VIVA-SAX – Validierung von Innovationen und Verwertung in Sachsen

Sie haben eine vielversprechende Forschungsidee und möchten sie in die Anwendung bringen? Das Förderprogramm VIVA-SAX unterstützt Forschungsprojekte mit hohem Innovations- und Marktpotenzial auf ihrem Weg zur wirtschaftlichen Verwertung.

Zwei Förderlinien stehen zur Verfügung:

• Langlaufende Validierungsprojekte (LVP) – Bis zu 100.000 €, max. 12 Monate Laufzeit
• Kurzlaufende Validierungsprojekte (KVP) – Bis zu 10.000 €, flexible Laufzeit

• Validierung von Forschungsergebnissen mit wirtschaftlichem Verwertungspotenzial 
• Technologie-Reifegrad (TRL) 3–4 → Skalierung auf TRL 5
• Förderung von Lizenzierung und Ausgründung zur wirtschaftlichen Umsetzung

TRL-Stufen im Überblick:

• TRL 1: Grundlagenforschung – erste wissenschaftliche Erkenntnisse
• TRL 2: Technologiekonzept – erste Ideen für Anwendungen entstehen
• TRL 3: Experimenteller Funktionsnachweis im Labor
• TRL 4: Technische Validierung im Labormaßstab
• TRL 5: Validierung in relevanter Umgebung (z. B. Pilotversuch)
• TRL 6: Prototyp in relevanter Umgebung getestet
• TRL 7: Demonstration des Systems unter realen Bedingungen
• TRL 8: System ist fertig entwickelt und geprüft
• TRL 9: Marktreife – Technologie ist voll einsatzbereit

Im Förderprogramm VIVA SAX wird die Entwicklung von Forschungsergebnissen von TRL 3 oder 4 auf TRL 5 unterstützt, um marktfähige Lösungen zu schaffen (siehe Drittmittelleitfaden). (Link nur mit Login sichtbar)

Erstattungsprinzip: Die Förderung deckt 90 % der nachgewiesenen förderfähigen Kosten.

Nicht förderfähig: Personalkosten, die bereits aus öffentlichen Haushalten finanziert werden, sowie Eigenleistungen ohne Geldfluss (z. B. vorhandenes Personal oder Material) können nicht als Eigenmittel eingebracht werden.

Kooperationen mit externen Partnern oder Industrieunternehmen sind grundsätzlich zulässig, jedoch gibt es bestimmte Vorgaben, die beachtet werden müssen:

1. Vergabe von Fremdleistungen: Die Vergabe von Fremdleistungen an Unternehmen ist erlaubt, jedoch sind Auftragsforschung und Kooperationsprojekte mit Unternehmen ausdrücklich ausgeschlossen.

2. Ergebnisse der Validierungsprojekte: Die im Rahmen des Validierungsprojekts erzielten Ergebnisse müssen frei zugänglich sein und dürfen nicht ausschließlich zugunsten eines bestimmten Unternehmens validiert werden.

3. Testen bei Unternehmen: Das Testen einer Technologie bei einem Unternehmen ist möglich, allerdings darf das Unternehmen dadurch keinen bevorzugten Zugang zur Nutzung der Technologie erhalten.

Diese Regelungen gelten auch dann, wenn das kooperierende Unternehmen selbst keine Förderung erhält.

Bitte verwenden Sie die bereitgestellten Templates und reichen Sie folgende Unterlagen ein:

1. Projektskizze LVP (Umfang: 6,5–10 Seiten) mit folgender Gliederung: 

• Kurzbeschreibung der Vorhabensidee o Beschreibung des Funktionsnachweises & Innovationsgrad
• Validierungsziele, Projektdurchführung & Schutzrechte
• Marktanalyse, Wirtschaftliche Nutzung & Verwertungsstrategie
• Beschreibung des Antragstellers & des Teams
• Arbeitsplanung inkl. Meilensteine
• Kostenplanung

2. Projektskizze KVP (Umfang: 2–3 Seiten) mit folgender Gliederung:

• Kurzbeschreibung der Vorhabensidee
• Zielsetzung & geplante Ergebnisse
• Projektdurchführung & Meilensteine 
• Kostenplanung

3. Nachweis über die Finanzierung des Eigenanteils (10%)

In welchem Format sollen die Unterlagen eingereicht werden?

