Highly Efficient Technical Systems (HTS)
Resource efficiency, climate protection, health, and digitalization – these are topics of major societal relevance. The HTS research focus area brings together experts from the fields of electrical engineering, computer science, mechanical engineering, and mathematics, who work collaboratively across disciplines to address these core issues.
Technical challenges in services, industry, and science are increasingly being solved through the development of complex technical systems. The focus on solutions based on individual components is gradually being replaced by integrated (socio-)technical systems. In this context, a systems engineering and interdisciplinary approach becomes essential, with cross-domain collaboration playing a key role.
Solving technical problems always involves a wide range of constraints. These system requirements are met by using various modules, some of which may already exist, while adhering to restrictions such as availability, functionality, energy and resource efficiency, and cost. As a result, problem-solving is inherently an optimization task.
The research focus area Highly EfficientTechnical Systems embraces this mindset and concentrates on optimizing technical systems. To this end, experts from electrical engineering, computer science, mechanical engineering, and mathematics join forces across departments to develop innovative solutions – from product-based approaches to extended product concepts and full system approaches.
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Ausgewählte News
Neuer Forschungsinfrastruktur FAST LAB KL: Hochdrehzahlmessungen bis 150.000 1/min
Die Arbeitsgruppe Elektrotechnische Systeme der Mechatronik (AG ESM) hat ihre Laborausstattung um die Forschungsinfrastruktur FAST LAB KL erweitert. FAST LAB KL (FAST: Facility for Advanced Speed Testing) besteht aus einem Ultrahochdrehzahl-Prüfstand, Päzisionsmesstechnik für transiente Analysen, Kühlwasserzugang und klimatisierter Umgebung. Der Prüfstand selbst besteht aus Spannfeld, Belastungsmaschine, Hochsetzgetriebe, telemetrischer Drehmomentmesswelle und Kupplungen mit Berst- und Eingriffsschutz.
- Kontinuierlich einstellbare Prüflingsdrehzahl von 0 bis 150.000 1/min
- Direkte, hochgenaue Messung von Drehzahl und Drehmoment über den gesamten Arbeitsbereich. Drehmomentmessung auf der Hochdrehzahlseite
- 60-kW-Belastungsmaschine
- Schnittstellen für externe Steuerung und Sollwertvorgabe
- Schutzhaube in Sandwich-Bauweise im Prüflingsbereich, massiver Berst- und Eingriffsschutz, Schwingungsüberwachung nach ISO 10816, Not-Aus-Konzept mit STO und CE-konforme Ausführung
- Schwingungsarmer Aufbau auf massivem Grauguss-Spannfeld mit Luftfedersystem zur Entkopplung vom Gebäude
- Klimatisierter Prüfraum mit Kühlwasseranschluss
Erfolgreiche Promotion von Wei Zhang
Wei Zhang, wissenschaftlicher Mitarbeiter der AG Elektrotechnische Systeme der Mechatronik(AG ESM), hat am 25. März 2026 erfolgreich seine Promotion in Kooperation mit dem „Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik“ der Universität Stuttgart abgeschlossen. Die Forschungsarbeiten zur Dissertation mit dem Thema „Design und Auslegung magnetischer Soft-Aktoren“ fanden an der Hochschule Kaiserslautern statt und befassten sich mit drei neuen Soft-Aktoren, die er von Grund auf entwickelt hat. Darunter fallen ein Bio-Aktor zur Zellstimulation für das Tissue Engineering, ein linearer Soft-Aktor zur mechanischen Charakterisierung weicher Werkstoffe und ein magnetischer peristaltischer Aktor zur Fluidförderung, etwa von Blut.
Wir gratulieren Dr.-Ing. Wei Zhang herzlich zur erfolgreichen Promotion und danken ihm für seine engagierte Forschungsarbeit!
Wissenschaftlicher Nachwuchs präsentiert aktuelle Forschung an der Hochschule Kaiserslautern
Am 7. November 2025 fand am Campus Kammgarn in Kaiserslautern das 3. Doktorand*innenkolloquium des Forschungsschwerpunkts „Hocheffiziente technische Systeme“ statt. In insgesamt zwölf Vorträgen präsentierten Promovierende und Studierende aus den Fachbereichen Angewandte Ingenieurwissenschaften sowie Angewandte Pharmazie und Polymerwissenschaften ihre aktuellen Forschungsarbeiten.
Die Themen reichten von leistungselektronischen Schaltungen, magnetischen Soft-Aktoren und der elektrolytischen Schwefelsäureumwandlung über Naturfasern als Baumaterial und den 3D-Druck von Polymeren bis hin zu Ermüdungseigenschaften und Lebensdauerprognosen von Werkstoffen. Die Veranstaltung machte deutlich, dass Forschung an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften mit universitären Projekten durchaus mithalten kann.
