Forskning

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE)

En række teknologier og materialer (eksempelvis wide band gap halvledere) sænker barriererne for den grønne omstilling inden for transport- og energisektoren. Øget brug af elektriske køretøjer, energieffektive pumpeløsninger, hydrogenelektrolyse og vindenergi stiller større krav til effektelektroniksystemers performance; de er ‘limen’ som kobler funktionelle blokke sammen og transporterer elektricitet fra kraftværket og til forbrugeren.

Industrien har brug for nye løsninger

Projektet er afledt af et længerevarende samarbejde med Grundfos’ udviklingsafdeling, men med Fondens støtte vil forskerne gøre deres metoder og processer mere bredt tilgængelige for industrien.

Stig Munk-Nielsen

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE) ledes af Professor Stig Munk-Nielsen, AAU. Foto: Hongbo Zhao, AAU.

Center for Digitalisering af Elektronik (CoDE) på Aalborg Universitets Institut for Energiteknik har sat sig for at udvikle nye metoder der skubber til grænserne for digitale processer når fremtidens højeffektive og kompakte effektelektroniksystemer skal designes og kvalificeres.

"Vi vil transformere designprocessen, så tidskrævende og dyre prototype-iterationer i laboratoriet bliver erstattet af digitale design-iterationer. Vores vision er, at kun en enkelt fysisk prototype skal fremstilles for at opnå den ønskede funktion og effekt. "
Professor Stig Munk-Nielsen

Prototypebaserede designprocesser  er ressourcekrævende, og hele designprocessen med mange iterationer kan vare i uger. Erfaringerne med at digitalisere dele af designprocesserne er meget lovende, og målet er derfor at øge brugen af digitale designværktøjer i udviklingsprocesserne inden for det elektriske, magnetiske og mekaniske område.

CoDE forskningsgruppen

Nøglepersonerne i forskningsgruppen er: lektor Christian Uhrenfeldt, postdoc Asger Bjørn Jørgensen og professor Stig Munk-Nielsen. I alt 5 PhD’er og 2 Postdocs bliver tilknyttet projektet over de næste fem år.

CoDE research group

Fra venstre: lektor Christian Uhrenfeldt, postdoc Asger Bjørn Jørgensen og professor Stig Munk-Nielsen. Foto: Hongbo Zhao, AAU.

 

Naturvidenskabs
festival

Naturvidenskabsfestivalen har siden 1998 bidraget til, at børn og unge i Danmark får engagerende oplevelser med STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics).

Fonden finansierer festivalpulje

Uddelingspuljen støtter aktiviteter, der bidrager til at børn og unge udvikler naturfaglig kompetence gennem nye og spændende oplevelser, der relaterer sig til festivalens tema. . I 2021 er temaet “Helt Vildt”.

Fonden finansierer puljen de næste tre år (2021-23). Der uddeles årligt 1,2 mio. kr. til arrangementer i forbindelse med Naturvidenskabsfestival i uge 39, og Fonden forventer over de næste tre år at puljen støtter 350 festivalaktiviteter der skal give 100.000 børn og unge en sjov og spændende oplevelse med naturvidenskab.

Samlet set deltager mere end 150.000 elever hvert år i uge 39.

Børn iført Naturvidensabsfestival T-shirts laver fysikforsøg

Børn iført Naturvidenskabsfestival T-shirts laver forsøg. Foto: ASTRA

Fonden har tidligere støttet ASTRAs aktiviteter: Masseeksperimentet og Big Bang konferencen.

Next Generation Water Action

Sammen med en række globale spillere inviterer DTU Skylab & DTU Miljø nu til et skræddersyet virtuelt program, som giver unge fra hele verden mulighed for at deltage sammen med forretningslivet og offentlige partnere i offentlige events. Programmet tilbyder både mentorforløb, industry insights og bootcamps, men vil også være et forum for at dele deres ideer med globale beslutningstagere frem mod IWA World Water Congress i København. Læs hele projektbeskrivelsen på engelsk.

