Dipl.-Phys.

König, Niels

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Automated Stem Cell Production by Bio-Inspired Control

2021 , Monostori, László , Csáji, Balázs C. , Egri, Péter , Kis, Krisztián B. , Váncza, József , Ochs, Jelena , Jung, Sven , König, Niels , Pieske, Simon , Wein, Stephan , Schmitt, Robert , Brecher, Christian

The potential in treating chronic and life-threatening diseases by stem cell therapies can greatly be exploited via the efficient automation of stem cell production. Working with living material though poses severe challenges to automation. Recently, production platforms has been developed and tested worldwide with the aim to increase the reproducibility, quality and throughput of the process, to minimize human errors, and to reduce costs of production. A distinctive feature of this domain is the symbiotic co-existence and co-evolution of the technical, information and communication, as well as biological ingredients in production structures. A challenging way to overcome the issues of automated production is the use of biologically inspired control algorithms. In the paper an approach is described which combines digital, agent-based simulation and reinforcement learning for this purpose. The modelling of the cell growth behaviour, which is an important prerequisite of the simulation, is also introduced, together with an appropriate model fitting procedure. The applicability of the proposed approach is demonstrated by the results of a comprehensive investigation.

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Wissenschaft in der Produktionspraxis

2017 , Schmitt, Robert , Brand, J. , König, Niels

Die Produktionstechnik ist untrennbar mit der Wissenschaft gekoppelt. Denn einerseits werden die gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse in wirtschaftlich profitable Prozese und Produktionssysteme umgesetzt und andererseits profitiert die Wissenschaft von produktionstechnischen Ergebnissen als Ausgangsgrößen zur Erstellung von Erklärungsmodellen. Diese auf Reziprozität beruhende Beziehung wird vom Internet of Production befeuert und führt in letzter Konsequenz vom Experimentierfeld zur "World-as-Lab". Strukturelle Veränderungen und Auflösung der linearen Ursache-Wirkungsbeziehungen in einer zukünftig vernetzt organisierten Produktionsumgebung lassen eine paradigmatsiche Neuordnung erwarten. Diese erfordert über die Interdisziplinarität hinaus eine Erweiterung eines kausal-li nearen Optimierungsgedankens hin zur einer Entwicklung von multi-modalen Bewertungskriterien für pareto-optimale Lösungen unter produktionstechnischen Restriktionen. Offene Forschungsfragen liegen auf den Feldern der Erfassung, Strukturierung und Nutzung veredelter Daten, die Analyse vernetzer Systeme mit Parameteridentifikation, Black- and White-Box Modellierung und latenzarmer Simulation, die Auslegung komplexer Wertschöpfungsnetzwerke und die Beschreibung sozio-technischer Systeme mit menschlichen und technischen Akteuren und der automatisierten Unterstützung bei der Entscheidunsfindung.

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Architektur einer vernetzten, adaptiven Produktion

2020 , Schmitt, Robert H. , König, Niels , Jung, Sven , Peterek, Martin

Die Vision einer vernetzten adaptiven Produktion gelingt nur über eine leistungsfähige Infrastruktur. Was sind die Leistungsmerkmale einer solchen Infrastruktur und wie sieht eine skalierbare Umsetzung im Produktionsumfeld aus? Welche Bausteine ermöglichen die echtzeitfähige Bereitstellung von Information entlang der gesamte Prozesskette und können auch ohne bedeutende Mehrkosten in die Produktion integriert werden? Das Internet of Production ist der Rahmen für eine solche durchgängige, sichere und leistungsfähige Architektur. Die Integrität, Souveränität und Echtzeitfähigkeit der erhobenen Daten ist dabei notwendige Bedingung für die Nutzbarmachung in der Produktion.

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Optische Messtechnik für die berührungslose Oberflächencharakterisierung

2014 , Schmitt, Robert , König, Niels , Hill, Christian

Hochentwickelte Verzahnungen basieren auf komplexen Geometrien, die das Schwingungs- und somit Geräuschverhalten unterdrücken und durch tribologische Effekte das Schmierungsverhalten optimieren. Dabei erfordern moderne Fertigungsverfahren immer präziser arbeitende Messtechnik, die die gefertigten Verzahnungen charakterisiert und den Produktionsprozess überwacht. Stand der Technik sind hier taktile Verfahren, die die Oberfläche abscannen und Linienprofile aufzeichnen und auswerten. Optische Messverfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung, da diese aufgrund der Berührungslosigkeit ein schnelles Scanning erlauben und auch flächige Oberflächentopographien aufnehmen können. In diesem Beitrag werden optische Verfahren für die Verzahnungsmesstechnik vorgestellt und insbesondere faseroptische Messverfahren für die Messung von Mikroverzahnungen beleuchtet.

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Design of a modular framework for the integration of machines and devices into service-oriented production networks

2017 , Jung, Sven , Kulik, Michael , König, Niels , Schmitt, Robert

In todays production systems flexibilisation and process data tracking becomes more and more important, in order to face the challenges coming with an individualised production and highly linked processes. The required digital interconnection of machines and systems is time-consuming and costly, due to the variety of different interfaces and protocols. Within this work, we present a framework for a flexible and less complex integration of machines and devices into production networks and systems. This helps to make existing machines Industry 4.0 ready and unify data interchange for more dynamic and linked production systems.

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Machine integrated optical measurement of honed surfaces in presence of cooling lubricant

2011 , Schmitt, Robert , König, Niels , Zheng, Hanqing

The measurement of honed surfaces is one of the most important tasks in tribology. Although many established techniques exist for texture characterization, such as SEM, tactile stylus or white-light interferometry, none of them is suited for a machine integrated measurement. Harsh conditions such as the presence of cooling lubricant or vibrations prohibit the use of commercial sensors inside a honing machine. Instead, machined engine blocks need time-consuming cleaning and preparation while taken out of the production line for inspection. A full inspection of all produced parts is hardly possible this way. Within this paper, an approach for a machine-integrated measurement is presented, which makes use of optical sensors for texture profiling. The cooling lubricant here serves as immersion medium. The results of test measurements with a chromatic-confocal sensor and a fiber-optical low-coherence interferometer show the potential of both measuring principles for our appr oach. Cooling lubricant temperature and flow, scanning speed and measurement frequency have been varied in the tests. The sensor with best performance will later be chosen for machine integration.

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