Potenzial: Innovation

KI-gestützte Beölungsstrategien beim Gewindeformen

KI-gestützte Beölungsstrategien beim Gewindeformen

Adaptive Sprühstrahlsteuerung zur Erhöhung von Prozesssicherheit und Werkzeugstandzeit
Reinhard Schmied, Marco Susic, Christian Donhauser ORCID Icon
Das Gewindeformen erfordert eine präzise Schmierstoffapplikation, da hohe Flächenpressungen und lokale Temperaturspitzen die Werkzeugbelastung erheblich beeinflussen. Aktuelle Sprüh- und Minimalmengenschmierungssysteme (MMS) weisen trotz etablierter Technik häufig Streuverluste, unzureichende Benetzung und instabile Tropfendynamik auf. Diese wissenschaftliche Betrachtung beinhaltet und untersucht einen integrativen Ansatz zur adaptiven Präzisionsbeölung beim Gewindeformen, der auf Computational Fluid Dynamics (CFD)-basierter Strömungsanalyse, experimenteller Validierung und Künstliche Intelligenz (KI)-gestützten Optimierungsverfahren basiert. Im Fokus stehen Tropfengröße, Strahlgeometrie, Düsenposition und Umgebungsströmung sowie deren Einfluss auf die Benetzungsintensität. Erste simulationsgestützteVoruntersuchungen zeigen das Potenzial einer datenbasierten Optimierung zur Reduktion von Benetzungsdefiziten und zur Auslegung künftiger Regelstrategien für eine ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 76-83
Immersive Digitale Zwillinge des Menschen in Industrie 4.0

Immersive Digitale Zwillinge des Menschen in Industrie 4.0

Integration physischer und kognitiver Zustände für die adaptive Produktion
Tajbeed A. Chowdhury ORCID Icon, Eric Wagner ORCID Icon, Paul Motzki ORCID Icon, Martina Lehser ORCID Icon
Der rasante Fortschritt immersiver Technologien eröffnet neue Möglichkeiten für die Mensch-Maschine-Interaktion in der Industrie. Dieser Beitrag stellt eine immersive Plattform für menschliche Digitale Zwillinge vor, die physische und kognitive Zustände in einem integrierten Modell vereint. Durch die Kombination multimodaler Sensorik, menschlicher Biomechanik, Künstlicher Intelligenz und Simulation verbessert das System Sicherheit, Ergonomie und Produktivität in der menschenzentrierten Produktion. Der Beitrag argumentiert, warum menschliche Digitale Zwillinge zu einem zentralen Baustein adaptiver Produktionssysteme werden könnten, diskutiert bestehende Grenzen der Modellierung des Menschen und skizziert industrielle Anwendungspotenziale in den Bereichen Sicherheit, Nachhaltigkeit, Ergonomie und Produktivität.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 3 | Seite 6-13 | DOI 10.30844/I4SD.26.3.1
Serious Gaming und die Energiewende

Serious Gaming und die Energiewende

Kollaborativ Wissen erzeugen und interaktiv komplexe Zusammenhänge begreifen
Janine Gondolf ORCID Icon, Gert Mehlmann, Jörn Hartung, Bernd Schweinshaut, Anne Bauer
Die Vermittlung der Komplexität und Vielschichtigkeit der Energiewende an ein breites Publikum ist eine Herausforderung. Dieser Beitrag zeigt auf, wie interaktive Serious Games auf einem Multitouch-Tisch dazu beitragen können, Zusammenhänge erfahrbar und begreifbar zu machen. Spiele und Tisch wurden in verschiedenen Gesprächskontexten eingesetzt. Diese werden hier in drei Fallvignetten dargestellt, die auf teilnehmender Beobachtung der unterschiedlichen Einsätze, situierter und gemeinsamer Reflexion basieren. Die Vignetten zeigen, wie Interaktion epistemische Prozesse anstoßen, Perspektivwechsel ermöglichen und kollektives Denken fördern kann, das für gesamtgesellschaftliche Zukunftsgestaltung notwendig ist.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 2 | Seite 62-69 | DOI 10.30844/I4SD.26.2.62
Digital Competence Lab (DCL) für die Logopädie

