Mit der ETH Zürich und ASUS womöglich abheben

Revolutionäre Entwicklungen und technische Fortschritte entstehen auf vielfältige Art und Weise. Ein wichtiger Bestandteil in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Bereichen stellt die akademische Forschung dar. Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, bekannt unter dem Akronym ETH Zürich, ist eine der wichtigsten Technik-Hochschulen Europas und bildet jährlich eine große Anzahl an zukünftigen Leistungsträgern aus. Ein Teil, des sich über die ganze Stadt erstreckenden Campus, ist der Technopark. Dieser dient als Plattform für Wissens- und Technologietransfer und beherbergt (möglicherweise) Teile der Zukunft europäischer Luft- und Raumfahrttechnik. Eine exzellente und zuverlässige Ausstattung mit leistungsstarker und stabiler Hardware ist daher obligatorisch, wodurch innerhalb einer faszinierenden Projektanfrage der Kontakt zu ASUS hergestellt wurde. Durch diese Kooperation war es einem unterstützenden Mitarbeiter vergönnt, einen Blick auf die Entwicklung neuer Wege zu den Sternen zu erlangen, die innerhalb dieses Artikels einem größeren Publikum zugänglich gemacht werden kann. ASUS freut sich und ist geehrt bei den Ideen und dem Enthusiasmus junger Studenten und der Entwicklung zukünftiger Technologien einen Beitrag leisten zu dürfen.

Das Projekt RAPTURE und die Herausforderungen an die Hardware (von ASUS)

Am Ende ihres Grundstudiums ermöglicht die traditionsreiche Akademie Bachelor-Studierenden die Teilnahme an Fokus-Projekten. Hier werden der Umgang mit technischen Anlagen gelehrt sowie Erfahrungen in methodischen Prozessen und technischen Lösungswegen vermittelt. Ziel des Projekts RAPTURE ist es, die schnellste und zugleich effizienteste LPBF-Maschine zu entwickeln und zur Marktreife zu führen. Die Abkürzung steht für „Laser Powder Bed Fusion“, was für ein Verfahren steht, in dem mittels eines Lasers Metallpulver zu Bauteilen und Komponenten verschweißt wird. Diese signifikant verbesserten Bauteildesigns, die in einer Art kompliziertem 3D-Druck-Verfahren entstehen, werden bereits im Motorsport eingesetzt und werden zukünftig als Hochleistungskomponenten in weiteren Einsatzgebieten Einzug halten. Ein natürlicher Magnet für alle, die sich für Technik begeistern können, ist der geplante Einsatz in der Luft- und Raumfahrtechnik. Daher wird das Projekt auch durch die Akademische Raumfahrtinitiative Schweiz (ARIS) unterstützt und gefördert. In dem Bestreben das Weltall weiter zu erkunden, werden dabei die bestmöglichen Materialien und Fertigungsprozesse entwickelt. Die potenziellen Einsatzgebiete erstrecken sich zusätzlich auf Turbinen oder Kugellager, die höchsten Belastungen standhalten müssen. Dabei helfen die multimateriellen Fähigkeiten die Kosten im Fertigungsprozess deutlich zu senken. Zudem wird die Effizienz erhöht und durch das intelligente pulverschonende System Ressourcen gespart und gleichzeitig die Endprodukte leichter gestaltet. Ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit, zu der sich ASUS ebenfalls verpflichtet hat.

Die Prozesse des Projekts RAPTURE erfolgen unter anderem mithilfe von computerbasierter Technik. Einzigartige Forschungsmaschinen benötigen dabei Speziallösungen und auf sie zugeschnittene Architektur. So wird selbstentwickelte Software ebenso verwendet, wie modifizierte und neuprogrammierte Anwendungen. Doch auch die Komponenten benötigen spezialisierte Hardware, die im Portfolio von ASUS gefunden werden kann.

„Ich hatte bereits persönlich positive Erfahrungen mit der zuverlässigen Hardware von ASUS gemacht, sodass es naheliegend war, den Kontakt aufzunehmen, um zu erfragen, ob passende Modelle verfügbar sind und ob eine Kooperation zustande kommen könnte.“ – Kalle Laitinen

Namentlich ging es unter anderem um anspruchsvolle und seltene Erweiterungskarten, die Teile der Steuerung und Regelung übernehmen. Hierzu war es unumgänglich, ein Fundament in Form eines Mainboards zu finden, dass nicht nur die heutzutage üblichen PCIe-Slots aufweist, sondern auch PCI-Slots besitzt. Gelichzeitig musste eine Intel CPU der 12. Generation verbaut werden und insgesamt die Implementation von 4 Erweiterungskarten möglich sein. Diese und viele weitere spezielle Lösungen für ungewöhnliche Anwendungen lassen sich aufgrund der langjährigen Erfahrung von ASUS mit der Industrie im Produktportfolio finden.