Program

Programmet skydes i gang i februar og løber frem til maj

  • Februar-april: Kick-off og Solution Development Phase med Bootcamps, Mentor Session og Keynotes
  • 18. maj: Global Multi-Hub Final med lokale live events i hvert deltagende land
  • Juni: Acceleration af udvalgte studerende og start-up teams
  • September 2022: Udvalgte teams deltager i IWA World Water Congress i København

 

Young participant speaking at conference. Photo: DTU Skylab.

Next Generation-deltager taler foran et publikum. Foto: DTU Skylab.

 

Laserformgivning

Laserformgivning har spændende perspektiver, men det er en ny teknologi og som sådan udfordret på præcision, hastighed og materialeforståelse i forhold til konventionelle processer. På Aalborg Universitet arbejder lektor Morten Kristiansen og hans gruppe med udvikling af laserbearbejdning generelt som teknologi, og med uddannelse af ingeniører med dybt teoretisk og praktisk kendskab til mulighederne i laserbearbejdning.

"Laserformgivning: produktion af tredimensionelle emner ud fra plademateriale ved hjælp af laser."

Formål med projektet

Med denne bevilling vil vi give forskergruppen et markant løft på både udstyrs- og bemandingssiden med et dobbelt formål:

  • Teknologisk er målet at fremstille dobbeltkrummede pumpeskovle med industrielt relevant præcision, hastighed og kvalitet.
  • Uddannelsesmæssigt er målet at fastholde og udbygge en gruppe, som leverer højt kvalificerede ingeniører til dansk fremstillingsindustri
laserbearbejdede emner

Laserbearbejdede emner. Foto: Morten Kristiansen

Bevillingen dækker

  • Anskaffelse af en lang række komponenter: lasere, emnehåndteringsudstyr, opmålingsudstyr, optik til strålemanipulation med mere, samt
  • 3 års post-doc , en PhD og et halvt års forskningsassistent

Med bevillingen løftes en væsentlig universitetspartner således både udstyrsmæssigt og akademisk.

Time lapse from Grundfos Foundation | PDJF on Vimeo.

En engageret underviser og samarbejdspartner

Morten Kristiansen har i vid udstrækning studerende engageret i konstruktion af forsøgsopstillingerne. Udstyret vil desuden blive omdrejningspunkt for gruppens forskning, samt for samarbejdet med Grundfos og andre virksomheder.

BeScience

Bjerringbro Gymnasium er et lille gymnasium, men en væsentlig faktor i fastholdelsen af familier i Grundfos’ hjemby og omkringliggende landsbyer. Gymnasiet har allerede tilrettelagt to spændende retninger (klasser) på hhv. det sproglige/samfundsfaglige og kunstneriske område samt indenfor matematik og international økonomi. Begge klasser er kendetegnet ved at arbejde med casebaserede opgaver internationalt og ikke mindst lokalt med erhvervslivet: BeGlobal sammen med Holmris B8 og BeBusiness sammen med bl.a. Grundfos.

Skolen har i 2020 taget ekstra fat på den naturvidenskabelige retning. Klassen kaldes BeScience og eleverne skal opleve et nyt og spændende tilbud med en tydelig identitetsskabelse. Gymnasiet ved af erfaring, at dette betyder meget for de unge. Det er i særlig grad indenfor naturvidenskab, at elevtallet falder, fx hvis elever i nærområdet søger ind til ungdomsuddannelser i de større byer.

" Med projektet skal der opbygges en naturvidenskabelig klasse med fokus på FN’s verdensmål, især SDG6 (vand og sanitet), og med særligt fokus på Afrika syd for Sahara. Formålet er at gøre den naturvidenskabelige retning på BG så uimodståeligt spændende, at eleverne hellere vil søge fra Viborg til Bjerringbro end omvendt."

I BeScience har eleverne alle matematik på højeste niveau og fysik på højeste eller næsthøjeste niveau samt biologi og kemi. Som studieretningsfag vælger de desuden mellem bioteknologi, kemi på højere niveau eller musik på højeste niveau. Alle har meget naturvidenskab, men praktiske erfaringer tæller også som en vigtig del af uddannelsen.

