSLERtechnik GmbH (assoziativ)
Ansprechpartner: M.Sc. Paul Gallin
Projektlaufzeit: 07/2020 - 11/2022

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Messunsicherheiten in der Vor-Ort-Analytik

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Im Rahmen des Forschungsvorhaben sollen insbesondere bei bestehenden Verfahren der Vor-Ort Analytik die momentan einwirkenden Umwelteinflüsse auf die Messunsicherheit mithilfe von Methoden des Soft-Computing modelliert und rechentechnisch erfasst werden. Zusätzlich wird eine ergebnisgesteuerte Handlungsempfehlung zum Umwelt- bzw. Schadstoff-Monitoring entwickelt.

Förderung: ESF Promotionsstipendium
Ansprechpartnerin: M.Eng. Stefanie Penzel
Projektlaufzeit: 01/2020 – 12/2022

String Optimization

Leistungsoptimierung von Photovoltaikanlagen auf Basis variabler Modulverschaltung

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Im Rahmen des Projektes soll eine auf variabler Modulverschaltung basierende Leistungsoptimierung von Photovoltaikanlagen untersucht werden. Für den geplanten Praxiseinsatz sind der Prototyp einer miniaturisierten PV-Anlage entsprechend zu entwickeln und begleitend hierzu eine Simulationslösung zu generieren.

Förderung: ZIM des BMWi
Ansprechpartner: M.Sc. Florian Senft
Projektlaufzeit: 10/2019 - 07/2022

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SCE

Smart Control in Energieversorgungssystemen zur Prognose und Flexibilisierung des Versorgungsbedarfs und Verbesserung der Energieeffizienz

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein intelligentes und praktikabel anwendbares Regelsystem („Smart Control“) für die verschiedenen Energieformen (Strom, Wärme, Kälte, Gas etc.) sowie für deren gegenseitige Kopplung entwickelt. Es soll dabei eine Prognose des Energiebedarfs sowie eine bedarfsabhängige Verteilung in dezentralen Subsystemen beliebiger Größe und damit eine Verbesserung der Energieeffizienz ermöglichen.

Förderung: SMWK
Projektpartner: bau msr GmbH
Ansprechpartner:in: M.Eng. Sophie Gedicke, M.Eng. Julian Hofbauer
Projektlaufzeit: 09/2019 - 06/2022

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RailState

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Gemeinsam mit regionalen Unternehmen wird ein Verfahren entwickelt, mit dem der technische und akustische Zustand von Straßenbahngleisen sicher detektiert werden kann. Daraus werden für den assoziierten Partner LVB GmbH bspw. konkrete Handlungsmaßnahmen für eine wirtschaftliche Durchführung der Instandhaltungsarbeiten generiert.

Förderung: ZIM des BMWi
Projektpartner: Leipziger Verkehrsbetriebe (LVB) GmbH (assoziativ)
Ansprechpartner: M.Eng. Maik Wolf
Projektlaufzeit: 08/2019 - 12/2021

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Smart Bear

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
In Kooperation mit einem KMU wird eine ultraschall-basierte Diagnosetechnologie zur direkten Erfassung von technischen Zustandsparametern zur frühzeitigen Detektion von Wälzlagerschäden mittels integrierter, miniaturisierter und drahtloser Sensorik am Innenring entwickelt. Auf Basis einer Messdatenverarbeitung wird die Entscheidungsfindung automatisiert erfolgen.

Förderung: ZIM des BMWi
Projektpartner: BestSens AG
Ansprechpartner: M.Eng. Michel Ullrich, M.Eng. Maik Wolf
Projektlaufzeit: 07/2019 – 12/2021

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4D-Embossing

Neuartige Prägeformen mit immanenten, mehrdimensionalen Eigenschaftsgradienten

♢ Projekt | Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze
Das Ziel besteht in der Entwicklung neuartiger Prägeformen, die erstmals in der Kombination von additiven Fertigungsprozessen sowie subtraktiver Lasergravur hergestellt werden können. Mit dem additiven Aufbau bieten sich völlig neue Optionen, um das Werkzeug mit geometrisch sehr variablen, abformoptimalen 3D-Prägestrukturen auszustatten und die Prägeeigenschaften des Werkzeugs gezielt zu beeinflussen.

Förderung: ZIM des BMWi (Projektträger VDI)
Projektpartner: SWG - Sächsische Walzengravur GmbH
Projektlaufzeit: 06/2019 – 12/2021