• Word- und PDF-Format
• Anträge bitte per E-Mail an viva.sax@hs-mittweida.de senden.
• Ansprechpartnerin: Frau Annett Kober

1. Kickoff-Meeting (Projektstart)

• Vorstellung des Projekts und der geplanten Verwertungsstrategie
• Prüfung des Arbeitsplans und der Meilensteine
• Einführung in die Verwaltungs- und Förderanforderungen
• Festlegung des Termins für den Workshop „Business Model Canvas“

2. Präsentation des Zwischenstandes (nach der Hälfte der Projektlaufzeit)

• Vorstellung der bisherigen Fortschritte und Herausforderungen
• Abgleich mit den Validierungszielen und Anpassung der Strategie
• Erste Überprüfung der Marktchancen und Anwendungsfelder
• Ausblick auf mögliche Anschlussfinanzierungen (z. B. EXIST-Programme)

3. Abschlussgespräch (Projektende)

• Endgültige Bewertung der Validierungsergebnisse
• Finalisierung der Verwertungsstrategie (Lizenzierung oder Ausgründung)
• Klärung der nächsten Schritte für die wirtschaftliche Umsetzung
• Erstellung eines Abschlussberichts und Verwendungsnachweises

4. Statusmeeting (1 Jahr nach Projektabschluss)

• Überprüfung des Fortschritts bei der Verwertung der Ergebnisse
• Bewertung des Projekterfolgs anhand von Kriterien (z. B. Pilotkunde, Patent, Finanzierung)
• Erörterung weiterer Unterstützungsmöglichkeiten (SAXEED, Transferstelle)
• Identifizierung neuer Förder- oder Finanzierungsmöglichkeiten

Wer bewertet die Anträge?

Die Auswahl der Validierungsprojekte erfolgt durch einen Transferausschuss (Vertreter aus den 5 Fakultäten und der Wirtschaft) unter der Leitung des Prorektors Forschung.

Wie läuft der Auswahlprozess ab?

• Nach Einreichung werden die Anträge von den Ausschussmitgliedern geprüft.
• Die Ergebnisse werden in einer Sitzung des Transferausschusses besprochen.
• Projekte mit besonders hohem Potenzial erhalten eine Förderempfehlung.
• Abgelehnte Anträge können überarbeitet und erneut eingereicht werden.

Titel: 
Vom Labor zur Industrie: Validierung von patentierten innovativen Ultrakurzpuls-Lasertechnologien für industrielle Anwendungen

Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. Steffen Weißmantel
Professur Physik/Physikalische Technologien

Projekt:
LVP

Kurzfassung:
Das Projekt zielt darauf ab, patentierte Ultrakurzpuls-Lasertechnologien hinsichtlich ihrer industriellen Einsatzfähigkeit zu validieren. Grundlage bilden mehrere Patente der Hochschule Mittweida, die innovative Anwendungen in der Oberflächenbearbeitung von Festkörpermaterialien ermöglichen. Für die Umsetzung kommen ultrakurze Laserpulse in GHz-Pulsfolgen zum Einsatz, die zum Hochglanzpolieren metallischer Oberflächen ebenso wie zur Erzeugung neuartiger Oberflächenlegierungen und von schwammartigen Porenstrukturen angewendet werden können. Allerdings birgt der Prozess mit konventionellen GHz-Pulsfolgen das Risiko einer extrem gesundheitsgefährlichen Röntgenstrahlung als Nebenprodukt des Bestrahlungsprozesses. Dieses Risiko wurde bereits in einem vorangegangenen ZIM-Projekt gemeinsam mit der ACSYS Lasertechnik GmbH bestätigt und stellt bislang eine wesentliche Hürde für den industriellen Einsatz dar. Zur Lösung dieser Problematik wird in Kooperation mit Light Conversion aus Vilnius, Litauen – dem Hersteller des Lasers, der in der Lage ist, diese GHz-Pulsfolgen zu erzeugen – eine neuartige Technologie genutzt, die im Rahmen des Projektes hinsichtlich der Möglichkeit der industriellen Anwendung validiert werden soll. Hierbei kommt ein Laser-Prototyp zum Einsatz, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen einer DFG-FH-Förderung finanziert wurde und am Laserinstitut Hochschule Mittweida zur Verfügung steht. Erste Tests zeigen Parameterbereiche, in denen hochglänzende Oberflächen ohne die Entstehung gefährlicher Röntgenstrahlung erzielt werden können, wobei aktuell noch auftretende Instabilitäten im Laser- Prototyp die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse beeinträchtigen. Im Fokus des Projekts steht daher die Optimierung der Systemstabilität, Reproduzierbarkeit und Robustheit des gesamten Laserprozesses, um die Industrietauglichkeit (Ziel: TRL 5) in einem Pilotversuch zu erreichen. Unterstützt wird dieser Validierungsprozess durch Absichtserklärungen von Light Conversion und der ACSYS Lasertechnik GmbH, die eine kostenneutrale technische Unterstützung sowie eine spätere Prüfung unter realen industriellen Bedingungen zusichern. Damit wird der Weg für ein Folgeprojekt bis zur Marktreife (TRL 9) geebnet, das nicht nur für das Hochglanzpolieren von Metalloberflächen, sondern auch für Anwendungen in der Präzisionsbearbeitung, Mikrostrukturierung, Werkstofftechnik und weiteren innovativen industriellen und medizinischen Einsatzbereichen Anwendungen eröffnet.