Elever fra Bjerringbro Gymnasim på besøg på Grundfos. Foto: Poul Due Jensens Fond

Projektet løber over tre år. Den lange projektperiode understøtter en massiv kompetenceudvikling i lærergruppen og sikker forankring, fordi der er tid til både at udvikle, afprøve og internaliserer særlige anvendelsesorienterede elementer i undervisningen, herunder en øget teknologiforståelse indenfor indfrielse af verdensmålene.

"Den klassiske teoretiske tilgang til læring, der nok er en styrke for stx- studenterne på deres videregående uddannelse, er erfaringsmæssigt også en svær ting at sælge til unge i 8-9 klasse. "

Eleverne modnes gennem engagerende cases og samarbejder udadtil, gennem nye motiverende undervisningsforløb skabt af lærere, som samarbejder indenfor og på tværs af faggrupper samt med institutioner og virksomheder udenfor BG.

BeScience from BG on Vimeo.

Særbevillinger til sundhedsforskning

Det er normalt teknik og naturvidenskab, Poul Due Jensens Fond har i fokus, men i kølvandet på COVID-19-pandemien har Fonden besluttet at støtte udvalgte projekter (seneste først).

Aarhus Universitetshospital: Lungeultralydsscanning

COVID-19 kan give lungebetændelse med karakteristiske forandringer i lungevævet. Forandringerne kan konstateres med almindelig røntgen af lungerne, med ultralyd og med CT-scanning af lungerne, som er en mere avanceret og ressourcekrævende teknik. Af disse tre er ultralyd klart den hurtigste og billigste, og i mange udviklingslande måske den eneste tilgængelige. Med dette projekt vil Forskere fra Aarhus Universitetshospital undersøge, om ultralydsteknikken kan give mindst lige så god diagnose som almindelig  røntgen af lungerne og dermed forudsige, om patienten har COVID-19 og eventuelt vil få brug for intensiv behandling.

Præhospital Region Midtjylland: Belastningstest

Det er let at overse den patientgruppe, som er ’tæt ved at vælte’. Overgangen fra sløj til iltkrævende er meget pludselig og ikke umiddelbart forudsigelig ud fra normale ’vitale parametre’ som blodtryk, respirations-frekvens, iltmætning osv.

"Erfaringer fra Italien tyder på, at der er en gruppe af patienter mistænkt for COVID-19 med åndenød, der fremtræder stabile, når man måler på deres vejrtrækning og kredsløb, men som alligevel senere udvikler et sværere sygdomsforløb. Det er vigtigt, at disse patienter identificeres og hospitalsindlægges."
Allan Bach, ledende overlæge, Præhospitalets 'afdeling for akutlægebiler og ambulancer'.

Inspireret af italienske kolleger har Præhospitalet indført en belastningstest, som let og hurtigt kan udføres hos patienter, som tilsyneladende er stabile og hvor man kan være i tvivl om, hvorvidt de har brug for at blive indlagt. Læs mere

CPH Trial Unit, Rigshospitalet: Living Systematic Review

En international forskningsgruppe ledet af Copenhagen Trial Unit på Rigshospitalet skal fremover overvåge og evaluere alle nye forskningsresultater vedrørende coronavirus for at identificere de mest effektive behandlingsmetoder. Læs mere

Aalborg Universitet: Beslutningsstøtte

Forskere fra AAU og DTU udvikler værktøj til beslutningsstøtte for Sundhedsstyrelsen og Statens Serum Institut, når samfundet skal forsøges genåbnet. Læs mere

Aalborg Universitet: Nødrespirator

Poul Due Jensens Fond finansierer AAU-professor Stephen Rees’ pilotproduktion af 30-40 nødrespiratorer, som kan produceres ud fra eksisterende, ikke-kritiske, industrikomponenter, til en brøkdel af prisen hvad de normalt koster. Læs mere

Produktion af nødrespiratorer. Foto: Stephen E. Rees, AAU

 

Beslutningsstøtte til myndighederne

Der er under COVID-19-krisen ikke tid til at foretage den normale validering af de modeller, som myndighederne bruger som beslutningsstøtte. Statens Serum Institut ser derfor gerne flere parallelle modeller udviklet, som gensidigt kan belyse hinanden.

