Human in Command

RePAIR – Remanufacturing neu gedacht

Mit dem Projekt RePAIR – "Remanufacturing mit Personalisierter Adaptiver Intelligenter Robotikassistenz" entwickelt die Hochschule Aalen ein zukunftsweisendes Konzept für die nachhaltige Aufarbeitung von Elektronikprodukten. Im Mittelpunkt steht der Einsatz hybrider Intelligenz – der Kombination aus menschlichem Know-how und künstlicher Intelligenz.

RePAIR ist im Forschungsschwerpunkt Advanced Materials and Manufacturing verankert und verbindet die Themen Digitalisierung, KI sowie Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft.

Das Projekt verfolgt drei zentrale Schritte:

• Aufbau eines Labors für robotergestützte Remanufacturing-Prozesse mit personalisierter, hybrider Intelligenz.

• Forschung an einem Hybrid-Intelligence-System, das durch dynamische Planung, KI-basierte Personalisierung und kollaborative Arbeitsteilung ein wirtschaftlich effizientes Remanufacturing ermöglicht.

• Transfer in die Lehre und Weiterbildung, um Schüler, Studierende, Unternehmen und die Öffentlichkeit für moderne Remanufacturing-Technologien zu qualifizieren.

Warum Remanufacturing?

Die industrielle Wiederaufarbeitung gebrauchter Komponenten ist ein zentraler Baustein der Kreislaufwirtschaft. Heute ist sie jedoch oft personal- und kostenintensiv, da vollständige Automatisierung kaum möglich ist. RePAIR setzt deshalb auf die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter, unterstützt durch KI, um Prozesse effizienter, flexibler und wirtschaftlich tragfähig zu gestalten.

Das Projekt RecycleBot, gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz, startete im März 2023 mit dem Ziel, die Recyclingrate von kunststoffbasierten Verpackungs- und Gewerbeabfällen deutlich zu steigern. Durch den Einsatz kollaborativer Robotik und KI-gestützter Sortierprozesse sollen Abfälle gezielt den passenden Recyclingpfaden zugeführt werden. Dies ermöglicht eine effizientere Wiederverwertung und reduziert den Verbrauch knapper Ressourcen wie Rohstoffe und Energie, die für die Produktion neuer Materialien benötigt würden. Gleichzeitig trägt das Projekt dazu bei, die Umwelt durch geringere Abfallmengen und reduzierte Emissionen zu entlasten.

Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Sortenreinheit, die für eine werkstoffliche Verwertung von höchster Bedeutung ist. Da Post-Consumer-Abfälle oft eine Mischung aus verschiedenen Kunststofftypen, Metallen und Verbundfolien enthalten, kommt in vielen Sortieranlagen eine manuelle Vor- oder Nachsortierung zum Einsatz. Genau hier setzt RecycleBot an: Im Zuge der vierten industriellen Revolution hat sich in der klassischen Automatisierung die kollaborative Mikro-Automatisierung etabliert. Neben großen automatisierten Anlagen werden kleinere kollaborative Roboter eingesetzt, die repetitive Aufgaben übernehmen und so die Effizienz der Sortierung steigern.

Durch die Fortschritte in Sensorik, künstlicher Intelligenz, Bilderkennung und die Entwicklung flexibler pneumatischer Greifer entsteht ein hochgradig anpassungsfähiges und flexibles Sortiersystem, das herkömmlichen Verfahren zur Trennung von Leichtverpackungen und Gewerbeabfällen überlegen ist. Das Projekt RecycleBot könnte somit einen entscheidenden Beitrag zu einer nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft leisten.

Weitere Details sind auf der offiziellen Website des Projekts zu finden.

Das Projekt RewitAl beschäftigt sich mit der nachhaltigen Wiederverwertung von Altkunststoffen aus Sportanlagen, insbesondere Kunstrasenflächen. Ziel ist es, umweltschonende Recyclingverfahren zu entwickeln und Alternativen wie Biokunststoffe zu erforschen.

Einige Schwerpunkte des Projekts:

• Optimierung der End-of-Life-Phase von Kunststoffbelägen in Sportstätten
• Mechanisches & chemisches Recycling zur Wiederverwertung der Materialien
• Entwicklung emissionsfreier Rückbausysteme, um Mikroplastikaustrag zu vermeiden
• Ökologische & ökonomische Bewertung der Verfahren für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft

Das Projekt wird bis 2027 durch das Land Baden-Württemberg und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) mit rund 2,2 Millionen Euro gefördert. Neben der Hochschule Aalen sind auch die Hochschulen Furtwangen und Pforzheim sowie zahlreiche Partner aus Wirtschaft, Politik und Sport beteiligt.

