Datum: 27. April 2015, Nr. 30

Stuttgarter Simulationsforscher bei EXPO 2015 in Mailand

SimTech entwickelt Attraktion für Deutschen Pavillon

Am 1. Mai 2015 wird die Weltausstellung in Mailand eröffnet. Im Deutschen Pavillon können die EXPO-Besucher in einer Bühnenshow die Arbeit von Forschern des Stuttgart Research Center of Simulation Technology (SRC SimTech) bewundern. Sie ermöglichten die Show am Ende des Rundgangs durch den Deutschen Pavillon maßgeblich durch ihr Know-How in der Simulations- und Steuerungstechnik.

Unter dem diesjährigen EXPO-Motto „Feeding the Planet, Energy for Life“ sehen die Besucher in der Abschluss-Show Deutschland durch die Augen von Bienen bei deren Flug über Deutschland. Kameraluftbilder sind hier auf riesigen Bienenaugen zu sehen, die über den Köpfen der Zuschauer „ schweben“. Dabei handelt es sich um Seilroboter, die von Drahtseilen bewegt und von Winden angetrieben werden.

Was so einfach klingt, ist mit großem technischen Aufwand und wissenschaftlichem Know-How verbunden. Nur die Simulationen der Stuttgarter Wissenschaftler vor dem Bau des Prototyps ermöglichten eine zeitnahe und kostengünstige Entwicklung der Bienenaugen-Konstruktion. Hierbei errechneten und simulierten Computersoftwares die Bewegungen der Roboter.

Die Roboter hängen an jeweils acht Seilen und können sich im Raum bewegen und verdrehen. Am Institut von Prof. Dr.-Ing. Peter Eberhard wurde die Software entwickelt, die zunächst die Flugbahnen der Augen sowie deren Blickrichtung im Raum festlegt. Die komplexe Steuerungssoftware dazu entwarf der Stuttgarter Seilroboterexperte Jun.-Prof. Dr.-Ing. Andreas Pott. Er forscht innerhalb des DFG-Projekts „Verbesserte Seil-Modellierungen für die Kinematik und Dynamik von Leichtbaurobotern“. Seine Software gibt die Befehle, die Seile je nach gewünschter Bewegung zu verkürzen oder zu verlängern – passend zur Show-Dramaturgie des Bienenflugs. Dabei ist die Geschwindigkeit variabel.

Auf die komplexe Forschungs- und Entwicklungsarbeit der Simulationswissenschaftler ist Prof. Dr.-Ing. Wolfram Ressel, Rektor der Universität Stuttgart, stolz: „Die Universität Stuttgart hat bewährte Industrietechnik so erweitert, dass die ungewöhnlichen Anforderungen durch Einbindung aktueller Forschungserkenntnisse erfüllt werden konnten. Ohne unsere beiden Software-Entwicklungen wäre die Umsetzung der Idee mit den Bienenaugen nicht möglich gewesen.“ Seilroboter sollen künftig vermehrt in der Industrie und Produktion eingesetzt werden. Sie machen Arbeitsabläufe effizienter und kostengünstiger.

Ungewohnt war für die Wissenschaftler bei der EXPO-Arbeit die Rolle der Gestaltung. Die Forscher arbeiteten eng mit der Stuttgarter Ausstellungs-Agentur Milla & Partner zusammen. „Die Seilroboter durften in der Show keinesfalls wirken wie technische Roboter. Das hat uns Wissenschaftler vor viele Schwierigkeiten gestellt“, so Professor Peter Eberhard, Direktor des Instituts für Technische und Numerische Mechanik der Universität Stuttgart. Aufgrund der ästhetischen Vorgaben mussten die Simulationswissenschaftler zum Beispiel Einschränkungen der Bewegungsmöglichkeiten der Roboter in Kauf nehmen. Daneben wurden vor zahlreiche weitere technische Herausforderungen gestellt. Die translatorischen Bewegungen und Verkippungen der überdimensionierten Bienenaugen über Personen hinweg erforderte Zuverlässigkeit und Sicherheit in allen Aspekten. 130 Kilogramm wiegen die Seilroboter, die in Mailand nun über eine Zeitspanne von sechs Monaten täglich über 16.000 Besuchern schweben werden.

Dass hinter der trotzdem so leicht und spielerisch anmutenden Konstruktion höhere Mathematik und komplexe Simulationsmethoden stecken, lässt sich am Ende vom gebannten Zuschauer jedoch allenfalls vermuten. Ohne diese ingenieurswissenschaftliche Leistung der aus dem Stuttgart Research Centre of Simulation Technology wäre die Show-Idee der Agentur jedoch nicht umsetzbar gewesen.

Über SimTech

Die Universität Stuttgart war mit dem Exzellenzcluster „Simulation Technology“ (SimTech) im November 2012 zum zweiten Mal beim Wettbewerb der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder erfolgreich, die auf Bundesebene von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) betreut wird. Der Exzellenzcluster SimTech ist zentraler Kern des „Stuttgart Research Centre for Simulation Technology“ (SRC SimTech), das die Universität Stuttgart bereits im April 2007 mit hochschuleigenen Mitteln eingerichtet hat. Der SRC SimTech ist ein Querschnittszentrum und damit ein verbindendes Element zwischen den Fakultäten. Im Cluster werden die vielfältigen Expertisen der Universität Stuttgart auf dem Gebiet der Simulationstechnologien gebündelt und weiterentwickelt. Damit soll Stuttgart nachhaltig als international führender Standort auf diesem Gebiet positioniert werden. Neben der breit angelegten Grundlagenforschung, dem Lehrbetrieb mit eigenen Bachelor- und Master-Studiengängen und einer Graduiertenschule mit mehr als 80 Doktoranden wird auch der Transfer in die industrielle Anwendung gefördert. Namhafte Firmen, darunter Daimler und Bosch, unterstützen SimTech im Rahmen des Industrial Consortium e.V. ideell und finanziell.

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