Komplementerende projekter

Novo Nordisk Fonden har allerede bevilget midler til et projekt, hvor forskere fra AAU og DTU skal udvikle et værktøj til beslutningsstøtte for Sundhedsstyrelsen og Statens Serum Institut, når samfundet skal forsøges genåbnet.

"Formålet med dette projekt er markant at forbedre modellerne udviklet i Novo Nordisk Fonden projektet, især mht. pludselige ændringer (skoleåbninger o.l.) samt modellernes usikkerheder."
Professor Kim Guldstrand Larsen, AAU

De to projekter vil blive tæt integreret, også i samarbejdet med myndighederne.

AAU-professor Kim Guldstrand Larsen leder projektet. Foto: Lars Holm

Living Systematic Review

Der foretages aktuelt hundredvis af randomiserede kliniske forsøg, som tester mulige behandlinger af COVID-19. Det er dog meget sjældent, at ét enkelt forsøg endeligt kan afklare om en behandling er effektiv – der er ofte brug for at samle evidensen fra samtlige forsøg i en meta-analyse.

“Der er behov for at overvåge, indsamle og sammenligne resultaterne på højeste faglige niveau for at beskrive hvad vi ved, og hvor godt vi ved det,” forklarer overlæge Janus Christian Jakobsen, Copenhagen Trial Unit.

Målet med projektet er at skabe en levende meta-analyse (’living meta-analysis’), dvs. en meta-analyse, som kontinuerligt overvåger den tilgængelige viden og opdateres i takt med, at nye forsøgsresultater bliver tilgængelige. Således kan der skabes en international basis for evidensbaserede retningslinjer for behandling af COVID-19.

A systematic and on-going review

Poul Due Jensens Fond har givet en bevillinge på 2,9 millioner til Copenhagen Trial Units forskningsprojekt: Living Systematic Review. Forskergruppen publicerer løbende deres resultater via websitet COVID LIVING Treatments – A living systematic review of treatments for COVID-19.

Nødrespirator

Professor Stephen Rees har forsket i mekanisk ventilation (respiratorer) i 20 år og er internationalt anerkendt på sit felt. Da COVID-19-krisen begyndte, fandt han et design af en nødrespirator frem fra “skuffen”, som kan konstrueres af almindeligt tilgængelige komponenter og til en tiendedel af prisen af en normal respirator.

Med 970.000 kroner i støtte fra Styrelsen for Forskning og 1,8 mio. kroner fra Poul Due Jensens Fond gik forskere fra Aalborg Universitets Sundhedsvidenskabelige Fakultet, i gang med at lyn-udvikle en nødrespirator til behandling af patienter med COVID-19.

Professor Stephen Edward Rees, Aalborg Universitets Sundhedsvidenskabelige Fakultet, fremviser nødrespiratoren. Foto: Lars Horn/Baghuset.

Kort før påske var prototypen klar og nu er universitet i samarbejde med virksomheden Flairmo ved at bygge 30-40 styk, som der oprindelige blev givet tilskud til.

"Vi vil med projektet gå fra prototype til pilotproduktion, få ’afluset’ designet så det kan serieproduceres, samt gennemføre de nødvendige godkendelsesprocedurer. Vi vil producere 30-40 respiratorer, så de er klar til indsats."
Professor Stephen Rees, AAU

Designet vil blive lagt ud som open source, så alle kan tilgå og benytte det, og alle nødvendige lægefaglige godkendelser  og bistand vil blive indhentet undervejs.

Find mere info på AAU’s hjemmeside:

Big Bang – konference

ASTRA har de sidste 5-6 år afholdt en konference for folkeskole- og gymnasielærere. Konferencen, med navnet ’Big Bang’, er blevet det centrale mødested for naturfagslærere, med over 1500 deltagere.

