Entwicklung eines MEMS basierten Ionenmobilitätsspektrometers für die Detektion flüchtiger organischer Stoffe (EMSIg)
Projektlaufzeit: 01.06.2024-31.058.2027
In der Umweltanalytik, Medizintechnik, Produktions- und Sicherheitstechnik sowie in vielen anderen Lebens- und Arbeitsbereichen ist die Detektion leicht flüchtiger organischer Komponenten, so genannter VOCs (volatile organic compounds) bei geringen Konzentrationen erforderlich. Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung derartiger Substanzen und Substanzgemischen eignen sich Messverfahren auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS). Diese Art von Geräten ist bereits erfolgreich in verschiedenen Bereichen etabliert, wie beispielsweise bei der Sprengstoff- und Drogendetektion an Flughäfen.
Der wachsende Bedarf an kleinen und tragbaren Gasmesssystemen kann durch heutige Technik nicht bedient werden. EMSIg baut auf einer chipbasierten IMS-Komponente auf und kann durch die Nutzung von Halbleitertechnologien sowohl die künftigen technischen Anforderungen bezüglich Miniaturisierung und Funktionalität abdecken als auch die Fertigung in großen Stückzahlen ermöglichen.
Die Überwindung der aktuell bestehenden Herausforderungen verspricht zukunftsrelevante und wirtschaftlich attraktive Märkte anzusprechen. Dafür hat sich innerhalb des Freistaats Sachsens ein Konsortium aus renommierten wissenschaftlichen Einrichtungen (ZAFT e.V., Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme) und Firmen (dresden elektronik ingenieurtechnik gmbh, STEP Sensortechnik und Elektronik Pockau GmbH, GRAUPNER medical solutions GmbH) zusammengetan. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die grundlegenden Komponenten zu entwickeln, in ein System zu integrieren und die Leistungsfähigkeit anhand von realistischen Anwendungsbedingungen zu untersuchen. Dieses innovative System soll am Projektende in der Lage sein, organische Luftbestandteile kontinuierlich zu detektieren, zu analysieren und selbst in sehr geringen Konzentrationen zu quantifizieren. Gleichzeitig sollen diese zukünftigen Geräte mobil, kostengünstig und energieeffizient im Betrieb sein.
Die Basis des FuE-Verbundprojekts EMSIg bildet eine chipbasierte Komponente des Fraunhofer IPMS. Dieser Chip kombiniert einen miniaturisierten Ionenfilter und -detektor auf kleiner Baugröße und dient als Ausgangspunkt für die Umsetzung als portables Ionenmobilitätsspektrometer. Zusammen mit dem ZAFT wurden in einem vorgelagerten Forschungsprojekt essenzielle Komponenten zum Betrieb des Chips entwickelt. Diese Aktivitäten werden im aktuellen EMSIg-Vorhaben mit Dresden Elektronik ausgebaut und sollen einen Entwicklungsstand erreichen, der die Grundlage für eine produktorientierte Weiterentwicklung darstellt. Die Firmen STEP und Graupner bringen ihre Expertise bezüglich der Anwendung ein und bereichern das Vorhaben durch industriegetriebene Entwicklungsarbeiten und Erfahrungen bei der Vorentwicklung von neuen Produkten.
STREAM - Secured traffic data for reliable and efficient automated mobility
Projektlaufzeit: 01.01.2024 – 31.12.2025
Schlagworte wie Intelligente Verkehrssysteme (Intelligent Transport Systems - ITS), vernetzte und kooperative Verkehrssysteme (C-ITS) sowie vernetzte kooperative automatisierte Mobilität (Cooperative Connected automated Mobility - CCAM) sind im Rahmen der Digitalisierung des Verkehrs sowie der Mobilitätswende in aller Munde. Vernetztes Fahren zählt zu den „Enablern“ für automatisierte Mobilität. Eine bisher ungelöste Problemstellung, die sich hieraus ergibt, ist, dass ohne sichere und vertrauenswürdige Kommunikation sowie Daten und Informationen kein C-ITS und CCAM möglich sein wird. Nur vertrauenswürdig bereitgestellte Informationen können von Verkehrsteilnehmenden als sicher eingestuft und zur aktiven Beeinflussung des Verhaltens bzw. der automatisierten Fahrfunktion genutzt werden.
Gesamtziel des Projekts STREAM ist der Aufbau einer vollständigen Technologiekette zur Erstellung und Übertragung vertrauenswürdiger Informationen von der Infrastruktur (intelligente Kreuzung und Strecke) an vernetzte Verkehrsteilnehmende. Die von diesem Projekt abgedeckten Bereiche sind Erkennung, Cybersicherheit, Piloten in städtischen und ländlichen Umgebungen sowie Verfahren des produktiven Betriebs. Das international übergeordnete Ziel ist dabei die Harmonisierung der Infrastruktur für vertrauenswürdige und zuverlässige Daten und Kommunikation in Deutschland und Tschechien. Dabei wird die Kommunikation über eine sogenannte Public Key Infrastruktur (PKI) abgesichert und die Nachrichten über Signaturen geprüft. Ereignisse innerhalb der Daten und Informationen werden durch eine Anomalieerkennung detektiert und erfasst. Für Infrastrukturbetreiber sollen so im Zuge des Projekts die Voraussetzungen für PKI-Level2-ready in Synchronisation mit der nationalen und internationalen PKI geschaffen werden.
Der Großteil der Motivation liegt bei den Projektpartnern im Aufbau und der Validierung eines Pilotsystems, bei denen die Infrastruktur ein Ereignis automatisiert erkennt und diese Informationen auf konsistente und vertrauenswürdige Weise an herannahende Fahrzeuge über Car2X-Vernetzung weiterleitet.
Bei der Implementierung von C-ITS und CCAM wurde der Bereich der vertraunswürdigen Daten und Information bislang leider vernachlässigt. Hier liegt eine Chance für sächsische Unternehmen sowie F&E-Einrichtungen, da die hierzu notwendigen Technologien und Standards gerade erst verfügbar werden und ein Zusammenwirken verschiedener Entwicklungszweige und Branchen erforderlich ist. Außerdem ist eine länderübergreifende Harmonisierung und Zusammenarbeit erforderlich, wodurch sich Grenzregionen als Vorreiter etablieren können.