Digital Competence Lab (DCL) für die Logopädie

Konzeption einer Lernplattform zur Förderung digitaler Handlungskompetenzen
Anika Thurmann ORCID Icon, Antonia Weirich ORCID Icon, Kerstin Bilda, Fiona Dörr ORCID Icon, Lars Tönges ORCID Icon
Die digitale Transformation des Gesundheitswesens verändert die logopädische Versorgung nachhaltig. Smarte Technologien und Künstliche Intelligenz (KI) eröffnen neue Möglichkeiten, um die Qualität der Therapie zu sichern, Versorgungsengpässe zu adressieren und Patienten stärker in Übungsprozesse einzubinden. Gleichzeitig erweitern diese Entwicklungen das Rollenverständnis von Logopäden, die neben ihrer therapeutischen Kernaufgabe zunehmend digitale Systeme als unterstützende Werkzeuge einsetzen. Aufbauend auf einer Machbarkeitsstudie zur KI-gestützten Anwendung ISi-Speech-Sprechen im Realsetting der Parkinson-Komplextherapie (PKT) werden in diesem Beitrag zentrale Herausforderungen der Implementierung smarter Technologien skizziert.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 1 | Seite 110-118 | DOI 10.30844/I4SD.26.1.110
Mitbestimmungsdialoge zur humanzentrierten KI-Einführung

Mitbestimmungsdialoge zur humanzentrierten KI-Einführung

Dialogisches Verfahren der Entwicklung einer betriebsspezifischen Mitbestimmungspraxis
Manfred Wannöffel ORCID Icon, Fabian Hoose ORCID Icon, Alexander Ranft, Claudia Niewerth ORCID Icon, Dirk Stüter
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten regionalen Kompetenzzentrums „humAIne“ wurde mit dem Instrument der Mitbestimmungsdialoge ein Verfahren entwickelt, mit dem ein gemeinsames Verständnis über die komplexen Herausforderungen bei der Einführung von Künstlicher Intelligenz (KI) zwischen Management, Beschäftigten und Interessenvertretungen schrittweise im Dialog erarbeitet wird. Erfahrungen aus Projektpartnerbetrieben – wie Doncasters Precision Castings-Bochum GmbH (DPC) – zeigen exemplarisch auf, wie mit den Mitbestimmungsdialogen nicht nur rechtlich verbindliche Regelungen zu einer handhabbaren, betrieblich verankerten, nachhaltigen Praxis der Mitbestimmung bei KI entwickelt, sondern zugleich auch kontinuierliche Qualifizierungsprozesse für alle beteiligten Akteursgruppen im Sinne des Art. 4 und 5 des EU AI Act angestoßen werden.
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 1 | Seite 92-98 | DOI 10.30844/I4SD.26.1.92
Regulierung von humanzentrierter KI in Betrieben

Regulierung von humanzentrierter KI in Betrieben

Die HUMAINE Muster-Betriebsvereinbarung
Alexander Ranft, Fabian Hoose ORCID Icon, Claudia Niewerth ORCID Icon, Mathias Preuß, Manfred Wannöffel ORCID Icon
Die Einführung von Systemen der Künstlichen Intelligenz (KI) in Betrieben stellt neue Anforderungen an Regulierung und Mitbestimmung. Mit dem EU AI Act gelten seit 2025 verbindliche Vorgaben, die national mit dem Betriebsverfassungsgesetz (BetrVG) verknüpft werden müssen. Das regionale Kompetenzzentrum HUMAINE hat hierzu eine Muster-Betriebsvereinbarung KI (MBV KI) nach § 77 BetrVG entwickelt, die betriebliche Mitbestimmungsrechte stärkt und die europäische Regulierungspraxis praxisnah umsetzt. Flankiert durch Mitbestimmungsdialoge ermöglicht die MBV KI eine betriebsspezifische Anpassung für einen verantwortungsvollen und humanzentrierten KI-Einsatz. Der Beitrag zeigt am Beispiel ausgewählter Teile der MBV KI, wie eine Rahmen-Betriebsvereinbarung KI konkret gestaltet werden kann und diskutiert die Übertragbarkeit auch auf Betriebe ohne Betriebsrat. Die so vorgestellte MBV KI leistet einen Beitrag zur nachhaltigen, sozialpartnerschaftlich abgesicherten Gestaltung der ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 1 | Seite 14-21 | DOI 10.30844/I4SD.26.1.14
KI-Ethik im Multi-Stakeholder-Umfeld in der Radiologie

