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Elektroniksysteme für den Digitalen Wandel

Der Megatrend Digitalisierung und die damit verbundene Geschwindigkeit der Veränderungen stellen eine große Herausforderung für viele Unternehmen dar. Dies erfordert neue Geschäftsmodelle und neue Technologien. Die vier Leitprojekte in LZE-Phase II spannen fachlich einen kompletten Bogen zur Realisierung des Digitalen Wandels mit Hilfe komplexer Elektroniksysteme: Für verlustarmes Schalten werden grundlegende Materialien und Bauelementtechnologien entwickelt, um z.B. durch geringeren Energieverbrauch und höhere Leistungsfähigkeit die technischen Anforderungen, die sich durch eine umfassende Digitalisierung ergeben, überhaupt erfüllen zu können.

Leistungselektronik

Die Energieversorgung der Zukunft lässt sich ohne moderne leistungselektronische Komponenten und Systeme nicht realisieren. Beispiele sind hocheffiziente Leistungswandler, Speichersysteme, die Netzanbindung regenerativer Energiequellen, Hochleistungsschalter für die Hochspannungsgleichstromübertragung, Komponenten für Gleichstromnetze in Gebäuden oder Managementsysteme für lokale Subnetze. Auch im Bereich der Antriebstechnik, etwa für Elektrofahrzeuge, ist Leistungselektronik wesentlicher Bestandteil von elektrischen Antriebseinheiten, Speichersystemen, Bordnetzen und Ladeinfrastruktur.

Im nächsten Schritt ermöglichen intelligente leistungselektronische Hardware-Komponenten umfassende Aussagen sowie eine neuartige, aktive Regelung des Gesamtsystems. Unterstützt wird dies durch signifikant verbesserte Kommunikationstechnologien für IoT-Knoten in Personal Area Networks, die sich durch eine hohe Reichweite, Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit auszeichnen. Im Anwendungsbereich schließlich wird die optimierte Einbindung manueller Fertigungsschritte in komplexe digitalisierte Produktionsabläufe durch kognitive Handwerkzeuge betrachtet.

Low-Power-Elektronik

Energieeffizienz ist im Kontext von stromnetzunabhängigen Systemen die aktuell wichtigste Herausforderung in der Elektrotechnik. Dies trifft insbesondere für die täglichen elektronischen Begleiter (“Wearables”) zu. Gerade in den Consumer-Anwendungsbereichen Sport und Gesundheit sind Lösungen zur Reduktion des Energieverbrauchs höchst gefragt. Gleiches gilt im industriellen Umfeld. Beispiele sind Cyber-Physikalische-Systeme (Industrie 4.0), die von energiesparenden Schaltungen genauso profitieren, wie von energieeffizienten Kommunikationsprotokollen.

Mit dem LZE hebt die FAU ihre gemeinsame Forschungsstrategie mit den lokalen Fraunhofer-Instituten auf eine neue Ebene.

Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger, Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

Diese Technologiefelder sind hochgradig relevant für die fünf Anwendungsbereiche mit größtem wirtschaftlichem Potential für den Standort Deutschland: Energieeffizienz, intelligente Stromnetze, Medizintechnik, Elektromobilität und Industrie 4.0.
Die Pilot- und Leitprojekte des LZE demonstrieren die umfassende Forschungskompetenz am Standort und erarbeiten innovative Lösungen für industrierelevante Fragestellungen.
Zudem entwickelt das LZE mit Partnern neue Modelle zur strategischen Forschungskooperation sowie für die Förderung von Nachwuchs, wie das ENETLZE-Programm für High Potentials aus Universität, außeruniversitärer Forschung und Industrie.

Projekte Phase II

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