In der Wissenschaft häufig genauso wichtig wie in großen Unternehmen und Produktionsanlagen ist die weitsichtige Planung und langfristige Nutzung der Hardware. Auf diese Weise werden Kompatibilitäten und kosteneffiziente Prozesse sichergestellt. Ein Umstand, dem die Business-Mainboards von ASUS, die auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit hin entwickelt wurden, gerecht werden. Insbesondere das weitverbreitete ASUS CSM-Programm und die umfangreiche IT-Überwachungs- und Verwaltungssoftware sorgen für Planungssicherheit. Die zusätzliche Beschichtung des ASUS Pro H610M-C-CSM bietet einen zuverlässigen Schutz für konsistente und zuverlässige Leistung. Hinsichtlich des benutzten Metallpulvers, das lediglich zwischen 30 und 50 µm misst, musste die Hardware zudem eine staubige Umgebung aushalten können und störungsfrei arbeiten. Hierzu wurde ein ASUS ExpertCenter PN52 Mini-PC zur Fernsteuerung der Befehle in das System integriert. Dieser Aufbau ist nicht nur platzsparend, sondern durch die strengen Belastungstests nach Militärstandard zudem auf Langlebigkeit ausgelegt. Dies kommt bei der auf IP5X staubresistent zertifizierten All-In-Wasserkühlung ebenso zum Tragen wie bei der schützenden PCB-Beschichtung des Netzteils. Die vollständige passive Kühlung der Grafikkarte verhindert darüber hinaus zusätzlich Verwirbelungen im Gehäuse.

Ein besonderes Augenmerk lag bei der Zusammenarbeit auf der Anpassbarkeit und Individualisierung des BIOS. Das Forschungssystem muss immerhin auf die wissenschaftlichen Anlagen optimiert und feinjustiert werden. Zusätzlich musste die Möglichkeit bestehen, auf einfachem und schnellem Wege Zugang zu den verbauten Komponenten zu erhalten, damit unterschiedliche Testanordnungen und Versuchsaufbauten den Studierenden zur Verfügung stehen. Daher kommt das PC-Gehäuse ASUS Prime AP201 zum Einsatz, das sich werkzeugfrei von allen Seiten öffnen lässt und einen schnellen Wechsel ermöglicht. Mit der Hardware von ASUS wird auf diese Weise die Hauptregelungssoftware gesteuert. Diese ist unter anderem für die Bewegung der Achsen und des Lasers während des innovativen Druckverfahrens verantwortlich. Hierzu kommen EtherCAT-Schnittstellenkarten ebenso zur Anwendung wie RTC-Ansteuerkarten, um die komplexen Abläufe zu kontrollieren.

Per Hardware ad astra

Speziallösungen wie diese ermöglichen ASUS auf gänzlich unterschiedliche Herausforderungen und Bedürfnisse von Partnern eingehen zu können. So unterschiedlich die Anwendungsfelder von Forschung und Industrie sind, so vielfältig ist das Portfolio von lösungsorientierter Hardware.

Wie wichtig die Unterstützung dieser Projekte ist, zeigt sich an der inspirierenden Forschungsarbeit der engagierten Studierenden der ETH Zürich. Komplexe Anforderungen erfordern insbesondere bei der Entwicklung neuer Technologien ebenso komplexe Prozesse. Das „Laser Powder Bed Fusion-Verfahren“ des RAPTURE-Projekts stellt hier keine Ausnahme dar und offenbart einmal mehr die Notwendigkeit präziser und zuverlässiger Technik. So war es ASUS ein persönliches Anliegen, die Ideen der Studierenden und den technischen Fortschritt zu unterstützen und gemeinsam Synergien zu erschaffen. Wir bedanken uns für das in uns gebrachte Vertrauen und die Möglichkeit RAPTURE und die ETH Zürich zu unterstützen. Wer weiß, ob nicht bereits in naher Zukunft die Ergebnisse der Bemühungen junger Wissenschaftler zusammen mit der spezialisierten Hardware von ASUS ins Weltall abheben – kommen Sie an Bord.