Mehr Details hier.

ILUSIK – Intelligente Intralogistik

Mit ILUSIK entsteht eine Lösung, die klassische Intralogistikprozesse auf den Kopf stellt. Ziel ist es, 20–30 % Kosten einzusparen, indem Waren selbstständig Informationen erfassen, mit Nutzern interagieren und dabei Daten generieren, aus denen KI weitere Optimierungspotenziale ableitet.

Die Technologie ist hochmobil und sofort einsatzbereit und das ohne aufwendige Konfiguration. Dadurch lässt sie sich flexibel in variablen Produktionsumgebungen nutzen, insbesondere in Bereichen mit hoher Variantenvielfalt und geringen Stückzahlen (high mix, low volume).

Ein zentrales Element ist die weltweit zulassungsfreie Infrarot-Datenkommunikation, die eine verzögerungsfreie und direkte Interaktion zwischen System und Anwender ermöglicht.

Ein technischer Prototyp existiert bereits. Im Projekt wird er zur Marktreife weiterentwickelt, durch Pilotanwendungen bei einem Leitkunden validiert,
mit passenden Geschäftsmodellen ergänzt und durch Marktevaluationen und Marketingmaßnahmen begleitet.

Der Marktzugang ist gesichert: Ein erfahrener Systemintegrator mit über 15 Jahren Marktpräsenz unterstützt die Einführung.

AI Hub: LLM‑basierte Codegenerierung für kollaborative Roboter

Die Hochschule Aalen entwickelt in diesem Teilprojekt eine LLM‑gestützte Schnittstelle, die natürliche Sprache direkt in ROS2‑kompatiblen Python‑Code für kollaborative Roboter übersetzt. So können Nutzer Roboter über einfache Spracheingaben steuern, ganz ohne Programmierkenntnisse.

Das System wird im Rahmen des AiHub‑Frameworks realisiert, das LLMs mit Retrieval‑Augmented Generation (RAG) kombiniert. Dadurch fließt domänenspezifisches Wissen aus technischer Dokumentation oder sicherheitsrelevanten Vorgaben in die Codegenerierung ein. Die resultierenden Steuerbefehle sind korrekt, kontextsensitiv und sicher.

Die entwickelten Module sollen später in größere Produktions‑ und Wartungsszenarien integriert werden, etwa in digitale Zwillinge, Mensch‑Roboter‑Kollaboration oder sprachgesteuerte Assistenzsysteme.

VISTA – KI‑gestütztes Wissensmanagement für die Industrie 5.0

Das Projekt VISTA entwickelt neue Ansätze für den Umgang mit Fertigungswissen in zunehmend komplexen Produktionsumgebungen. Im Mittelpunkt stehen Vision‑Language Models (VLMs), die Bild‑ und Textinformationen kombinieren, um Beschäftigte in Montage und Instandhaltung mit kontextbezogener, kognitiver Assistenz zu unterstützen. So werden Entscheidungen schneller, sicherer und fundierter.

Durch die intelligente Verknüpfung von visuellen Daten, Maschinensignalen und Sprache stärkt VISTA die Mensch‑Maschine‑Interaktion, erhöht Flexibilität und Sicherheit und macht Expertenwissen leichter zugänglich – ganz im Sinne einer menschenzentrierten Industrie 5.0.

Parallel dazu bereitet das Projekt systematisch einen Horizon‑Europe‑Antrag vor. Dazu gehören:

• Aufbau eines effizienten Projektmanagements

• Vernetzung mit europäischen Partnern aus Wissenschaft, Industrie und Sozialwissenschaften

• Entwicklung des inhaltlichen Projektkonzepts

• Erstellung des vollständigen Antrags inklusive Work Packages, Budget und Wirkungskonzept

Optional begleiten Kommunikationsmaßnahmen die europäische Sichtbarkeit des Vorhabens.

5G ++ FlexiCell Logo

Das Projekt 5G++ FlexiCell wurde seit 2022 gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und ist seit März 2025 beendet. Es hat darauf abgezielt, den Mobilfunkstandard 5G als Campus-Netz in der Fertigung einzusetzen, um Produktionskosten zu senken. Besonders für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) stellt die digitale Transformation im Rahmen von Industrie 4.0 eine große Herausforderung dar. FlexiCell hat diese Problematik adressiert , indem Lösungen entwickelt wurden, die Rüstzeiten in „high-mix low-volume“ (HMLV)-Produktionsumgebungen durch intelligente Vernetzungs- und Ortungstechnologien verkürzen.