"Vi har brug for at flere unge begejstres af naturvidenskaben. Derfor støtter vi værdifuld inspiration til de lærere, som skal undervise - vise naturens undere - børn og unge i de danske skoler og gymnasier. "
Poul Toft Frederiksen, programchef Forskning

Fonden yder støtte til konferencen som afholdes 18-19. marts for at holde deltagergebyret lavt og give mulighed for flere deltagere. I 2020 er Ørsted-fejringen det centrale tema for Big Bang.

Bæredygtig sørestaurering

De danske søer er i en elendig forfatning. To tredjedele af dem lever ikke op til EU’s minimumskrav til et rimeligt vandmiljø. Årsagen er årtiers, sine steder århundreders misrøgt i form af udledning af urenset spildevand samt næringsstoffer fra landbruget. En uklar sø udsender dobbelt så mange drivhusgasser som en sund og klar sø – så der er også en klimaeffekt. På den anden side er fosfor en begrænset ressource: Der er fosforminer i Kina, Rusland, USA og Marokko, og når minerne om et par generationer tømmes, så må produktionen af kunstgødning indstilles – der er ikke nogen erstatning for fosfor.

"Over hele kloden er de fleste søer i en miserabel tilstand. Problemet er tilstedeværelsen af alt for megen næring, især fosfor, samt i mange tilfælde tungmetaller. Det vil vi gøre noget ved sammen med de bedste danske forskere på området. "
Poul Toft Frederiksen, programchef, Forskning

I dette projekt udvælges en enkelt sø, Ormstrup Sø, som første testobjekt, og det nødvendige fysisk/kemiske, mikrobiologiske og makrobiologiske datagrundlag etableres. Vi skal vide, hvor fosforen gemmer sig, og på hvilken form; hvordan har søens historie været; hvor meget sediment (bundslam) skal vi tage op; kan vi bruge sedimentet som jordforbedring; hvordan reagerer fiskene på opfiskning og sedimentfjernelse; og hvad betyder det for samfundet som sådan, at en sø går fra beskidt til ren tilstand og meget andet.

DTU’s engagement i forprojektet ledes af lektor Christian Skov fra DTU Aqua (højre), her i selskab med kollegaen Jes Dolby. Foto: Poul Due Jensens Fond

Fosfor i Ormstrup Sø

Vi henvendte os først til Silkeborg kommune og foreslog Lyngsø, men kommunen henviste os til Aarhus Universitet, der i stedet pegede på Ormstrup Sø, som pga. sin massive fosforbelastning er et optimalt testobjekt.

"Vi ønskede at arbejde med lokale søer, fordi det midtjyske ferskvandssystem er Danmarks største og smukkeste, og fordi vi ønsker at være synlige i lokalområdet."
Poul Toft Frederiksen,programchef, Forskning

De rutiner og det måleudstyr, som vi anvender og udvikler ved Ormstrup Sø kan vi overføre til andre søer i lokalområdet, og her er Viborg-søerne oplagte næste kandidater.

Flere universiteter ombord

Poul Due Jensens Fond har taget nye metoder i brug for at få projektet i gang. Normalvis styrker vi specifikke forskningsmiljøer på ét universitet ad gangen, men i dette tilfælde har vi defineret et problem og bedt flere partnere om at arbejde sammen.

Fire universiteter pr. 1. januar 2021 involveret i projektet, nemlig:

Martin Søndergaard/AU, Kasper Reitzel/SDU og Christian Skov/DTU

Martin Søndergaard/AU, Kasper Reitzel/SDU og Christian Skov/DTU . Foto: Poul Due Jensens Fond.

Turbulens – DTU Centre of Excellence

Turbulens opstår, når gas, luft eller væske bevæger sig tilstrækkeligt hurtigt. Hastigheden behøver dog ikke være voldsomt høj, eksempelvis kan man let observere turbulens-bevægelser, når man hælder fløde i kaffen. De generelle principper beskrives let, og ligningerne har været kendt i næsten 200 år. Detaljerne i de matematiske problemer er derimod så komplicerede at løsningen heraf er blevet fremhævet som et af syv store matematiske  problemer i det 21. århundrede. Fysikeren Robert Feynman har udtalt, at turbulens er det vigtigste uløste problem i klassisk fysikforskning.

