Das Konzept "ArtIFARM - Artificial Intelligence in Farming" stellt Lösungswege für die Landwirtschaft vor, um Pflanzenschutzmittel via Smart Farming effektiver einzusetzen und die CO2-Bilanz der landwirtschaftlichen Betriebe zu verbessern.

Ziel von ArtIFARM ist die Vernetzung aller Akteure in der definierten Region zur Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit. Dazu werden drei Umsetzungsfelder definiert: 1. Intelligentes Feld-Aussaatmanagement; 2. Intelligentes Maschinen- und Lagerkapazitäts-Sharing und 3. Intelligente Beschaffungs- und Vertriebsgemeinschaften. Damit liefert ArtIFARM nicht nur einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung von Herbiziden, Pestiziden und Dünger, sondern verbessert zusätzlich die ökologischen CO₂-Bilanz der Landwirte. Das adressierte Innovationsfeld „Intelligente Landwirtschaft“ verbindet dabei sowohl Know-how aus der Agrarwirtschaft mit den ingenieurwissenschaftlichen Bereichen, wie Robotik, Automatisierungstechnik, autonome Navigation und autonome Fortbewegung als auch Klimaforschung und Wetterprognosesysteme sowie Kenntnisse aus der Finanzwelt. Daraus ergeben sich Bedarfe bei Unternehmen und Akteuren, die folgende Branchen bzw. Kompetenzfeldern bedienen: autonome Robotik, Sensortechnik, Simulation, künstliche Intelligenz, digitale Funktechnik, Informatik, Web-Hosting, Geotechnik, Geoinformatik, Landtechnik, Pflanzenkunde, Agrarwirtschaft, Ökologie, Finanzwirtschaft und Politik.

Gefördert wird ArtIFARM aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms WIR! – Wandel durch Innovation in der Region aus der Programmfamilie „Innovation & Strukturwandel“. Das Bündnis setzte sich damit in einem Bewerberfeld von 130 Anträgen aus ganz Deutschland durch.

„WIR!“ unterstützt breite, interdisziplinäre und branchenübergreifende Innovationsbündnisse und konzentriert sich dabei vorwiegend auf Regionen, die nicht zu den Wirtschafts- und Innovationszentren gehören.

weitere Details unter WWW.ARTIFARM.DE

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Die Rehabilitative Therapie bei Armlähmungen nach einem Schlaganfall beinhaltet neben dem Training des Gehirns auch ein Training der motorischen Fähigkeiten und die Bewegung gelähmter Gliedmaßen vor. Ganz besonders häufig sind dabei Spastiken im Arm und in der Hand. Eine dauerhafte krampfende Haltung der Finger führt zu Schäden am ganzen Unterarm (Sehnenverkürzung etc.). Um diesem Schädigungsbild vorzubeugen werden in der manuellen Therapie Übungen zur Bewegung der Finger durchgeführt. Laut Kompetenznetz Schlaganfall (Charité Campus Mitte) gilt: „Insbesondere für die frühe Phase nach einem Schlaganfall in den ersten Wochen und Monaten wurde gezeigt, dass eine spezifische Armrehabilitation die Erholung der Armaktivitäten beschleunigt. Wenige Tage nach einem Schlaganfall, d. h., soweit der klinische Zustand des Patienten es erlaubt, sollte die Rehabilitation der Armmotorik beginnen (Empfehlungsgrad B). 30 Minuten werktägliche zusätzliche spezifische Armrehabilitation soll erfolgen, wenn eine Beschleunigung der Wiederherstellung der Armmotorik erreicht werden soll (Empfehlungsgrad A) …. Auch in der chronischen Phase (mehr als ein Jahr nach einem Schlaganfall) waren sowohl kürzere intensivere als auch längere weniger intensive Behandlungsformen wirksam.“ [T. Platz, S. Roschka: Rehabilitative Therapie bei Armlähmungen nach einem Schlaganfall, Patientenversion der Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Neurorehabilitation, ISBN 978-3-936817-82-9]
Das hier bearbeitete Projekt beinhaltet daher die Entwicklung und der Bau eines Prototyps für eine additiv gefertigte Trainingsorthese mit Aktorik auf der Basis Softrobotik [https://en.wikipedia.org/wiki/Soft_robotics]. Das Gerät hat folgende Aufgaben zu erfüllen: Aufnahme der krampfenden Finger (Gruppenweise), Bereitstellung aller benötigte Gelenkpositionen in der Orthese um die Finger sowohl zu strecken als auch zusammenzuballen, Bereitstellung von Kraft zum Strecken und Beugen der Finger unter dem Gesichtspunkt einer Spastik. Angewendet werden soll dabei eine Aktorik basierend auf einer Druckluftsteuerung. Das Trainingsgerät soll dabei leicht sein und einen gewissen Tragekomfort bieten. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass es keine Druckstellen und Quetschungen an den Fingern der Patienten gibt. So soll das Gerät auch die Option bieten, bei Patienten ohne die Möglichkeit einer verbalen Rückkopplung (z.B. Komapatienten, gelähmtes Sprachzentrum) sicher einsetzen zu können. Ziel ist die Entwicklung und der Bau eines Demonstrators.

