Aerostructure Multifunctional Cover Against Environmental Radiation

Aerostructure Multifunctional Cover Against Environmental Radiation

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Wir alle nutzen zunehmend Kommunikationsnetze, darunter Wi-Fi, Mobiltelefone, Satellitennetze, Internet der Dinge, autonomes Fahren, Überwachung in Medizin und Umwelt. Sowohl Menschen als auch Maschinen werden mehr und mehr drahtlos miteinander verbunden sein. Daher nimmt die Zahl der in elektronischen Geräten integrierten Antennen drastisch zu, was mit Gegenmaßnahmen gegen unerwünschte Signale und Störungen verbunden ist. Bislang werden zur Abschirmung von Elektronik Materialien auf Metallbasis verwendet. Diese sind zwar sehr sicher, aber auch sehr schwer. Außerdem können die Antennen selbst nicht abgedeckt werden, da sie dann keine Signale mehr senden können. Unser Ziel ist es, das Gewicht solcher Abschirmungen drastisch zu reduzieren, indem wir eine ultraleichte Materialklasse verwenden, die so genannten Aerogerüststrukturen. Wir werden innovative und kleine Schutzkappen entwickeln, die leicht anzubringen sind, ohne die weitere Miniaturisierung elektronischer Geräte zu behindern. Darüber hinaus wird diese neue Art von Kappen eine Frequenzselektivität ermöglichen und damit die digitale Sicherheit der Kommunikation erhöhen.

Vorteile:

  • Ultra-leichte Abdeckung gegen unerwünschte Signale
  • Erhöhung der digitalen Sicherheit und des Schutzes vor Störeinflüssen
  • Frequenzselektiv: Antennen sind schützbar
  • Sehr anpassungsfähig für spezifische Geometrien ohne Montageschnittstellen
  • Hohe Frequenzdichtigkeit
  • Breites Spektrum an Anwendungen in verschiedenen Wertschöpfungsstufen

Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der Technischen Universität Dresden
Dr. Tino Schmiel
tino.schmiel@tu-dresden.de
Institut für Materialwissenschaften der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Dr. Fabian Schütt
fas@tf.uni-kiel.de

MAS-Tech Lösungen – Smartify your component

MAS-Tech Lösungen – Smartify your component

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In der Fertigung gibt es einen großen Bedarf an ausgefeilteren Datenanalysen – ein Bedarf, der von mehreren Akteuren aus der Industrie an uns herangetragen wurde. Bei der Vorstellung einfacher Deep-Learning-Inferenzmodelle, die wir auf einem Smartphone ausgeführt haben, haben wir großes Potenzial für die Parameteroptimierung von CNC-Fräsen, die bessere Auswahl von Ausschuss bei 3D-gedruckten Teilen oder in Drehmaschinen festgestellt. In ähnlicher Weise müssen viele Daten im Weltraum verarbeitet, Raumschiffkomponenten vor dem Start am Boden getestet und/oder die gesammelten Daten am Boden analysiert werden. Dies kann durch KI-basierte Datenanalyse aller Arten von Sensoren automatisiert werden. Wir befinden uns derzeit in der Prototyping-Phase eines Bohrkopfs in einer CNC Fräse, o.ä., um die Netzwerke zu trainieren und die generische Datenplattform einzurichten. In einem zweiten Schritt will MAS-Tech den Ansatz der CNC-Sensor-Analyse auf die Telemetriedaten von ESA‘s Gaia erweitern, die (unseres Wissens) manuell verarbeitet werden; und ähnliche Anwendungsszenarien im Weltraum addressieren. Als nächstes wenden wir uns an die Kunden. Der gesamte verfügbare KI-basierte Sensormarkt, aber auch der bedienbare Markt, ist enorm und wächst rasant, insbesondere in Deutschland mit den vielen mittelständischen Maschinenbau-Unternehmen.

Benefits:

  • Generische Datenplattform
  • Holistischer Ansatz zur Sensordatenanalyse
  • Plattformunabhängig, skalierbar und anpassungsfähig
  • Verlässliche (und dokumentierte) Entscheidungen
  • Reduzierung des Aufwands für qualifizierte Fachkräfte

MAS-Tech Solutions
Maximilian Binder
binder.maximilian93@gmail.com
Amelie Erben
amelie.erben@tum.de
Severin Reiz
s.reiz@tum.de

