Praxisbeispiel: Innovation – Innovative Drohnenschwärme – Von der Natur inspiriert bis zur Notfallanwendung
Uni Augsburg
Die faszinierende Welt der Tiere hat schon oft als Inspirationsquelle für technische Neuerungen gedient. Besonders das beeindruckende Verhalten von Vogel-, Fisch- und Insektenschwärmen hat Forscher aufhorchen lassen. Trotz des zunehmenden Verständnisses der Prinzipien des natürlichen Schwarmverhaltens durch langjährige Forschung sind die Anwendungsmöglichkeiten in technischen Systemen noch weitgehend unentdeckt. An der Universität Augsburg erforscht Prof. Dr. Wolfgang Reif mit seinem Team am Institut für Software & Systems Engineering (ISSE), wie das Schwarmverhalten von fliegenden Drohnen genutzt werden kann.
Ein eindrucksvolles Experiment auf dem Monitor von Dr. Oliver Kosak, einem Fachexperten für Selbstorganisierende Systeme, zeigt sich als eine Fläche aus farbigen Punkten. Diese Punkte beginnen sich zu bewegen und formen anfängliches Chaos in beeindruckende Muster. Die Flugformationen der Punkte spiegeln die Olympischen Ringe wider und erinnern an die Drohnenshow bei den Olympischen Spielen 2021 in Tokio. Diese visuelle Darbietung verdeutlicht den hohen Aufwand, der in die Planung und Koordination solcher Flugshows fließt.
Die faszinierende Welt der Tiere hat schon oft als Inspirationsquelle für technische Neuerungen gedient. Besonders das beeindruckende Verhalten von Vogel-, Fisch- und Insektenschwärmen hat Forscher aufhorchen lassen. Trotz des zunehmenden Verständnisses der Prinzipien des natürlichen Schwarmverhaltens durch langjährige Forschung sind die Anwendungsmöglichkeiten in technischen Systemen noch weitgehend unentdeckt. An der Universität Augsburg erforscht Prof. Dr. Wolfgang Reif mit seinem Team am Institut für Software & Systems Engineering (ISSE), wie das Schwarmverhalten von fliegenden Drohnen genutzt werden kann.
Ein eindrucksvolles Experiment auf dem Monitor von Dr. Oliver Kosak, einem Fachexperten für Selbstorganisierende Systeme, zeigt sich als eine Fläche aus farbigen Punkten. Diese Punkte beginnen sich zu bewegen und formen anfängliches Chaos in beeindruckende Muster. Die Flugformationen der Punkte spiegeln die Olympischen Ringe wider und erinnern an die Drohnenshow bei den Olympischen Spielen 2021 in Tokio. Diese visuelle Darbietung verdeutlicht den hohen Aufwand, der in die Planung und Koordination solcher Flugshows fließt.
Drohnenschwärme in Krisensituationen
Eine weitere vielversprechende Anwendung betrifft den Einsatz von Drohnenschwärmen in Notfallsituationen. Insbesondere nach Chemieunfällen könnten sie präzise bestimmen, in welche Richtung giftige Dämpfe sich bewegen. Wetterstationen, die die genaue Windrichtung messen könnten, sind oft zu weit entfernt, um die genauen Auswirkungen der Wetterbedingungen auf die Dämpfausbreitung zu ermitteln. Drohnenschwärme könnten als koordinierte Einheit agieren, um kritische Entscheidungen zu treffen und so beispielsweise die Position mit der höchsten Gaskonzentration zu ermitteln.
Effizienzsteigerung durch selbstorganisierte Drohnenschwärme
Um den Aufwand für derartige Projekte zu minimieren, widmet sich der Lehrstuhl für Softwaretechnik einem Forschungsprojekt, das von der DFG unterstützt wird. Hierbei werden selbstorganisierende Systeme erforscht, bei denen die Drohnen nicht mehr einzeln gesteuert werden müssen. Stattdessen interagieren sie miteinander, um gemeinsame Ziele zu erreichen, ohne externe Impulse zu benötigen. Inspiriert von Schwärmen in der Tierwelt, die in der Biologie bereits lange untersucht werden, eröffnen sich durch diese Erkenntnisse nicht nur Einblicke in physikalische Prozesse, sondern auch Anwendungen im Bereich der Informatik. Das Forschungsteam der Universität Augsburg konnte Regeln aus der Simulation von Drohnenschwärmen übernehmen. "Die einzelnen Individuen im Schwarm streben danach, beieinander zu bleiben. Dazu orientieren sie sich an ihren Nachbarn, versuchen ähnlich zu fliegen, eine ähnliche Geschwindigkeit beizubehalten und gleichzeitig Kollisionen zu vermeiden", erklärt Professor Reif.