Titel: 
Integration bidirektionaler Ladeinfrastruktur in die gemeinschaftliche Gebäudeenergieversorgung

Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. Ralf Hartig
Professur für Regenerative Energien

Projekt:
LVP

Kurzfassung:
Die Integration bidirektionaler Ladeinfrastruktur in die gemeinschaftliche Gebäudeversorgung nach §42b EnWG eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltige und resiliente Energieversorgung. Im geplanten Vorhaben soll die vor Ort erzeugte Photovoltaik-Energie (PV) zur Ladung von Elektrofahrzeugen genutzt werden. Gleichzeitig sollen diese Fahrzeuge in der Lage sein, elektrische Energie zurück ins Gebäude einzuspeisen, um entweder eine netzunabhängige Versorgung bei Stromausfällen zu gewährleisten oder Lastspitzen innerhalb des Gebäudes gezielt zu verschieben.

Für die erfolgreiche Umsetzung sind mehrere zentrale Komponenten erforderlich: 
1. Messkonzept: Entwicklung einer präzisen Messinfrastruktur zur Erfassung und Steuerung von Energieflüssen zwischen PV-Anlage, Fahrzeugen und Gebäude. 
2. Abrechnungskonzept: Definition eines rechtssicheren und wirtschaftlichen Modells für die Vergütung von Energielieferungen zwischen Fahrzeughaltern, Gebäude und PV-Anlagenbetreiber. 
3. Energiemanagementkonzept: Implementierung eines intelligenten Energiemanagementsystems zur Optimierung der Energieverteilung unter Berücksichtigung von Lastprofilen, Netzanforderungen und Nutzerbedürfnissen.

Zur praktischen Validierung dieser Konzepte wird ein Demonstrator entwickelt. Als Demonstrationsobjekt ist das Telewerk der Hochschule Mittweida vorgesehen. Dort sollen die entwickelten Konzepte in einer realen Umgebung erprobt und evaluiert werden. Das Vorhaben leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung und Skalierbarkeit bidirektionaler Ladesysteme in der Gebäudetechnik und stärkt die Energieautonomie sowie Netzstabilität durch intelligente Sektorenkopplung.

Titel: 
Laserbasierte additive Fertigung hochaufgelöster Mikrobauteile aus reinem Kupfer mittels Mikro-SLM

Projektleiter: 
Prof. Dr.-Ing. André Streek 
Professur Lasergestützte additive Fertigung/Digitalisierung von Laserprozessen

Projekt: 
Laserbasierte additive Fertigung hochaufgelöster Mikrobauteile aus reinem Kupfer mittels Mikro-SLM

Kurzfassung: 
Die additive Fertigung ermöglicht heute die Herstellung komplexer Bauteilgeometrien mit hoher Designfreiheit. Insbesondere das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) hat sich für die Herstellung aus Metall etabliert. Mit Werkstoffen wie Edelstahl oder Aluminium lassen sich hochdichte Bauteile mit Auflösungen bis 300 μm und sehr guten mechanischen Eigenschaften industriereif herstellen. Kupfer gewinnt aufgrund seiner exzellenten thermischen und elektri-schen Eigenschaften zunehmend an Bedeutung für die laserbasierte additive Fertigung. Allerdings ist die Verarbeitung von reinem Kupfer aufgrund seiner geringen Absorption im nahen infraroten Wellenlängenbereich (NIR) der standardmäßig eingesetzten Laser und seiner hohen Wärmeleitfähigkeit besonders herausfordernd. Diese Faktoren begrenzen die minimalen Strukturbreiten im SLM-Verfahren auf etwa 0,7 - 0,8 mm, wodurch Bauteile, die feinere Strukturen erfordern, nicht mit diesem Verfahren gefertigt werden können. Doch gerade bei Strukturen von unter 100 μm besteht zunehmendes Interesse und ein steigender Bedarf am Markt. Eine vielversprechende Lösung bietet das am Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) entwickelte Mikro-SLM-Verfahren, eine Weiterentwicklung des etablierten laser-pulverbettbasierten 3D-Drucks von Metallbauteilen (auch SLM oder L-PBF) in den Mikrobereich. Es ermöglicht den 3D-Druck von Bauteilen mit höherer Strukturauflösung, geringerer Oberflächenrauheit und höherer Formgenauigkeit unter Einsatz sehr feiner Pulver mit Korngrößen kleiner 10 μm und einem Laserspot von ca. 30 μm. Damit lassen sich Präzisionsbauteile mit Strukturauflösungen von bis zu 30 μm und Schichtdicken von bis zu 5 μm realisieren. Im Vergleich zum gängigen SLM-Verfahren bedeutet das eine Verbesserung der Auflösung um den Faktor 4 - 5. Die Oberflächenrauheit der unbehandelten Bauteile liegt bereits bei lediglich R_a = 2,5 μm. Durch nachträgliches Glasperlen-strahlen kann die Rauheit auf R_a = 1,0 μm verringert werden und mittels Trockenelektropolieren sogar auf R_a = 0,1 μm. In ersten Versuchen mit reinem Kupfer wurden bereits eine hohe Dichte und Strukturbreiten von 150 μm erreicht. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse der bereits etablierten Materialien ist davon auszugehen, dass durch gezielte Weiterentwicklung des Verfahrens von der Materialvorbereitung über die Anpassung der Prozessparameter bis hin zur Opti-mierung der Anlagentechnik und Nachbehandlung künftig hochreine Kupferstrukturen mit bisher unerreichbaren Strukturauflösungen hergestellt werden können.