Von der Suche nach Leben auf dem Mars bis zur Rettung von Leben auf der Erde

Von der Suche nach Leben auf dem Mars bis zur Rettung von Leben auf der Erde

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Jedes Jahr kommen 15 Millionen Babys zu früh auf die Welt und 1 Million von ihnen stirbt. Dabei hätten 75 % von ihnen hätten mit der richtigen Versorgung gerettet werden können. Die moderne Neonatalversorgung ist jedoch zu komplex und zu kostspielig, um sie für alle zugänglich zu machen. Zudem müssen einfachere, sicherere und kostengünstigere medizinische Technologien entwickelt werden, um der vermeidbaren Kindersterblichkeit ein Ende zu setzen. Ein gutes Beispiel für diesen Bedarf ist die Blutgasüberwachung,
die eine wichtige Methode zur Überwachung des Gesundheitszustands von Frühgeborenen ist. Die Methodik leidet unter erheblicher Komplexität und Sicherheitsproblemen, die ihren Nutzen einschränken. So muss die Haut zum Beispiel auf schädliche Werte erhitzt werden, und es müssen starke Klebstoffe verwendet werden, die die Haut einreißen können. Wir verwenden eine patentierte
Gassensortechnologie, die wir ursprünglich entwickelt haben, um auf dem Mars nach Anzeichen für vergangenes oder gegenwärtiges Leben zu suchen. So können wir die Blutgasüberwachung auf eine völlig neue Art und Weise durchführen. Dank der einzigartigen Eigenschaften dieses Sensors benötigt unser Prototyp weder Erhitzen noch Klebstoffe, um die Messungen durchzuführen, und kann somit eine sicherere und einfachere Überwachung der Gesundheit von Säuglingen ermöglichen.

Vorteile:

  • Gassensor für die Planetenerkundung, der in der Neonatalversorgung Verwendung gefunden hat
  • Einzigartige Merkmale ermöglichen die Beseitigung schädlicher Praktiken in herkömmlichen Lösungen
  • Es wird gezeigt, wie Raumfahrttechnologie eine einfachere, sicherere und leichter zugängliche Neonatalversorgung ermöglichen kann

Fourth State Systems
Anders Ajaxon Persson
anders@fourthstatesystems.se
fourthstatesystems.se

Space – Mission Assurance Platform

Space – Mission Assurance Platform

Space junk orbiting around earth - Conceptual of pollution around our planet (Texture map for 3d furnished by NASA -  http://visibleearth.nasa.gov/)

Weltraummüll stellt derzeit eine große Bedrohung für die Zukunft der Weltraumaktivitäten, der Zugänglichkeit und der Erforschung des Weltraums dar. Da wir zunehmend von Satelliten abhängig sind, kann Weltraummüll, wenn er nicht beseitigt wird, Schäden an Objekten im Weltraum und am Leben auf der Erde verursachen. Die Erkennung, Katalogisierung und Vorhersage von Resident Space Objects (RSO), also verbliebene Weltraum-Objekte, ist der erste Schritt zur Lösung des Problems des Weltraummülls und zur Schaffung einer nachhaltigen und zugänglichen erdnahen Umlaufbahn. Die derzeitigen technischen Möglichkeiten erlauben die Verfolgung von Objekten, die größer als 10 cm sind. Die derzeitige Auflösung der bodengestützten Weltraumüberwachungssysteme lässt jedoch 96 % der etwa 1 Million tödlichen Weltraumobjekte unerkannt, und selbst für die erkannten 4% stehen keine komplexen Metriken (Objektprofil und Fehlerstatistiken) zur Verfügung, so dass die Verfolgungsdaten operationell irrelevant sind. Digantara entwickelt ein zweigleisiges System, um die Schwierigkeiten der Weltraumaktivitäten und des Situationsbewusstseins durch die Space Mission Assurance Platform, auch bekannt als Space-MAP, zu lösen. Space-MAP wird als Komplettlösung für alle Weltraumaktivitäten dienen, deren Produkte über eine Datenrückkopplungsschleife mit multimodalen Datensätzen angeboten werden. Diese Plattform wird so leistungsfähig und anspruchsvoll wie Google Maps sein und als Grundlage für Weltraumaktivitäten und astrodynamische Forschung dienen. Mit Space-MAP kann Digantara Objekte bei Tageslicht und bei Sonnenfinsternis mit 10-fach höherer Auflösung verfolgen und damit 20x mehr Objekte erfassen.