Brücke zur Schwarmforschung: Einsatz von Drohnenteams
Einzeldrohnen sind im Alltag für Aufgaben wie Paketzustellung und Inspektion von Industrieanlagen im Einsatz. Obwohl einige Anwendungen wie Lightshows existieren, sind am Himmel bisher keine Drohnenschwärme zu sehen. Laut Kosak liegt dies vor allem daran, dass weitere Forschung für die Steuerung notwendig ist. Gemeinsam mit Dr. Constantin Wanninger, der die Flugrobotik-Abteilung am ISSE leitet, wird die praktische Drohnenforschung in einer Flugarena umgesetzt. Dabei werden die aus Simulationen gewonnenen Techniken auf reale Drohnen übertragen. Kosak betont, dass diese Techniken bei realen Systemen funktionieren können, wenn auch noch nicht so nahtlos wie in der Simulation. Erste Feldversuche haben bereits stattgefunden, bei denen Drohnen im Schwarm ein Glasfaserkabel zur Temperaturmessung mehrere Meter über dem Boden hielten. Dies ermöglicht ein vielseitiges, mobiles Messinstrument in der Höhe.
Kontakt
Universität Augsburg Institut für Software & Systems Engineering
Herrn Prof. Dr. Wolfgang Reif
Institut für Software & Systems Engineering, Institutsdirektor
Universitätsstr. 6a
86159 Augsburg
+49 821 598-2174
+49 821 598-2479
reif@isse.de
https://www.uni-augsburg.de/de/fakultaet/fai/isse/
Institut für Software & Systems Engineering, Institutsdirektor
Universitätsstr. 6a
86159 Augsburg
+49 821 598-2174
+49 821 598-2479
reif@isse.de
https://www.uni-augsburg.de/de/fakultaet/fai/isse/
Angebote, Projekte und Experten der Uni Augsburg für Unternehmen
Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Projektbeispiele des Lehrstuhl für Production & Supply Chain Management
Die Zusammenarbeit mit Unternehmen ist für den Lehrstuhl ein wichtiges Instrument, um Forschungsergebnisse in die Praxis zu transferieren und neue Forschungsfragen aufzuwerfen. Gemeinsam mit den Praxispartnern entwickelt der Lehrstuhl PSCM innovative, methodisch fundierte und nachhaltige Lösungen aus den Bereichen „Production Management“, „Supply Chain Management“ und „Resource Management“. ... mehr
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Expertise Forschungspartner vor Ort – Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung an der Universität Augsburg
Das Anwenderzentrum unterstützt den Technologie- und Wissenstransfer, insbesondere der Institute für Physik (IfP) und Materials Resource Management (MRM) in die Industrie, Gesellschaft und Wirtschaft. Um diese Ziele umfassend zu erreichen, gliedert sich das AMU in die zwei wissenschaftlichen Bereiche „Auftragsanalytik und Engineering (AAE) & Projekte“ und „MINT_Bildung“. ... mehr
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Angebot Innovation – Digitaler Hallenrundgang KI in der Produktion
Den Kern des gesamten Produktionsnetzwerkes bildet eine technologische Forschungsinfrastruktur, welche ein verteiltes, modulares und selbstorganisierendes Produktionsnetzwerk in industriellem Maßstab umsetzt. ... mehr
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Expertise Forschungspartner vor Ort – Lehrstuhl Production & Supply Chain Management
Bei Ressourceneffizienz haben Unternehmen oft technische Lösungen im Fokus: Oft können aber über organisatorische Verbesserungen und die Gestaltung des Produktionsprozesses und zielgerichtetes Ressourcenmanagement große Ressourceneffizienzpotenziale erschlossen werden. Diesen Fragestellungen widmet sich der Lehrstuhl Production & Supply Chain Management der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Augsburg. ... mehr
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Expertise Innovation – Prof. Dr. Elisabeth André – Universität Augsburg, Lehrstuhl für Menschzentrierte Künstliche Intelligenz
Die Augsburger Wissenschaftlerin Prof. Dr. Elisabeth André ist eine führende Wissenschaftlerin zum Thema Mensch-Maschine-Interaktion und Leibniz-Preisträgerin. Als acatech-Akademiemitglied berät sie künftig Politik und Gesellschaft in technikwissenschaftlichen und technologiepolitischen Fragen der Zukunft. ... mehr
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Angebot Ressourceneffizienz – Effiziente Supply Chains und Kreislaufsysteme
Der Lehrstuhl für Production & Supply Chain Management forscht an energie- und ressourceneffizienten Produktionsprozessen, Produkten und Materialien. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe "Resource Lab" des Instituts für Materials Resource Management entsteht ein einzigartiges Forschungsumfeld für Nachhaltigkeit im Bereich der Betriebswirtschaftslehre, Wirtschaftsinformatik, Wirtschaftsingenieurwesen und anderen verwandten Disziplinen. ... mehr