Titel: 
ValiXBloks

Projektleiter: 
Prof. Dr.-Ing. Christian Roschke 
Professur für Digitale Transformation und Angewandte Medieninformatik

Projekt:
LVP

Kurzfassung: 
Das abgeschlossene Forschungsprojekt der Hochschule Mittweida „xBloks“ (BMBF) hat ein umfassendes Sicherheitssystem für digitale Rennsportveranstaltungen hervorgebracht, das sich aus mehreren essenziellen Bausteinen zusammensetzt: einem Motion-Simulator, einem Fahreridentifikationssystem, einer Blockchain-Infrastruktur, einem Hardware-Dongle sowie einer webbasierten Nutzerplattform. Ziel dieses Systems ist es, Sicherheit und Authentifizierung bei digitalen Rennsportevents auf ein neues Niveau zu heben, indem Manipulationsversuche wirksam erkannt, verhindert und zuverlässig nachgewiesen werden können. In der folgenden Zusammenfassung werden die wesentlichen Ergebnisse und die geplanten Validierungsschritte näher erläutert:

1. Motion-Simulator-Technologie (TRL-Level 3) Ein zweisitziger Motion-Simulator wurde erfolgreich konzipiert, konstruiert und getestet. Diese Technologie bietet Fahrern und Zuschauer ein besonders immersives Erlebnis, indem realistische Fahrphysik und Bewegungsabläufe simuliert werden. Die erstellten Konstruktionspläne, Stücklisten und Dokumentationen ermöglichen, unter Einhaltung hoher Qualitätsstandards, den Nachbau weiterer Demonstratoren. Damit wird eine solide Basis für die Weiterentwicklung und den breiteren Einsatz der Technologie im professionellen Bereich geschaffen.

2. Fahreridentifikationssystem (TRL-Level 3) Durch die Implementierung eines Fahreridentifikationssystems können Telemetriedaten der Rennsimulationen genutzt werden, um digitale Fingerabdrücke zu erstellen. Dieses System erkennt Abweichungen im Fahrverhalten und nutzt KI-basierte Methoden, um Manipulationsversuche aufzudecken. Die Verknüpfung mit dem Motion-Simulator erlaubt eine Laufzeitauswertung und eine kontinuierliche Aktualisierung von Fahrerprofilen. Damit wird die Authentizität und Nachvollziehbarkeit des Fahrerlebnisses maßgeblich verbessert.

3. Blockchain-Infrastruktur (TRL-Level 3) Die neu entwickelte Blockchain-Plattform gewährleistet die unveränderliche Speicherung und den manipulationssicheren Abruf aller relevanten Daten. Dies umfasst insbesondere die digitalen Fingerabdrücke sowie die Nutzerinformationen. Mithilfe von Smart Contracts kann das System zudem automatisiert auf definierte Ereignisse reagieren und beispielsweise bei Manipulationsverdacht entsprechende Prüfmechanismen auslösen. Diese technologische Basis verstärkt insgesamt die Transparenz und Vertrauenswürdigkeit digitaler Rennsportveranstaltungen.