Vorteile:

  • One-Stop-Portal für alle Raumfahrtaktivitäten
  • Gemeinsames operatives Bild durch Datenfusion unter Verwendung multimodaler Datensätze
  • Fähigkeit, RSOs mit 10-fach höherer Auflösung sowohl bei Tageslicht als auch bei Sonnenfinsternis zu verfolgen
  • Echtzeitnahe In-situ-Überwachung des Weltraumwetters

Satellitennavigation der nächsten Generation von LEO für autonome Fahrzeuge und andere moderne Anwendungen

Satellitennavigation der nächsten Generation von LEO für autonome Fahrzeuge und andere moderne Anwendungen

Autonomous vehicles driving and communicating on the highway

Nahezu jedes moderne Verkehrsmittel ist heute auf kostenlose GPS-Dienste (GNSS) angewiesen, die von den Regierungen bereitgestellt werden. Mit dem Eintritt in das Zeitalter der Autonomie wird diese Abhängigkeit noch größer. Viele Navigationsdienste basieren jedoch auf einer Architektur, die vor fast einem halben Jahrhundert entwickelt wurde, und erfüllen nicht die Anforderungen, die für einen sicheren Betrieb moderner Systeme in Bezug auf Genauigkeit, Sicherheit und Ausfallsicherheit erforderlich sind. Xona nutzt die Fortschritte des neuen Weltraumzeitalters, um Pulsar zu entwickeln: eine Konstellation kleiner, aber leistungsstarker Navigationssatelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn, die der Erde mehr als 20 Mal näher sind als GPS. Pulsar wird sichere Navigationsdienste bereitstellen, die über 100-mal stärker und 10-mal genauer als GPS sind und eine zuverlässige Positionierung von weniger als 10 cm überall auf der Erde ermöglichen. Die zum Patent angemeldete verteilte Atomuhr-Architektur von Xona ist das Herzstück von Pulsar, die es ermöglicht, Hochleistungsdienste von kleinen Satelliten aus zu ermöglichen, ohne dass große Atomuhren an Bord benötigt werden.

Vorteile:

  • Genauigkeit von weniger als 10 cm ohne externe Korrekturen
  • Über 100-mal leistungsfähiger und störungsresistenter als aktuelle GNSS
  • Sicherer, durch Verschlüsselung und Authentifizierung geschützter Dienst zur Unterstützung sicherheitskritischer Anwendungen
  • Die LEO-Kleinsatelliten-Architektur ermöglicht erschwingliche Dienste auf der ganzen Welt
  • Massives und breites Marktpotenzial: über 6 Milliarden Geräte nutzen bereits heute GNSS

Xona Space Systems Inc.
Brian Manning
info@xonaspace.com
www.xonaspace.com

Ki-Gestützte Luftbildanalyse für eine kontinuierliche Überwachung der Infrastruktur und für eine vorbeugende Wartung

Ki-Gestützte Luftbildanalyse für eine kontinuierliche Überwachung der Infrastruktur und für eine vorbeugende Wartung

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Angesichts des sich schnell ändernden Klimas und der jederzeit verfügbaren Satellitenbilder besteht sowohl die Notwendigkeit als auch die Möglichkeit, die Instandhaltung von Infrastrukturanlagen von einem intervallbasierten zu einem bedarfsorientierten Ansatz umzuwandeln. Die Innovation von HACARUS hilft dabei, diesen Übergang zu ermöglichen. Die derzeitigen Lösungen für eine KI-basierte Bildanalyse
erfordern in der Regel große, gut definierte Datensätze zur Erstellung von KI-Modellen. Darüber hinaus versagen diese oft bei der Anwendung auf reale Szenarien aufgrund der Empfindlichkeit bei Diskrepanzen zwischen den Trainingsdaten und den beobachteten Daten. Die HACARUS-Lösung stützt sich auf ein KI-Engine, die auf dem proprietären Sparse Modeling basiert und die diese Herausforderungen auf einzigartige Weise meistert: Die Kernalgorithmen ermöglichen die Erstellung hochpräziser KI-Modelle aus kleinen Datensätzen, was bedeutet, dass sie auch in der Lage ist, neue Objekte von Interesse schnell hinzuzufügen. Dies ermöglicht ein KI-System, das sich im Laufe der Zeit an Veränderungen anpassen
und einen sofortigen Überblick über den aktuellen Zustand der Anlagen aus der Vogelperspektive liefern kann. Das benutzerorientierte Design, einschließlich intelligenter Funktionen wie Heatmaps und Bounding Boxes, bietet dem Benutzer umsetzbare Erkenntnisse für intelligentere Wartungsarbeiten.