Im Anschluss an die Vorträge und in den Pausen bot sich bei Fragen und Diskussionen Gelegenheit zum interdisziplinären Austausch und zur Vernetzung – ein wichtiger Impuls für künftige Kooperationen innerhalb des Forschungsschwerpunkts.
Erfolgreiche Promotion von Sebastian Bold
Sebastian Bold, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe ESM, hat am 23. Juli 2025 erfolgreich seine Promotion an der Universität des Saarlandes verteidigt. Die Forschungsarbeiten zur Dissertation fanden an der Hochschule Kaiserslautern statt und befassten sich mit der Identifikation robuster Merkmale für die technische Diagnostik von netzgespeisten Asynchronmotoren und den angetriebenen Arbeitsmaschinen. Die Arbeit ist kostenlos abrufbar unter https://dx.doi.org/10.22028/D291-46077.
Im Mittelpunkt der Arbeit stand die Entwicklung sensorarmer Diagnoseverfahren, die auf der systematischen Verknüpfung von Data-Mining-Methoden mit Expertenwissen basieren. Ziel war es, robuste Merkmale zur Fehlererkennung zu identifizieren – auch unter variierenden Einsatzbedingungen. Die Konzepte wurden experimentell anhand von Fehlerbildern wie Kavitation, Rotorstabbruch und Fehlausrichtung validiert.
Wir gratulieren Dr.-Ing. Sebastian Bold herzlich zur erfolgreichen Promotion und danken ihm für seine engagierte Forschungsarbeit!
Innovationen aus dem Forschungsschwerpunkt HTS auf der Hannover Messe 2025
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsschwerpunkts präsentieren zwei Projekte auf der Hannovermesse:
Knowledge Discovery from Experimental Data (KDED) – eine Methode entwickelt von der Arbeitsgruppe Elektrotechnische Systeme der Mechatronik (AG ESM) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Sven Urschel. KDED revolutioniert die Instandhaltung technischer Anlagen, indem es den Einsatz von Sensoren auf ein Minimum reduziert und so die Wartungskosten deutlich senkt. Wie effektiv das Verfahren ist, demonstriert das Team auf anschauliche Weise mit dem winkenden Skydancer Timmi: Allein durch die Analyse des Stromflusses in der Zuleitung seines Gebläses lässt sich erkennen, ob Timmi umarmt wird oder ob jemand seinen Arm festhält. Die Forschungsgruppe um Prof. Dr.-Ing. Sven Urschel – bestehend aus Sebastian Bold, Marco Garbe und Wei Zhang – zeigt damit eindrucksvoll, welches Potenzial in dieser innovativen Methode steckt.
MagGear Magnetgetriebe – Ein weiteres Projekt aus dem HTS-Forschungsschwerpunkt, vorgestellt von Prof. Dr.-Ing. Michael Magin und Nina Schmitzer. Das neue permanentmagnetische Umlaufgetriebe kombiniert die Vorteile eines Planetengetriebes mit einer elektronisch einstellbaren Übersetzung. Es zeichnet sich durch geringeren Verschleiß und Wartungsaufwand aus und bietet eine hohe Leistungsdichte. Durch den Einsatz von modernen Materialien und 3D-Drucktechnologien bietet das MagGear Getriebe eine wartungsarme und effiziente Alternative zu herkömmlichen mechanischen Getrieben.
Diese beiden Projekte spiegeln die exzellente Arbeit und Innovationskraft der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsschwerpunkts HTS wider und zeigen, wie Forschung an der Hochschule Kaiserslautern konkrete Lösungen für die Industrie von morgen liefert.
Drei Schwerpunktprofessuren im Forschungsschwerpunkt HTS
Um forschungsstarken Lehrenden mehr Freiraum für die Wissenschaft zu geben, hat die Hochschule Kaiserslautern jetzt acht sogenannte „Schwerpunktprofessuren“ vergeben. Über gut fünf Jahre können sich die Inhaberinnen und Inhaber des neuen Professurformats intensiver ihrer Forschung widmen. In dieser Zeit wird ihre Lehrverpflichtung reduziert und durch Lehrpersonal ausgeglichen.
Drei der acht Schwerpunktprofessuren entfallen auf Professoren des Forschungsschwerpunkt HTS: Prof. Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Peter Starke, Prof. Dr.-Ing Sven Urschel und Prof. Dr.-Ing. Christian Schumann (alle aus Fachbereich Angewandte Ingenieurwissenschaften).
New cooperation between WWHK and Evident
Industrial cooperation is immensely important for our research at the WWHK. The Department of Materials Science and Testing and the measuring instrument manufacturer Evident have decided on a close cooperation and fixed it in a contract. Now students and researchers can use their state-of-the-art equipment.