4. Hardware-Dongle (TRL-Level 3) Um einen durchgängigen Schutz sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene sicherzustellen, wurde ein spezieller Hardware-Dongle entwickelt. Dieser ist in den Motion-Simulator integriert und liest fortlaufend Systemdaten aus, die anschließend an ein zentrales Security-Gateway gesendet werden. Auf diese Weise wird festgestellt, ob sowohl die eingesetzte Hardware als auch die Software manipulationsfrei ist. Dies sorgt für eine zusätzliche Sicherheitsschicht im gesamten System.

5. Webbasierte Nutzerplattform (TRL-Level 3) Als Bindeglied zwischen den einzelnen Komponenten des Systems dient eine webbasierte Plattform, bestehend aus Frontend und Backend. Sie ermöglicht Nutzer eine transparente Einsicht in ihre Profile, die Telemetriedaten sowie vergangene und anstehende Rennveranstaltungen. Auch die Administration von Events ist hier eingebettet, was die Organisation und Teilnahme an digitalen Rennen erheblich vereinfacht. Gleichzeitig lassen sich sämtliche Ergebnisse direkt mit den zugehörigen Fahrerprofilen verknüpfen und sicher in der Blockchain speichern.

Der Funktionsnachweis in den fünf aufgeführten Bestandteilen ist erbracht. Das Hauptziel des Validierungsvorhabens liegt darin, die Funktionsfähigkeit und Sicherheit des entwickelten Gesamtsystems in realen Anwendungsszenarien zu bestätigen (TRL-Level 5). Dazu zählt die 2 Prüfung der Identitätsvalidierung unter praxisnahen Bedingungen sowie das Verhindern und Erkennen möglicher Manipulationsversuche. Darüber hinaus ist vorgesehen, Business- und Verwertungspläne zu erstellen, in denen die wirtschaftliche Umsetzbarkeit untersucht und potenzielle Einnahmequellen sowie ein Geschäftsmodell identifiziert werden. Eine umfassende Kosten-Nutzen- Analyse soll dabei aufzeigen, wie das System gewinnbringend und nachhaltig betrieben werden kann.

Neben der technischen und wirtschaftlichen Betrachtung steht die ökologische Nachhaltigkeit im Fokus. Es wird evaluiert, inwieweit die Implementierung des Systems – insbesondere in Bezug auf die Blockchain-Technologie – einen zusätzlichen Ressourcenverbrauch verursacht oder einen positiven Beitrag zur nachhaltigen Ausgestaltung digitaler Rennsportveranstaltungen leisten kann. Dabei gilt es, die CO₂-Bilanz, den Energieverbrauch sowie mögliche Optimierungspotenziale im Bereich der Hardware und Software zu untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für eine zielgerichtete Weiterentwicklung in Hinblick auf Ökologie, Ökonomie und Soziales eingesetzt werden. Um alle Anforderungen, insbesondere im Bereich Nachhaltigkeit und Betriebswirtschaft, angemessen abzudecken, wird ein Teammitglied mit fundierten Kenntnissen in Blockchain-Technologien sowie im Bereich Unternehmensführung bzw. Nachhaltigkeitsmanagement in das Projekt eingebunden. Dieses kann bereits über entsprechendes Fachwissen verfügen oder im Zuge des Projekts umfassend geschult werden. Durch diese Expertise sollen die Ergebnisse des xBloks-Projekts kontinuierlich analysiert und entsprechend den drei Nachhaltigkeitsaspekten optimiert werden.

Insgesamt legte das Projekt „xBloks“ damit einen Grundstein für ein neuartiges Sicherheits- und Authentifizierungssystem im digitalen Rennsport, dessen Leistungsfähigkeit und Marktpotenzial durch die anstehende Validierung unter realen Bedingungen belegt werden soll. Die hierauf aufbauenden Analysen zu Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit werden maßgeblich dazu beitragen, das System langfristig erfolgreich zu etablieren und zukunftsorientiert weiterzuentwickeln.

Titel: 
Validierung der automatisierten Generierung synthetischer Personenaktivitätsdaten zum Training von KI-Modellen

Projektleiter: 
Prof. Dr.-Ing. Matthias Baumgart 
Professur für Digitales Integriertes Prozessmanagement

Projekt: 
KVP

Kurzfassung: 
Die automatische Erkennung von menschlichen Aktivitäten in Bild- und Videodaten hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Technologische Fortschritte im Bereich der Pose- Estimation und des maschinellen Lernens haben es ermöglicht, aus Bildern und Videofragmenten komplexe Informationen über menschliches Verhalten zu extrahieren. In sicherheitsrelevanten Kontexten, in der Gesundheitsversorgung, in der Mensch-Maschine-Interaktion und auch in der Medienanalyse wächst die Nachfrage nach robusten, leistungsfähigen KI-basierten Systemen, die auf Basis großer Datenmengen lernen können, zwischen verschiedenen Aktivitäten und Interaktionen zu unterscheiden.