Vorteile:

  • Ermöglicht eine Verlagerung von intervallbasierter zu bedarfsorientierter Instandhaltung
  • Bietet sofortige Erkenntnisse dank eines Überblicks über die Standorte von Objekten und deren Veränderung über die Zeit
  • Ermöglicht eine Remote-Durchführung von Wartungs- und- Überwachungsarbeiten

HACARUS INC.
Adrian Sossna
adrian@hacarus.com
www.hacarus.com

Nachhaltiger Raumfahrtantrieb durch Wasser als Treibstoff

Nachhaltiger Raumfahrtantrieb durch Wasser als Treibstoff

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Wasser ist im Sonnensystem reichlich vorhanden. Wir finden es auf dem Mond, dem Mars, den Eismonden des Jupiters und auf kleineren Himmelskörpern wie Asteroiden. Wenn man bedenkt, dass Wasser ein Muss für die langfristige menschliche Präsenz im Weltraum ist und dass es für viele Zwecke wie Strahlungsabschirmung oder Energiespeicherung nutzbar ist, dann ist es auch denkbar, es als Treibstoff eines Antriebssystems einzusetzen. Als Treibstoff hat es ideale Eigenschaften: hohe Dichte, flüssiger Zustand bei niedriger Energie, unschädlich und einfach zu handhaben. Die Erhitzung des Wassers auf den Plasmazustand und dessen Expansion in einer Düse bildet eine hocheffektive, aber dennoch einfache Art des Elektroantriebs. Die hohe, erreichbare Temperatur ermöglicht eine erhebliche Einsparung an Treibstoffmasse gegenüber chemischen In-Orbit-Antriebssystemen. Der Anregung des Autors ist es, die Fortschritte in der Elektronik und Fertigung zu nutzen, um dieses bekannte Konzept im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes auf eine neue Stufe zu heben. Ältere Labordemonstratoren verwendeten sperrige und unflexible Magnetrons mit hohem Spannungseingang. Ein neuer Typ von Festkörper-Mikrowellengeneratoren ermöglicht eine leichtere Bauweise und eine hervorragende Abstimmbarkeit bei niedriger Spannung und gleichzeitig hoher Leistung. Die berührungslose und verschleißarme Erhitzung eines umweltfreundlichen Treibstoffs wie Wasser ist eine vorteilhafte Lösung in der Antriebstechnik. Die Einfachheit eines solchen Treibstoffs senkt außerdem die Risikobewertung des Systems im Allgemeinen und bei Rideshare-Missionen.

Vorteile:

  • Wasser als grüner und preiswerter
    Treibstoff
  • Einfache und langfristige Zuverlässigkeit durch berührungslose Erhitzung
  • Unkomplizierter Zulassungsprozess aufgrund der hohen Sicherheit
  • Mehr Nutzlast als bei chemischen Antriebssystemen

Christian Stampa
christian.stampa@outlook.com

Ein vielseitiger Ansatz für wolkenfreie optische Satellitendaten

Ein vielseitiger Ansatz für wolkenfreie optische Satellitendaten

ClearSky_Vision_Image

Bei der Erdbeobachtung sind Wolken und Schatten diejenigen Faktoren, die die lückenlose Aufnahme
stets aktueller Bilder am stärksten beeinträchtigen. Zwar können optische Satellitendaten täglich
abgerufen werden, jedoch lassen sich daraus nicht immer verwertbare Erkenntnisse gewinnen. Um
diese Lücken zu schließen und eine größere Menge an wolkenfreien Daten zu generieren, sind viele
identische Satellitenkonstellationen erforderlich. Dadurch wird allerdings nur die Wahrscheinlichkeit
erhöht, nutzbare Erkenntnisse zu erhalten, während die Ursache bestehen bleibt. Suboptimale Daten
können mit diesem Verfahren nicht genutzt werden und sind darüber hinaus oft schwer zu identifizieren. ClearSky Vision integriert die Daten verschiedener Raumfahrtmissionen (Sentinel-1, Sentinel-2, Landsat 8 und andere) und nutzt ein neuartiges neuronales Netz zur Vorhersage urbaner und landschaftlicher Veränderungen unter der Wolkendecke. Diese Datenfusion ist für verschiedene Satelliten wiederholbar. Dies ermöglicht das regelmäßigere und häufigere Abrufen multispektraler, wolkenfreier Satellitenbilder und Indizes, die für eine bessere Zeitreihenanalyse und Anomalieerkennung entscheidend sind. Satelliten mit verschiedenen Instrumenten und unterschiedlicher Geschwindigkeit der wiederholten Beobachtung können synergetisch verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich die besten Fähigkeiten verschiedener Satelliten miteinander verbinden.

