5G-Industry Campus Europe: Produkte

5G-Industry Campus Europe – interaktive Online-App

Anhand einer interaktiven App wird der Aachener Universitäts-Campus als industrielles 5G-Forschungstestbed vorgestellt. Besucher können in der Online-App acht Anwendungsfälle von 5G in der Produktion entdecken, die sich mit der Umsetzung der verschiedenen 5G-Merkmale gezielt befassen. Des Weiteren bekommen Besucher Einblick in die Infrastruktur, welche dem Fraunhofer IPT am Campus Melaten zu Forschungszwecken zur Verfügung steht, und in die wichtigsten Merkmale der 5G-Technologie.

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Highlight-Video 5G-Industry Campus Europe

Das Video stellt den 5G-Forschungscampus »5G-Industry Campus Europe« (5G -ICE) vor. Mit vier Indoor- und einem flächendeckendem Outdoor-5G-Netz werden die vielfältigen Möglichkeiten des Einsatzes von 5G in der Produktion in vollem Umfang erforscht und demonstriert. Neben dem Aufbau der Forschungsinfrastruktur werden in den voll ausgestatteten Maschinenhallen der Forschungsinstitute im Rahmen des geförderten Vorhabens verschiedene praxisrelevante Fragestellungen aus dem kompletten Spektrum der Produktionstechnik untersucht, angefangen von 5G-Sensorik zum Monitoring von Fertigungsprozessen über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten.

5G-Audit

Die neue 5G-Mobilfunktechnologie bietet mit geringen Latenzen und hohen Datenraten ein enormes Potenzial für die Produktion. Mit dem 5G-Audit wollen wir Kunden unterstützen sich die Potenziale von 5G zu Nutze zu machen. Das 5G Audit ist ein modulares Konzept aus Seminaren, Bera-tungen und Führungen. Dazu zeigen wir in fünf Modulen, wie mit der 5G-Technologie der Wandel zur Digitalisierung in der Produktion gelingen kann und welche Potenziale und Herausforderungen die Implementierung von 5G birgt.

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5G-Millimeter-Wave-Testbed, 26 GHz

Der Anwendungsfall der Kollisionsdetektion befasst sich mit dem Erkennen eines ungewollten Kontakts zwischen Bearbeitungswerkzeug und Bauteil während eines Fräsprozesses. Im Rahmen des 5G-Industry Campus Europe wird ein Sensor auf dem Bauteil angebracht, der die Kollision so schnell erkennt, dass die Maschine jederzeit rechtzeitig gestoppt werden kann. So lassen sich teils immense Schäden, beispielsweise an der Maschinenspindel, zuverlässig und ohne menschliches Eingreifen vermeiden. Um die benötigten Reaktionszeiten zu erreichen, wird eine schnelle, zuverlässige und kabellose Kommunikation benötigt.

Das 5G-Testsystem erreicht im mm-Wave-Spektrum noch höhere Datenraten und geringere Latenzen. Ein neues, modulares Testsystem von Ericsson dient dazu, den geforderten URLLC-Spezifikationen in diesem Anwendungsfall gerecht zu werden. Das Testsystem arbeitet dafür im Millimeter-Wellenlängenbereich (mm-Wave), einem neuen 5G-Spektrum mit Frequenzen zwischen 24 und 28 Gigahertz, das bei der Bundesnetzagentur ab sofort beantragt werden kann. Während sich mehr als 80 Firmen stationäre 5G-Systeme des Frequenzbereichs von 3,7 bis 3,8 Gigahertz in Deutschland gesichert haben, ist der Millimeter-Wellenlängenbereich in der Produktion bisher neu und kaum erprobt.

Der größere Spektralbereich erlaubt jedoch noch höhere Datenraten und geringere Latenzen als die bisherigen Systeme, sodass auch besonders zeitkritische Anwendungen wie die Kollisionsdetektion nun umgesetzt werden können.

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ICNAP - 5G für Regelkreise der Fertigung  

Das International Center for Networked, Adaptive Production (ICNAP) wurde Ende 2018 als gemeinsame Initiative der nordrhein-westfälischen Landesregierung und der Fraunhofer-Gesellschaft mit aktiver Unterstützung der Industrie gegründet. Ziel der Initiative ist, eine offene Forschungsplattform und eine industrielle Testumgebung aufzubauen, in der innovative Ansätze der Digitalisierung in der Produktion unter realistischen Bedingungen entwickelt und evaluiert werden. Mittlerweile arbeiten 24 Industriepartner, von IT-Systemanbietern über Anlagenhersteller bis hin zu produzierenden Unternehmen, mit den drei Aachener Fraunhofer-Instituten Fraunhofer IPT, Fraunhofer ILT und Fraunhofer IME zusammen und bilden eine heterogene Gruppe, die sich ideal ergänzt.

Die Themen und Forschungsprojekte legen die Partner auf den jährlichen Treffen der ICNAP-Community fest. Der kontinuierliche fachliche Austausch findet in sieben Arbeitsgruppen statt, die thematisch geordnet sind: »Sensorsysteme und Datenerfassung«, »Schnittstellen und Konnektivität«, »Datensynchronisation und Middleware«, »Datenmodellierung und Data Analytics«, »Digitaler Zwilling im Produktlebenszyklus«, »Cloudsysteme und IT-Architektur« und »Digitale Geschäftsmodelle«. Jedes Jahr werden spezifische Themen als Studie gewählt und innerhalb des Jahres bearbeitet. Für 2021 beschäftigt sich eine der Studien mit dem Thema »5G für Regelkreise in der Fertigung«.

Die Automatisierung ist eines der großen Ziele der Fabrik der Zukunft und erfordert eine datenbasierte Echtzeitsteuerung. Um einen solchen Regelkreis für die Industrie realisieren zu können, wird eine Kommunikationstechnologie benötigt, die geringe Latenzen und eine sehr hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Für beide Eigenschaften verspricht 5G eine hohe Leistungsfähigkeit.

Die ICNAP-Studie »5G für Regelkreise der Fertigung« beschäftigt sich genau mit diesem Thema: Welche Performance erreicht 5G tatsächlich in einem realen Produktionsszenario eines Regelkreises? Ziel der Studie ist es, eine Referenzarchitektur für einen 5G-Regelkreis zu entwickeln und diese hinsichtlich der 5G-Performance (Latenz, Jitter, Zuverlässigkeit, etc.) zu validieren. Dazu wird ein latenzkritischer Anwendungsfall in der Maschinenhalle des Fraunhofer IPT mit Hilfe der ICNAP-Partner implementiert und getestet. Die Maschinenhalle verfügt über ein voll funktionsfähiges, privates 5G-Indoor-Netzwerk und bietet Zugang zu einer institutseigenen Cloud-Infrastruktur.

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