Modeller, som anvendes til at designe pumper, vindmøller og andre maskiner der bevæger sig i turbulente omgivelser, baserer sig på tilnærmelser og har begrænset anvendelse. En meget anvendt tilnærmelse for ‘meget turbulent flow’ blev publiceret i 1941, og antagelserne bag den har nærmest opnået status af fysiske love.

Associate Professor Clara Marika Velte, DTU Mekanik.

Gamle antagelser holder ikke vand

Ny eksperimentel og teoretisk forskning af blandt andre Clara Marika Velte fra DTU Mekanik har vist at det er nødvendigt at reformulere ligningerne, og hun har modtaget et ERC Starting Grant til at dokumentere hvor antagelserne fejler. Parallelt hermed finansierer Poul Due Jensens Fond arbejdet med at reformulere de matematiske modeller og kommunikere dem internationalt.

"Vi vil udvikle ny, robust teori baseret på en kombination af avancerede eksperimenter og matematisk analyse. Når vi beskriver turbulens i matematiske termer, anvender vi konceptet bølger for at skabe den manglende kobling til de gældende formler for bevægelse i væske (fluid motion)."
Clara M. Velte, Associate Professor, DTU

Projektets formål og design

Projektet skal sikre et mere robust teoretisk fundament for forståelsen af turbulens. Vi vil sikre at resultaterne deles med både industri og det internationale forskersamfund gennem udvikling af et internationalt anerkendt centre of excellence.

  • Laboratoriefaciliteterne skal kunne tiltrække internationalt talent og samarbejde
  • En følgegruppe fra industrisektoren vil få mulighed for at følge arbejdet i forskningsgruppen
  • Fra 2021 afholdes desuden en international sommerskole hvert andet år

Bevillingen på 12,9 millioner DKK løber fra 2019 til 2023.

Fremtidens pilekvist

Vandboringer har den grundlæggende udfordring, at man oftest ikke ved om der er vand, før man har lavet boringen. En anden udfordring er indtrængning af saltvand i kystnære boringer; overpumpning kan medføre indtrængning af saltvand og ødelægge et i øvrigt velfungerende drikkevandsreservoir. Begge problemer er globale og især akutte i udviklingslande på grund af kombinationen af klimaændringer og befolkningstilvækst.

HydroGeofysik forskningsgruppen på AU Geoscience har udviklet et letvægtsudstyr, som er i stand til at kortlægge undergrundens struktur i tre dimensioner og i stor detalje.

"Udstyret fungerer ved at udsende elektromagnetiske pulser fra en sender og måle på svaret med en modtager. Herved kortlægges undergrundens ledningsevne, og det er herudfra muligt at måle ikke blot tilstedeværelsen af vand, men også om det er fersk eller salt."
Professor Esben Auken, Aarhus Universitet

Måleudstyret har været anvendt hængende fra en helikopter i Europa, USA og sågar på Antarktis. En mere jordnær udgave, trukket efter en firehjulet motorcykel, anvendes i Danmark og kan kortlægge op til 100 hektar på en dag.

Professor Esben Auken mfl. fremviser en tidligere udgave af udstyret til Niels Due Jensen, Kim Nøhr Skibsted og Poul Toft Frederiksen. Foto: Søren Kjeldgaard/AU

To fluer med et smæk

Forskningsprojektet har to formål:

  1. At udvikle og demonstrere udstyrets tekniske og forretningsmæssige potentiale for detektion af grundvand i Afrika ved at gennemføre to kampagner i det vestlige Tanzania,
  2. At udvikle software, der muliggør at udstyret kan betjenes af ikke-geologer.Det er en forudsætning for at teknologien kan rulles ud i stor skala.

Vi håber at projektet kan demonstrere markant forbedrede muligheder for økonomisk bæredygtig vandindvinding. Derudover vil projektet danne grundlag for en nyudvikling af teknologien til overvågning af saltvandsindtrængning i kystnære områder.