Vorteile

  • Wolkenfreie optische Bilder mit höchster Aktualität (täglich aktualisiert)
  • Nutzung verschiedener Satelliten in einer Anwendung
  • Erschwingliche kontinuierliche Überwachung großer Gebiete
  • Äußerst vielseitiger und effizienter Datenfusionsprozess
  • Arbeiten ohne Wolkenmasken

ClearSky Vision
Morten Fjord Pedersen
mfp@clearsky.vision
Malthe Dahl Jensen
mdj@clearsky.vision
www.clearsky.vision

TOMOPLEX – Eine Sensorfolie für die Überwachung von Strukturen während des Fluges und unter Belastung

TOMOPLEX – Eine Sensorfolie für die Überwachung von Strukturen während des Fluges und unter Belastung

INNOspace_Broschuere_2020-2021-2nd DLR

Nur Wiederverwendbarkeit stellt die Wirtschaftlichkeit sicher, um Raumfahrt im Sinne des „New Space” betreiben zu können. Die mögliche Kostenersparnis wird jedoch limitiert durch Wartungsaufwände. Hinzu kommt, dass einige Fehler nur unter Belastung auftreten, jedoch bei Kontrollen im unbelasteten Fall verborgen bleiben. Ein Beispiel hierfür sind Bruchkanten, die sich im unbelasteten Zustand wieder perfekt ineinander fügen. Aktuell ist eine umfassende Installation von Messsonden zur Überwachung von Strukturen im Flug nicht praktikabel, weil die herkömmliche Messtechnik dafür zu groß und zu schwer ist. Die Problematik des erforderlichen Echtzeitmonitorings von Strukturen wird jetzt gelöst durch eine Ausführung der Sensorik als Sensorfolie zum Aufbringen auf die Oberflächen der zu überwachenden Strukturen. Es werden hierfür alternative Messverfahren und insbesondere die Elektrische Impedanz Tomographie (EIT) nutzbar gemacht, welche bisher im Bereich der Luft- und Raumfahrt unüblich ist. Die Sensorfolie ist dabei der Schaltungsträger für ein drahtloses Sensornetzwerk. Die Sensorfolie ist platzsparend und flexibel und kann auch an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden.

Vorteile

  • Kontinuierliches Echtzeitmonitoring unter Belastung während des Fluges
  • Erhöhung der Wahrscheinlichkeit für Wiederverwendbarkeit
  • Kostenreduzierung durch optimierte Wartung mit Hilfe neuartiger Analysedaten

Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Alexander Hilgarth, Prof. Sergio Montenegro
alexander.hilgarth@uni-wuerzburg.de
sergio.montenegro@uni-wuerzburg.de
www.uni-wuerzburg.de

Universität Würzburg

Kompaktes, intelligentes System für Weltraumunabhängigkeit (SISSI)

Kompaktes, intelligentes System für Weltraumunabhängigkeit (SISSI)

Metrom, Hartmannsdorf, Merlin, Smarthoch3, Smart³, Fr. Witt

In naher Zukunft wird der Aufbau lokaler Produktionsmöglichkeiten im Weltall erforderlich. Die Transportkosten und die Zeit bis zur Bereitstellung von Komponenten sind hierbei die wichtigsten Faktoren, welche die Herstellung und Reparatur vor Ort unabdingbar machen. Die bisher auf der Erde vorhandenen konventionellen Produktionsmöglichkeiten sind schwer, nicht transportabel und erfordern eine mechanische Genauigkeit der Maschinenstruktur, um die Genauigkeit am Werkstück zu erbringen. Roboter zur Bearbeitung sind nicht genau genug und bestehen aus unterschiedlichen Einzelkomponenten. Die Lösung hierfür ist die Entwicklung und Herstellung eines miniaturisierten Bearbeitungssystems auf Basis einer Parallelkinematik. Der modulare Grundaufbau sowie die inhärenten Merkmale der auf der Erde bewiesenen Funktionsweise werden neu ausgelegt, miniaturisiert gefertigt und in Betrieb genommen. Hierfür wurde SISSI geschaffen. Ein kleines Bearbeitungssystem, welches sich an die Umgebungsbedingungen anpassen kann und immer das optimale Ergebnis mit geringstmöglichem Ressourcenaufwand erzeugt.

Vorteile:

  • Mechanisch einfacher Aufbau mit Wiederholkomponenten
  • μ-genaue Präzision durch Selbstkalibrierung
  • Bearbeitung unter widrigen Umgebungen durch Staubschutz und Temperaturkompensation
  • Keine Grenzen der Bearbeitung durch Wechsel der technologischen Werkzeuge
  • Hohe Steifigkeit durch spezielle Gestellform
  • Geringer Energieverbrauch

Metrom Mechatronische Maschinen GmbH
Marcus Witt
marcus.witt@metrom.com
www.metrom.com