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Angebot Ressourceneffizienz – Angebote der Professur für Wirtschaftsingenieurwesen
Der Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen des Instituts für Materials Resource Management (MRM) schafft die einmalige Verbindung von Ingenieurwissenschaften einerseits und Wirtschaftswissenschaften andererseits. In Zeiten der Ressourcenknappheit bereitet er die Absolventen auf die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts vor. ... mehr
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Expertise Forschungspartner vor Ort – Institut für Materials Resource Management (MRM)
An der Uni Augsburg am Institut für Materials Resource Management (MRM) haben sich Material-, Wirtschaftswissenschaftlern und Ressourcenstrategen zusammengeschlossen. Gemeinsam arbeiten sie daran, das Potenzial neuer Produkte und Technologien für Ressourceneffizienz in einem möglichst frühen Stadium vorherzusagen. Ziel ist die Entwicklung und ökologisch effiziente Umsetzung strategischer, regenerativer Funktionsmaterialien, Prozesse, Produkte und Technologien. ... mehr
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Angebot Innovation – Materialien in der Kreislaufwirtschaft
Im Zentrum der Forschung steht die Wechselwirkung zwischen Festkörpern und Fluiden, v.a. zwischen Material und Umwelt, im abfallwirtschaftlichen und insbesondere im recyclingtechnischen Kontext ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Dr. Volker Zepf
Neben der universitären Arbeit am Institut für Material Resource Management (MRM) leitet er das Institut Dr. Volker Zepf, Geographie, Ressourcenstrategie & Kreislaufwirtschaft. Hier bietet er Beratungen, Vorträge und Workshops zu Rohstoffen und der Nutzung von Ressourcen an. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Projekt zur Identifizierung von Neodym-haltigen Produkten für das Recycling von Seltenen Erd-Elementen
Das Projekt widmet sich der Identifizierung von Recycling-Produkten, die bedeutende Mengen an Neodym enthalten, einem kritischen Rohstoff aus den Seltenen Erd-Elementen (SEE). Die Ergebnisse der Studie verdeutlichen die Komplexität und Vielfalt des Recyclingprozesses für SEE und betonen die Notwendigkeit weiterer Forschung, um die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Rückgewinnung von Neodym zu ermöglichen. ... mehr
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Angebot Innovation – Neues KI-Zertifikat für Auszubildende
Das KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg bietet einen zertifizierten Kurs zu Künstlicher Intelligenz für Auszubildende an. Er gibt den jungen Menschen einen Einstieg in das Thema KI in der Produktion. Der erste Lehrgang startete Mitte November. Die Inhalte werden teils online gelehrt, teils ganz praktisch im KI-Erlebnisraum „Halle 43“ vermittelt. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Projektverbund ForCYCLE II – für mehr Ressourceneffizienz in der bayerischen Wirtschaft
Zur Förderung effektiver Wiedergewinnungsverfahren und Recyclingtechnologien hat das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz den Forschungsverbund ForCYCLE ins Leben gerufen und finanzierte nun ein weiteres Mal die Arbeiten der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bayerischer Universitäten und Forschungseinrichtungen mit knapp drei Mio. Euro für eine Laufzeit von drei Jahren (2019-2021). ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Prof. Dr. Marcus Wagner
Im Jahr 2014 folgte Prof. Dr. Marcus Wagner einem Ruf an die Universität Augsburg und ist seit Oktober Inhaber des Lehrstuhls für BWL, Innovation und internationales Management. Insbesondere an der Schnittstelle zum Innovationsmanagement ist Nachhaltigkeitsmanagement dort ein Arbeitsschwerpunkt, unter den auch das Thema Ressourceneffizienz fällt. Für ihn sind Wissen und Entrepreneure in der Führung eines Unternehmers die Grundlage für radikale Innovationen die eine nachhaltige und ressourceneffiziente Entwicklung fördern. ... mehr
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Expertise Forschungspartner vor Ort – Institut für Software & Systems Engineering an der Universität Augsburg