Dem gegenüber steht ein zentrales Problem: Der Zugang zu qualitativ hochwertigen, annotierten und rechtlich unbedenklich nutzbaren Videodaten ist stark limitiert. In vielen Fällen verhindern Datenschutzgesetze, insbesondere die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO), eine freie Verwendung von Realweltdaten. Zudem sind viele frei verfügbare Datensätze inhaltlich stark eingeschränkt, veraltet oder repräsentieren eine zu kleine oder verzerrte Population. Die manuelle Annotation von Videos ist nicht nur zeitaufwendig und fehleranfällig, sondern stellt in großem Maßstab ein ökonomisch kaum tragbares Hindernis dar.

Vor diesem Hintergrund wurde das SMWK-Projekt „Automatisierte Generierung synthetischer Personenaktivitätsdaten zum Training von KI-Modellen" unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Roschke an der Hochschule Mittweida initiiert. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Demonstrators zur synthetischen Erzeugung realistischer Videoszenen, in denen Personen Mikroaktivitäten ausführen. Durch Kombination von Tools wie MakeHuman, Mixamo und modernen Renderingtechniken konnten skriptgesteuert große Mengen an Aktivitätsdaten erzeugt werden, die mit vollständigen Metadaten ausgestattet, diskriminierungsfrei, anonymisiert und beliebig parametrierbar sind.

Im geplanten Validierungsprojekt soll auf diesen Ergebnissen aufgebaut werden. Während das Ursprungsprojekt den Fokus auf die generative Komponente legte, konzentriert sich das Validierungsvorhaben auf die wissenschaftliche und technische Prüfung dieser generierten Daten: Sind sie theoretisch geeignet, um KI-Modelle zu trainieren? Wie repräsentativ sind die synthetischen Daten in Bezug auf ethnische Diversität, Körpersilhouetten, Bewegungskomplexität und realweltliches Verhalten?

Ziel ist die Entwicklung und Durchführung eines systematischen Validierungsverfahrens, das die Qualität und Aussagekraft synthetischer Videodaten im Bereich der KI-gestützten Aktivitätserkennung einschätzt. Die Erkenntnisse sollen bei der Einschätzung des Generierungswerkzeugs helfen und als Basis für eine Veröffentlichung einer Open-Validation-Methodik genutzt werden können, die auch anderen Forschungseinrichtungen zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei steht im Validierungsprojekt die effiziente Datensatzgenerierung im Fokus.

Titel: 
Validierung und Integration von Verfahren zur Analyse multimodaler biometrischer Systeme in sicherheitskritischen Szenarien AMBOSS – Analyse multimodaler biometrischer Systeme in sicherheitskritischen Szenarien

Projektleiter: 
Prof. Dr. rer. nat. Dirk Labudde
Professur für Forensik/Bioinformatik

Projekt: 
KVP

Kurzfassung: 
Das Projekt AMBOSS zielt auf die Erstellung eines multimodalen biometrischen Datensatzes ab, der zur Validierung und Optimierung biometrischer Systeme genutzt werden kann. Unternehmen aus dem Bereich der physischen Sicherheitstechnik und Forschung erhalten die Möglichkeit, ihre biometrischen Erkennungssysteme an realen, diversifizierten Daten zu testen. Zudem werden Handlungsempfehlungen für Sicherheitsbehörden in verschiedenen Gefahrensituationen/Gefährdungslagen entwickelt, um die Analyse biometrischer Merkmale unter realistischen Bedingungen zu verbessern. Zudem sollen die Daten zur Validierung von Softwaresystemen bereitgestellt werden. Zukünftige Nutzer können somit auf validierte Daten zurückgreifen und neue Systeme entwickeln bzw. Anpassungen bestehender Systeme vornehmen.

Die letzten Ereignisse in Deutschland zeigen, dass mehr in den Schutz von Bürgern- und Bürgerinnen investiert werden muss. Dies bedingt auch eine kontinuierliche Entwicklung von Techniken und Verfahren im Bereich der Biometrie. Die Abbildung zeigt verschiedene Gefährdungslagen, in denen eine Personenzuordnung erforderlich sein kann. Hierfür werden biometrische Merkmale, die als Muster vorliegen, mit einer Vergleichsspur, mit Hilfe von Templates, abgeglichen. Abhängig von der spezifischen Gefährdungslage und den jeweiligen Rahmenbedingungen (z. B. verfügbare Zeit, Qualität der Merkmale) müssen unterschiedliche Handlungsabläufe abgeleitet werden.