Tests i Tanzania

Det nye måleudstyr er blevet testet undervejs i projektet i samarbejde med Fondens vandpartner, Water Mission. Teknologien er i en mere primitiv udgave blevet anvendt i forbindelse med fondens Nyarugusu-projekt i det vestlige Tanzania af en af Esben Aukens partnere (Dr. John Lane, US Geological Survey, som tilknyttes projektet). Den ubetinget største vandkilde i området, med et udbytte på over 99m3/time, blev identificeret ved denne lejlighed.

Dr. John Lane, USGS, testede teknologien i Nyarugusu flygningelejren i 2017. Photo: Water Mission

Et succesfuldt gennemført projekt understøtter strategierne for to af fondens programområder (forskning og vand), bidrager til løsningen af FNs verdensmål 6.1 om rent vand, og kan på sigt åbne perspektivrige forretningsmuligheder for Grundfos og Grundfos’ partnere.

"En helt grundlæggende forudsætning for fondens projekter med vandforsyning til flygtningelejre og landsbyer er at der er vand, hvor der bores. I et relativt nyt eksempel blev der foretaget seks boringer omkring en landsby uden at finde vand, med en samlet omkostning på over 10.000 EUR, foruden risici for ulykker og forurening af grundvandsreservoir hvis mislykkede boringer ikke lukkes forsvarligt."
Nils Thorup, programchef for Vand, Poul Due Jensens Fond

Den ubetinget største vandkilde i Nyarugusu med et udbytte på over 99 m3/time blev identificeret af Dr. John Lane i 2017. Foto: Water Mission

AU Centre for Digital Twins

Formålet med centret er at understøtte udviklingen af intelligent co-simulering af fysiske systemer i realtid, også kaldet digitale tvillinger, som er en af hjørnestenene i cyber-fysiske systemer; samarbejdende computerbaserede netværk, som via indlejrede sensornetværk styrer og kontrollerer fysiske genstande eller systemer.

”Det bliver Danmarks første center for digitale tvillinger, og det er noget, der fremadrettet kommer til at skabe disruption. Med centret vil vi bruge digitale modeller til at skabe realtime simulering af cyber-fysiske systemer, og den mulighed – at man i realtid kan finde ud af, hvornår noget kan lade sig gøre, og hvornår noget er galt – kan give virksomheder en stor konkurrencefordel i fremtiden,” siger centrets leder, professor Peter Gorm Larsen, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Læs mere i AU Engineering’s profile magazine (s 34).

Professor Peter Gorm Larsen leder centret for digitale tvillinger. Foto: Aarhus Uni/LK

Ud over at centret bliver Danmarks første center for digitale tvillinger, bliver det samtidig et af verdens første forsøg på med forskningsøjne kritisk at arbejde akademisk med emnet. Det har stor værdi for danske industrivirksomheder.

Hvad er en digital tvilling

En digital tvilling er i bund og grund en komplet digital kopi af noget fysisk. Det kan være en organisme eller et system, en proces eller en enhed. Den digitale tvilling er en så præcis model, at den agerer, reagerer, ældes og fejler i den virtuelle verden lige som den fysiske tvilling gør det i den fysiske verden.

Formålet med den digitale tvilling er via moderne sensorteknologi og kunstig intelligens at simulere dens fysiske modstykke i en sådan grad, at man opnår helt ny indsigt heri. Det kan være yderst værdifuldt for industri 4.0-virksomheder, fordi man på denne måde kan forbedre et givent produkts ydeevne eller endda tage det videre til næste generation.

Professor Peter Gorm Larsen og stud.polyt Christian Legaard med en programmérbar bil. I baggrunden en digital model. Foto: Aarhus Uni/LK

Men det er i dag en meget tidskrævende proces af udvikle en digital tvilling. Nogle af de første eksempler er ekstremt dyre og komplicerede gasturbiner, flymotorer og lignende. Den langsommelighed skal AU Centre for Digital Twins gøre op med:

”I centret vil vi genbruge de modeller, der allerede er bygget til et givent system, til at skabe digitale tvillinger. Hvis en producent for eksempel lancerer en ny gearboks til en bestemt type bil, er den bygget ved hjælp af digitale modeller, der hjælper producenten med at lave den bedst mulige gearboks. Vi kan bruge den model sammen med alle de andre modeller, der er brugt til bilen, til at lave en digital tvilling af hele bilen, som er et cyber-fysisk system, hvor data via smarte enheder kontinuerligt bliver fødet ind til den digitale model i realtime. Det gør det meget lettere at optimere de enkelte systemer i forhold til hinanden, konstant optimere systemet, og samtidig finde ud af, hvad der præcist sker, hvis noget eksempelvis går galt,” siger professor Peter Gorm Larsen.