Die Kernkompetenzen des Instituts für Software & Systems Engineering (ISSE) an der Universität Augsburg liegen sowohl in den Bereichen „Sichere Systeme“ und „Selbstorganisierende Systeme“ als auch in der Einwicklung „eingebetteter Systeme“ und der „Robotik“. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – ForChange – Forschung zu Nahrungsmittel- und Rohstoffspekulation
Prof. Dr. Andreas Rathgeber vom Institut für Materials Resource Management (MRM) untersucht im Forschungsprojekt "Märkte für Menschen" im Rahmen des Forschungsverbundes ForChange die Ursachen von Preisexplosionen bei Nahrungsmitteln und Rohstoffen, wobei die Faktoren wie Ernteausfälle, Energiegewinnung aus Nahrungsmitteln, Änderungen im Konsumverhalten und Spekulationen an den Finanzmärkten analysiert werden. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Dr. Jens Soentgen
Seit 2002 ist Dr. Jens Soentgen wissenschaftlicher Leiter des Wissenschaftszentrums Umwelt der Universität Augsburg und treibt die interdisziplinäre Umweltforschung für einen zukunftsfähigen Umgang mit Stoffen, Materialien und Energie voran. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Prof. Dr. Siegfried Horn
Als Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik II hat sich Prof. Dr. Siegfried Horn nicht nur der angewandten Materialforschung verschrieben, sondern eine Vielzahl an interdisziplinären, sehr anwendungsorientierten Einrichtungen initiiert oder deren Gründung aktiv unterstützt: Er ist geschäftsführender Direktor des Instituts für Materials Resource Management, Sprecher des „Augsburg Center of Innovative Technologies (ACIT)“, Mitglied des Universitätsrats der Universität Augsburg, Vorstandsmitglied im Anwenderzentrum Material und Umwelt sowie stellvertretender Vorsitzender des Arbeitskreises Kohlenstoff und Mitglied im Vorstand des Spitzenclusters MAI Carbon. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Dr. Andrea Thorenz
Dr. Andrea Thorenz leitet die interdisziplinären Projekte des Resource Lab, die anwendungsorientierte Forschungsgruppe des Instituts für Material Resource Management der Universität Augsburg. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Prof. Dr. Bernd Wagner
Echte Innovationen im Management sind eher selten. Noch seltener sind Management-Innovationen, die so erfolgreich sind, dass sie zum neuen Industriestandard werden. Prof. Dr. Bernd Wagner, bis 2007 Professor für Betriebswirtschaftslehre an der Universität Augsburg, ist einer der wenigen, dem es gelang, mit einem neuen Management-Ansatz ökonomisches Denken zu prägen. ... mehr
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Angebot Ressourceneffizienz – Hands-on-Materials: Studierende unterstützen Ihr Unternehmen im Abfallmanagement!
Gemeinsam mit dem Resource Lab des Instituts für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg führt die IHK Schwaben das „Hands on Materials-Seminar“ durch. Masterstudierende des Wirtschaftsingenieurwesens werden Ihre unternehmensspezifischen Fragestellungen im Seminar lösungsorientiert umsetzen. So soll vor allem das Themengebiet des Abfallmanagements näher beleuchtet werden und anwendungsorientierte Lösungen erarbeitet werden. ... mehr
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Expertise Forschungspartner vor Ort – Resource Lab
Das Resource Lab versteht sich als wesentlichen Baustein der Vernetzungsstrategie der Universität Augsburg. Es verbindet ingenieur-, natur- und wirtschaftswissenschaftliche Lehrstühle, kooperiert mit inner- und außeruniversitären Forschungszentren und Forschungseinrichtungen sowie Ministerien, Industrieunternehmen und Stiftungen. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Prof. Dr. Axel Tuma
Prof. Dr. Axel Tuma arbeitet seit 20 Jahren als Wirtschaftsingenieur an der Konzeption von betrieblichen Umweltinformations- und Kreislaufwirtschaftssystemen. Der Fachmann für Produktion und Supply Chain Management ist gefragter Partner in zahlreichen Forschungs- und Praxisprojekten. ... mehr
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Angebot Innovation – Der Fingerabdruck des Materials – schnell und sicher prüfen mit KI
Mit sensAI, entwickelt von Forschern am KI-Produktionsnetzwerk der Universität Augsburg, wird die Materialprüfung in der Produktion dank KI-basierter, zerstörungsfreier und kosteneffizienter Methoden revolutioniert. Unterstützt von der Universität Augsburg und dem KI-Produktionsnetzwerk planen die Forscher die Gründung eines Unternehmens, um diese Technologie weiterzuentwickeln. ... mehr