KI-Ethik im Multi-Stakeholder-Umfeld in der Radiologie

Implikationen für eine integrierte Technik- und Arbeitsplatzgestaltung
Valentin Langholf ORCID Icon, Alexander Ranft, Lena Will, Robin Denz ORCID Icon, Johannes Schwarz ORCID Icon, Majd Syoufi, Pavlos Rath-Manakidis, Marc Kämmerer, Marcus Kremers, Axel Mosig ORCID Icon, Uta Wilkens ORCID Icon, Jörg Wellmer ORCID Icon
Die Radiologie muss an der Schnittstelle mit anderen medizinischen Disziplinen unter Zeitdruck hervorragende diagnostische Qualität liefern. Künstliche Intelligenz (KI)-Anwendungen in diesem Umfeld müssen eine optimale Anomalie-Detektion in hochauflösenden, dreidimensionalen Bilddatensätze liefern und im Rahmen der Mensch-Maschine Befund-Co-Kreation den ethischen Anforderungen einer responsible AI genügen. Wir haben entlang eines komplexen Anwendungsfalls ein modulares System entwickelt, das (i) die Weiterentwicklung der Anomalieerkennung, (ii) die Erweiterung der KI-Befunde um diagnostische und therapeutische Konsequenzen, (iii) eine Metrik zur Messung der KI/menschlichen Ko-Kreation, (iv) die Analyse der Einstellung von Radiologen zur KI-Unterstützung und (v) die arbeitsplatzspezifische Implementierung von KI-Anwendungen umfasst. Alle Module werden im Hinblick auf die FUTURE-AI-Ethik-Konsenskriterien diskutiert. Dieser integrierte Technologie- und Arbeitsgestaltungsansatz kann ...
Industry 4.0 Science | 42. Jahrgang | 2026 | Ausgabe 1 | Seite 136-143 | DOI 10.30844/I4SD.26.1.136
Produktionssteuerung im All

Produktionssteuerung im All

Ein KI-gestützter Ansatz für die Industrie im Orbit
Dominik Augenstein, Lara Jovic
Eine Produktion im Weltraum, beispielsweise von Halbleitern, bietet viele Vorteile für Unternehmen. Gleichzeitig sorgen hohe Transportkosten dafür, dass genau abgewogen werden muss, welche Produktionsmaterialien man ins Weltall transportiert. Die Anwendung sogenannter Kalman-Filter ermöglicht dabei eine (Echt-Zeit) Steuerung von der Erde aus und damit eine kosteneffiziente Art der Weltraumproduktion. Mittels Machine Learning kann dieser Ansatz auch bei sehr komplexen Produktionssystemen Anwendung finden.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 6 | Seite 22-29
In-Orbit-Wartung von Satelliten

In-Orbit-Wartung von Satelliten

Adaptive Greiferplatzierung auf veränderten Komponenten dank 3D-Kamera und CAD-Modellen
Justus Rein ORCID Icon, Christian Plesker ORCID Icon, Adrian Reuther ORCID Icon, Hanyu Liu ORCID Icon, Benjamin Schleich ORCID Icon
Die Wartung von Satelliten im Orbit stellt mehrere Herausforderungen dar, da die Satellitenhardware während ihres gesamten Lebenszyklus äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Diese Einflüsse verschleißen die Komponenten und verursachen Veränderungen an ihrer physikalischen Struktur. In solchen Fällen können die Grenzen einfacher Demontage- und Remontageschritte erreicht sein, da die Greifflächen nicht mehr vorhanden oder geeignet sind. In diesem Artikel wird ein Ansatz zur adaptiven Schätzung der Greifposition bei der Demontage eines CubeSat vorgeschlagen. Die relevanten Komponenten werden mithilfe von CAD-Modellen und einer 3D-Kamera identifiziert. Die Greifpositionen werden auf der Grundlage der Geometrie des Greifers und der Punktwolke der Komponente bestimmt.
Industry 4.0 Science | 41. Jahrgang | 2025 | Ausgabe 6 | Seite 10-21 | DOI 10.30844/I4SD.25.6.10
„Unternehmerischer Mut ist die zentrale Voraussetzung“ 

„Unternehmerischer Mut ist die zentrale Voraussetzung“ 

Im Gespräch mit Jan Wörner, Direktor des Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Die Produktion verlässt die Erde. Da der Zugang zum Weltraum immer günstiger und verlässlicher wird, entwickelt sich die Idee der Fertigung im All von Science-Fiction zu einer realen Industriestrategie. Im Interview spricht Jan Wörner, der nicht nur jahrelang das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), sondern auch die European Space Agency (ESA) geleitet hat, über strategische Chancen und regulatorische Herausforderungen.
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