Die Erhebung, Verarbeitung und Analyse der biometrischen Daten erfolgt ausschließlich auf Grundlage einer freiwilligen Einwilligung der betroffenen Personen gemäß Art. 6 Abs. 1 lit. a DSGVO. Es werden nur für die Analysezwecke notwendige Daten erhoben (Datensparsamkeit) und unter Berücksichtigung der Betroffenenrechte (Art. 15–21 DSGVO) verarbeitet. Die Verarbeitung erfolgt ausschließlich auf verschlüsselten Systemen mit Zugriffskontrolle; eine Weitergabe an Dritte erfolgt nur im Rahmen eines DSGVO-konformen Auftragsverarbeitungsvertrages.

Titel: 
Validierung einer kHz-Lasersteuerung für die high-throughput Fluoreszenzmikroskopie

Projektleiter: 
Prof. Dr. rer. nat. Richard Börner 
Professur Biophotonik/Physikalische Technik

Projekt: 
KVP

Kurzfassung: 
Ziel des Projekts ist die Validierung einer neu entwickelten Lasersteuerung (Förderung im Innovationscluster 2023, AP3), die eine modulare Intensitäts- und Frequenzsteuerung von Laserquellen im kHz- und später potenziell auch im MHz-Bereich für die high-throughput Fluoreszenzmikroskopie ermöglicht. Mit dieser Steuerung lassen sich moderne Anregungsschemata wie die stroboskopische, alternierende Laseranregung kurz sALEX im Millisekunden Bereich effizient und kostengünstig realisieren. Der innovative Kern liegt in der Kombination einer kostengünstigen Mikrocontroller-Plattform mit einer präzise getakteten Hochfrequenzsteuerung auf Basis von programmierbaren Verzögerungsbausteinen. Die Steuerung ist als Upgrade für bestehende Mikroskop-Systeme konzipiert und ermöglicht erstmals einen herstellerunabhängigen Zugang zu zeitaufgelöster Einzelmolekülspektroskopie auf hohem technischem Niveau. Die Relevanz ergibt sich aus dem steigenden Bedarf an sensitiven und ressourcenschonenden Messverfahren in der medizinischen und pharmazeutischen Diagnostik. Hier kommen generell Mikroskope (sowohl von kommerziellen Herstellern wie Olympus, Leika, Zeiss, Nikon u.a. oder Eigenbauten zum Einsatz, die mit hochwertigen Komponenten ausgestattet sind, deren Fähigkeiten jedoch nicht vollständig ausgeschöpft werden können. Bisherige Lösungen der Hersteller sind entweder hoch-integriert und im OEM-Bereich nach wie vor sehr teuer. Im Rahmen des Projekts wird die Steuerung weiter optimiert, in bestehenden TIRF- und Weitfeld-Mikroskope validiert und mit Partnern aus Forschung und Industrie getestet. Die erwartete Wirkung liegt in der Bereitstellung einer validierten Technologieplattform für Einzelmolekül-Fluoreszenzdetektion, die skalierbar, flexibel und transferfähig ist – mit hohem Potenzial für den Technologietransfer.

Titel: 
Sonne lädt Latentwärmespeicher (SOLALA)

Projektleiter: 
Prof. Dr.-Ing. Lutz Rauchfuß 
Professur für Antriebs- und Reglungstechnik