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Praxisbeispiel: Innovation – ForDigitHealth – Forschung zu digitalem Stress
Vier Jahre lang haben die Universitäten Augsburg, Bamberg, Erlangen-Nürnberg, München (LMU) und Würzburg in einem gemeinsamen Forschungsverbund zum gesunden Umgang mit digitalen Technologien und Medien geforscht. ForDigitHealth präsentiert seine Ergebnisse sowohl in wissenschaftlichen Publikationen wie auch einem verständlichen Online-Wegweiser für die Öffentlichkeit. ... mehr
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Angebot Ressourceneffizienz – Identifikation kritischer Rohstoffe und Erarbeitung von Handlungsempfehlungen zur Umsetzung einer ressourceneffizienten Produktion
Der Lehrstuhl Production & Supply Chain Management hat in Zusammenarbeit mit dem Resource Lab der Universität Augsburg und namhaften Technologieunternehmen mit Unterstützung der „Deutschen Bundesstiftung Umwelt“ einen Leitfaden zur Umsetzung nachhaltiger Ressourcenstrategien in Unternehmen entwickelt. ... mehr
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Expertise Ressourceneffizienz – Prof. Dr. Andreas Rathgeber
Andreas Rathgeber, Professor an der mathematisch-naturwissenschaftlich-technischen Fakultät der Universität Augsburg, ist einer der wenigen Experten, die sich mit Rohstoffmärkten intensiv beschäftigen. Seine Expertise ist deswegen auch bei der Deutschen Rohstoffagentur gefragt. ... mehr
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Angebot Innovation – Das KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg
Nachhaltig, resilient und menschzentriert: Gestalten Sie mit dem KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg die Produktion der Zukunft. Unsere Expertinnen und Experten arbeiten schon jetzt gemeinsam mit Unternehmen an KI-Lösungen für aktuelle Herausforderungen. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Wie Unternehmen durch Kunststoffrecycling sparen können
Plastikabfall ist ein wichtiges Thema in der aktuellen Nachhaltigkeitsdiskussion. Auch bei Unternehmen fallen zahlreiche Plastikabfälle in Form von Folien, Tüten, Kisten und Füllmaterialien an. Einiges davon ist schwer zu vermeiden, aber eine gute Eigenschaft von Kunststoffen ist, dass sie sich sehr gut recyceln lassen. Allerdings nur, wenn sie sortenrein vorliegen. Gemeinsam mit Studierenden der Universität Augsburg hat Airbus Helicopters in einem vorbildlichen Projekt gezeigt, dass sich das bessere Sortieren der Plastikabfälle für Unternehmen auch rechnen und einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten kann. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Kommunale Abfallvermeidung
Die Entwicklung eines Leitfadens für kommunale Abfallvermeidungskonzepte ist das Ziel einer Studie, welche vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit gefördert wird. Die Studie wird vom Resource Lab der Universität Augsburg in Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Umwelt durchgeführt. Außerdem sind die Städte Augsburg und München beteiligt. ... mehr
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Praxisbeispiele aus dem Bereich Innovation – Diese Unternehmen zeigen wie es geht
Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften – Drucken und dabei Umweltschutz praktizieren?
Druckereien können umweltfreundlich sein: Die Mayer & Söhne Druck- und Mediengruppe GmbH & Co. KG integriert Nachhaltigkeit in die Unternehmenskultur und hat das Ziel, alle Produktionsprozesse nachhaltig und umweltschonend zu gestalten. ... mehr
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Praxisbeispiel: Ressourceneffizienz – Ökologische Holz-Hybridbauweisen für den Geschossbau
Die Themen „Nachhaltigkeit“ und „Ressourceneffizienz“ rücken verstärkt in den Fokus oder sind schon längst ein Forschungsschwerpunkt. Aus diesem Anlass ist am Institut für Holzbau eine Projektidee entstanden, welche klassische Deckenbauweisen mit den klimaschädlichen Baustoffen Zement und Stahl durch leistungsfähige und ökologische Hybridkonstruktionen aus Holz und Calciumsulfat ersetzen soll. ... mehr
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Praxisbeispiel: Innovation – CAD und PLM meets Virtual Reality
Encad consulting GmbH ist seit 1998 als Berater und Umsetzer verschiedenste Industriezweige in den Bereichen CAD, 3D-Visualisierung und passgenaue IT-Systeme tätig. Lernen Sie das Unternehmen am Technologietransfer-Kongress 2023 kennen. ... mehr
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