Um die praktische Anwendbarkeit zu demonstrieren, wurden drei Fieldlab-Szenarien definiert, die gezielt auf technische Upgrades für HMLV-Fertigungen abzielen. Diese Anwendungsfälle wurden bewusst so gewählt, dass sie sich leicht auf ähnliche Produktionsumgebungen von KMU übertragen lassen und eine Generalisierbarkeit für weitere Partner ermöglichen. Das Netzwerk der assoziierten Partner wurde in diesen Prozess eingebunden – obwohl viele Unternehmen Interesse an den Lösungen haben, verfügen sie aktuell nicht über die notwendigen Kapazitäten für einen aufwändigen experimentellen Demonstrationsbetrieb.

In den Fieldlabs verfolgte das Projekt einen explorativen Ansatz, bei dem verschiedene Kommunikationsmethoden miteinander verglichen wurden. Der Fokus lag darauf, überzeugende 5G-Anwendungsfälle zu identifizieren, wobei die Bewertung stets im direkten Vergleich mit alternativen Technologien wie WLAN oder anderen Funkstandards erfolgte. Dadurch soll ein fairer und praxisnaher Technologiewettbewerb ermöglicht werden, der KMU fundierte Entscheidungsgrundlagen für ihre zukünftige Produktionsinfrastruktur bietet.

Weitere Informationen zum Projekt sind auf der offiziellen Website zu finden.

Das vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales geförderte Projekt KI Cockpit beschäftigt sich mit den zentralen Fragen von „Human in Command“ beziehungsweise „Meaningful Human Control“. Dabei geht es darum, wie KI-Systeme entwickelt werden können, in denen Mensch und Maschine effizient zusammenarbeiten und sich gegenseitig verstehen. In diesem Zusammenhang soll ein physisches „KI-Cockpit“ entstehen, das den Nutzern einen transparenten Überblick über die Systementscheidungen bietet und gleichzeitig die Möglichkeit gibt, aktiv Einfluss zu nehmen. Dadurch lassen sich soziale Risiken in den Auswirkungen der Technik reduzieren und die Akzeptanz solcher Anwendungen erhöhen.

Um eine fundierte Basis für das Konzept zu schaffen, werden zunächst Bedarf und Anforderungen durch qualitative Forschung ermittelt. Basierend darauf werden Grundlagenmodelle für „Human in Command“ entwickelt, die die Überwachung und Kontrolle autonomer KI-Anwendungen ermöglichen. In einem weiteren Schritt sollen diese Modelle durch quantitative Laborstudien validiert werden.

Ein zentrales Element des Projekts ist die Entwicklung eines Softwareframeworks für das „KI-Cockpit“. Dieses integriert die entwickelten Modelle und ermöglicht deren praktische Anwendung sowie experimentelle Überprüfung. Ergänzend dazu werden Feldstudien in drei unterschiedlichen Anwendungsbereichen durchgeführt – Human Resources, Logistik und Pflege. Durch eine Prä-/Post-Evaluation lassen sich direkte Erkenntnisse über die Wirksamkeit der Ansätze gewinnen.

Um die entwickelten Konzepte über einzelne Branchen hinweg nutzbar zu machen, erfolgt ein cross-domäner Peer-Learning-Prozess. So können die gewonnenen Einsichten übertragen und allgemeine Handlungsvorgaben für die Entwicklung, Einführung und den Betrieb eines KI-Cockpits abgeleitet werden. Weitere Details zum Projekt sind auf der offiziellen Website zu finden.

Die Carl-Zeiss-Stiftung unterstützt seit vielen Jahren Junior- und Stiftungsprofessuren in verschiedenen Programmen. Die geförderten Forscher*innen nehmen eine besondere Rolle im Wissenschaftssystem ein, da sie mit ihrer Expertise neue Impulse setzen und innovative Entwicklungen vorantreiben können. Oft fehlen jedoch die finanziellen Mittel, um solche Vorhaben schnell und effektiv umzusetzen. Mit dem Programm Prisma bietet die Stiftung eine unbürokratische Lösung, um Professor*innen gezielt zu fördern. Das Programm ist bewusst breit angelegt und unterstützt nicht nur Forschung und Lehre, sondern auch Maßnahmen, die den Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in die Wirtschaft erleichtern oder zur Vermittlung von Wissenschaft und Forschung in der Gesellschaft beitragen.

Eine der geförderten Professorinnen ist Doris Aschenbrenner, die seit dem Sommersemester 2021 die Carl-Zeiss-Stiftungsprofessur für Digitale Methoden in der Produktion an der Hochschule Aalen innehat. Nähere Informationen sind hier zu finden.

Hier geht es zur Seite der KI-Werkstatt Mittelstand der Hochschule Aalen.