Projekt: 
KVP

Kurzfassung: 
Wir zielen auf die Validierung und Optimierung der Resultate unseres abgeschlossenen ZIM-Projektes „ELAN“ (Ende 31.12.2024), in dem wir die Triggerbarkeit von Natriumacetat-Trihydrat-Lösung (NaAc) als verlustfreien, solaren Langzeitspeicher nachgewiesen haben. Die Projektidee aus „ELAN“ wollen wir fortführen, weil sie einen Beitrag zur Energiewende leistet, indem der Überschuss aus solarer Einstrahlung nicht ungenutzt bleibt, sondern verlustfrei latent gespeichert und erst bei Wärme-Bedarf wieder abgerufen werden soll. Die Beschreibung der Anlage von der Energiequelle bis zum Speicher, beginnt beim Sonnenkollektor (Solarthermie). Er nimmt die Wärmestrahlung der Sonne auf, um damit Wasser aufzuheizen, welches im Pufferspeicher des Wohnhauses gespeichert wird. Das Überangebot an solarer Energie, welches selbst in der Übergangszeit vorhanden ist, soll latent gespeichert werden, so dass die Wärme verlustfrei bis zum nächsten Wärmebedarf bevorratet wird. Der innovative Kern liegt in der Nutzung des Phasenüberganges begründet, der bei Natriumacetat-Trihydrat (NaAc) schon bei 58°C erreicht wird. Der große Vorteil von NaAc ist aber in der Unterkühlbarkeit der aufgeladenen Schmelz zu finden. Anders als bei Wasser bleibt nach dem unterschreiten der Schmelztemperatur von NaAc die aufgenommene Energie in der flüssigen Phase bis -15°C gespeichert. Dadurch wird keine innovative thermische Isolation benötigt, sondern es reicht ein unisolierter Speicherbehälter. Wird die Wärme wieder benötigt, kann mittels eines von uns entwickelten Aktors ein Fremdkeim initiiert werden, der die unterkühlte Schmelze kristallisieren lässt, während im NaAc eine Temperatur von 53°C entsteht. Häuser moderner Bauart werden fasst immer mit Fußbodenheizung ausgerüstet, für die eine Vorlauftemperatur von 45°C benötigt wird. Diese Temperatur zu erreichen, ist das Ziel unseres Projektantrages. Die erfolgreiche Verbesserung des Wärmetauscherdesigns, der die Temperatur des NaAc über eine möglichst große Oberfläche an das umgebende Wasser abgibt, soll nachgewiesen werden. Angestellte Modellrechnungen und Simulationen belegen diesen Ansatz. Projektpartner wie energie.depot aus Radeberg stellen schon jahrelang effiziente thermische Warmwasserspeicher her, können aber ohne innovative Langzeitspeicherung keine neuen Marktfelder erschließen. Die Bereitschaft unseres Projektpartners diese Innovation in Serie zu bringen, ist ungebrochen.

Titel: 
Stereomikroskopische Positionierungshilfe für geneigte Laserstrukturierung

Projektleiter: 
Prof. Dr. rer. nat. Steffen Weißmantel Professur Physik/Physikalische Technologien

Projekt: 
KVP

Kurzfassung: 
Projektname & Ziel 
Ziel des Projekts ist die Validierung eines stereomikroskopischen Verfahrens zur präzisen Ausrichtung von Werkstücken im Fokusbereich eines gepulsten Lasersystems. Dies ist notwendig zur industriellen Umsetzung eines zum Patent angemeldeten Verfahrens (EM-061) zur laserbasierten Erzeugung von Vertiefungen mit steilen Wandwinkeln. Innovativer Kern Das neuartige Laserstrukturierungsverfahren ermöglicht erstmals die gezielte Erzeugung steiler oder senkrechter Wandflächen durch kontrollierte Kippung des Werkstücks relativ zur Laserstrahlung. Die Herausforderung besteht in der exakten, reproduzierbaren Positionierung gekrümmter oder Freiformoberflächen im geneigten Winkel zur Fokusebene. 

Relevanz 
Klassische Digital- oder Auflichtmikroskopie scheitert an der optischen Erfassung steiler Wandstrukturen, da sie auf senkrechter Beobachtung und begrenzter Tiefenschärfe basieren. Im Gegensatz dazu arbeitet ein Stereomikroskop mit zwei leicht zueinander geneigten Strahlengängen, wodurch ein räumlicher Eindruck der Oberfläche erzeugt wird. Diese räumliche Stereobildgebung ermöglicht die visuelle Beurteilung auch schräg stehender Flächen und Strukturen – insbesondere von steilen Wandflächen, wie sie bei dem geplanten Verfahren auftreten. Zudem besitzen hochwertige Stereomikroskope einen im Vergleich zur Auflichtmikroskopie großen Tiefenschärfebereich, was eine fokussierte Darstellung verschiedener Ebenen innerhalb der geneigten Struktur ermöglicht. Dadurch lassen sich sowohl die Vorpositionierung zur Fokusebene des Lasers als auch die Inline-Inspektion der Kantenwinkel mit hoher Reproduzierbarkeit durchführen – ein entscheidender Schritt in Richtung industrieller Prozessintegration.

Kurzfassung der Umsetzung & erwartete Wirkung 
Im Rahmen des Projekts wird ein geeignetes Stereomikroskop beschafft, aufgebaut und in eine bestehende Laborumgebung eingebunden. An ausgewählten Testgeometrien wird überprüft, ob eine reproduzierbare Fokussierung und Begutachtung der geneigten Wandflächen realisierbar ist. Die Ergebnisse fließen in die Planung eines anlagenintegrierten Positionier- und Prozessführungssystems ein. Die Validierung mit Hilfe des Stereomikroskops stellt dabei nicht nur einen technischen Zwischenschritt dar, sondern schafft auch die Grundlage für ein nachfolgendes Langzeitvalidierungsprojekt mit industrieller Beteiligung.