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Im Projekt sollen personalisierte Orthesen und ggf. auch Prothesen entwickelt und mittels Additiver Fertigungsverfahren hergestellt werden. Hier geht es einerseits um die Erprobung neuer Geometrieansätze (Stabilität, Gelenkigkeit, Gewichtsreduzierung) und andererseits der bisherigen manuellen (handwerklichen) Fertigung, der aktuell effektivsten Vorgehendweise für individuelle Orthesen/Prothesen, eine schnelle Alternative entgegenzusetzen. Das Ziel sind visionär betrachtet Exoskelette, die in ferner Zukunft postoperativ die Heilung nach der Implantation additiv gefertigter Menisken, Knorpel etc. (siehe bestehender Schwerpunkt) unterstützen. Dieses beantragte Projekt legt somit einen Baustein zum Aufbau von Forschungskompetenz im Bereich medizinischer Hilfsmittel für den gesamten Bewegungsapparat des Menschen. Folgende Punkte sollen im Projekt bearbeitet und untersucht werden:

• Übertragung von 3D-Geometrien diverser Gelenke (Knie, Ellenbogen, etc.) ins CAD mittels 3D-Scan und Computer Aided Engineering (CAD, Simulation, …)
• Entwurf und Konstruktion geeigneter Orthesen und Prothesen im CAD
• Herstellung der Komponenten mittels Additiver Fertigung (Selektive Laser Sintering, Stereolithographie, Gipsdruck und Fused Deposition Modelling)
• Prüfen der Strukturen bezüglich Belastung (Druck, Zug, Torsion usw.)
• Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von patientenindividuellen Prothesen und Orthesen

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Betrachtet man die für die Stereolithographie (ein 3D-Druckverfahren) verfügbaren biokompatiblen Stoffe, ist Poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) nachweislich geeignet, als Basismaterial für Stereolithographieharze eingesetzt zu werden. Unter Anwendung von Photoinitiatoren, UV-Absorbern und Additiven lassen sich gezielt mechanische Eigenschaften einstellen.Im Projekt sollen der Einfluss der Länge der Molekülketten des PEGDA auf:

• rheologische Paramter der Harze;
• Polymerisationsverhalten der Harze;
• Quellverhalten der polymerisierten Festkörper;
• Aufnahmeverhalten von Modellmedikamenten;
• Freisetzungseigenschaften von Medikamenten über Modellstoffe;
• ggf. Toxizität

untersucht werden. Zum Einsatz kommen voraussichtlich die Molmassenverteilungen  Mn 250, Mn 575, Mn 700 (und Mn1000).

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

 Hydrogele (hier silikonartig) im Allgemeinen sind in den Fokus vieler wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Eine besondere Eigenschaft ist, dass diese wie Knorpel ebenfalls Wasser einlagern können und auch die Flexibilität und Druckfestigkeit nachbilden können. Es konnten für PEGDA*-basierte Systeme gute mechanische Eigenschaften als Wirkstoffträger (Drug Carrier) in der Verarbeitung mittels Additiver Fertigungsverfahren nachgewiesen werden. Im Jahr 2017 rückten Gelatine-basierte Materialien verstärkt in den Fokus der Biologen/Mediziner, da der Grundbaustein Gelatine ein hohes Maß an Biokompatibilität aufweist. Dieser ist PEGDA* weit überlegen. Erste Versuche, Gelatine-basierte Photopolymere mittels UV-Licht zu polymerisieren haben entsprechende Nachweise erbracht. Die Verarbeitung mittels additiver Fertigungsverfahren zur Erstellung komplexer Knorpelnachbildungen steht noch aus. Die Erkenntnisse aus der Forschung aus sollen zusätzlich die Option der Wirkstoffbeladung umfassen und so die Basis für ein neues Forschungsfeld bilden.

 Im Rahmen dieses Projektes sollen Versuchsreihen zur Entwicklung geeigneter Polymer-Photoinitiator-Gemische sowie einer passenden Drug-Carrier-Kombination durchgeführt werden. Ziel ist die Etablierung eines geeigneten Materialsystems für die additive Fertigung gelatine-basierter knorpelähnlicher Prüfkörper.

_{(*PEGDA: Poly(Ethylene Glycol) Di-Acrylat)}

(Wirtschaftliche Kooperation mit einem nahmhaften Akteur im Fachgebiet Prothetik und dem Institut für ImplantatTechnologie und Biomaterialien e.V. Warnemünde )

Untersucht werden Beschichtungsmethoden im Bereich funktioneller medizintechnischer Beschichtungen

(Förderung im Rahmen der internen Forschungsförderung der Hochschule Stralsund)

Im Labor für Konstruktionstechnik sind wir mit dem Roboter KUKA KR30 und dem zugehörigen Frässystem in der Lage, Freiformflächen in 3-dimensionaler Anordnung zu Bearbeiten. In den letzten Jahren konnte eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit des Robortersystems inklusive Fräskopf bewiesen werden. Einschränkungen gibt es allerdings bei der Überprüfung der erzielten Ergebnisse. Freiformflächen können aufgrund der unregelmäßigen Oberflächen nur via hochwertiger Koordinatenmessmaschinen oder über optische Messverfahren überprüft werden. Aufgrund der großen Bearbeitungsflächen bzw. -volumina (> 1x1x1 m³) scheitert allerdings eine adäquate hochaufgelöste Messung an der HOST.

Im hier durchgeführten Projekt wird ein optischer Sensor (Lasertriangulationssensor) am Roboter integriert und so der identische Bewegungsspielraum zur optischen Abtastung der gefrästen Flächen im dreidimensionalen Raum ermöglicht. Ziel ist die Erstellung von Punktewolken zur Generierung von Flächen (Flächenrückführung) und deren Re-Import in 3D-Konstruktionsprogramme.

3. Platz beim Ideenwettwerb: Inspired - DER IDEENWETTBEWERB.InMV (Dezember 2013)

Team: „TriDblue“ – Mark Vehse, Maren Kopp, Christian Polzin

2. Platz beim Innovationspreis des VTMV - Inno Award (Juni 2013)

Team: „Mikro-STL-Anlage“ – Mark Vehse, Hermann Seitz, Jörn Hennig