AU Centre for Digital Twins åbner officielt 6. maj 2019 og giver store og små virksomheder mulighed for at samarbejde på området med Aarhus Universitet. Samtidig er centret en del af en større ingeniørsatsning, som trækker verdensførende ingeniørforskning og -undervisning til universitetet.

Microflora Danica

Størstedelen af de mikroorganismer, der omgiver os, kender vi slet ikke endnu. Det vil AAU-forskerne Mads Albertsen og tidligere Grundfos-prisvinder Per Halkjær Nielsen, lave om på.

"To teknologier kommer til at præge det 21. århundrede: IT og bioteknologi. For vandbranchen vil bioteknologien blive lige så vigtig som IT. Et videncenter i absolut verdensklasse vil uddanne en lind strøm af kandidater med dyb indsigt både i bioteknologi og, grundet projektets datatunge karakter, IT."

Mikroorganismer er af afgørende betydning for jordens globale stofkredsløb, klimaændringer, fødevareproduktion, rent vand samt dyr og menneskers sundhed. Vi ved dog stadig meget lidt om deres roller i forskellige miljøer. Et første skridt til øget forståelse er at kunne identificere og kategorisere mikroorganismerne.

Læger, forskere og virksomheder vil i fremtiden få glæde af en ny database over mikroorganismer. Projektet ”Microflora Danica” er ledet af forskerne Mads Albertsen (foto) og Per Halkjær Nielsen fra Aalborg Universitet (AAU). Foto: AAU.

Kortlægning af mikroorganismer

Formålet med projektet er at foretage en omfattende kortlægning af mikroorganismer i Danmark og etablere en referencedatabase eller et ”Atlas over Danmarks Mikroorganismer” med hovedfokus på naturlige og tekniske miljøer. Til formålet har forskerne opbygget et laboratorium og tilhørende analyseteknikker i absolut verdensklasse.

  • Et ”Atlas over Danmarks Mikroorganismer” vil danne grundlag for at skabe gennembrud i forståelse, udvikling og optimering af vandbehandling, biogasproduktion og lignende teknisk-biologiske processer, sporing af vandforurening og spredning af sygdomme i landbrugsjorde foruden en langt bedre forståelse af stofkredsløb i naturlige og tekniske miljøer.
  • Kortlægningen forventes at mangedoble antallet af identificerede mikroorganismer – på globalt plan – samt at identificere et betydende antal mikroorganismer som potentielt kan have teknologisk nyttige egenskaber. Endelig vil det danne datagrundlag for en lang række af grundvidenskabelige og tekniske projekter.

Den videnskabelige og teknologiske betydning af en sådan mikrobiologisk database (et atlas) kan vanskeligt overvurderesNår de store linjer i Atlas’et en gang er identificeret, vil det ikke ske igen. Projektet har derfor mulighed for at skabe signifikant impact på både kort og lang tidshorisont.

Beskrivelse af forskningsprojektet

Forskningsprojektet består af:

  • Etablering af en omfattende referencedatabase over Danmarks bakterier gennem indsamling og analyse af 10.000 prøver fra repræsentative danske biotoper.
  • Etablering af den første omfattende referencedatabase for mikro-eukaryoter (encellede dyr, planter og svampe) med udgangspunkt i de tidligere indsamlede prøver fra danske biotoper.
  • Karakterisering af 500 essentielle prøver fra det internationale Earth Microbiome Project. Dette vil yderligere styrke den internationale del af projektet.
"På lang sigt vil projektet omtegne Livets Træ og give helt nye forståelser af mikroorganismer, deres funktion og samspil i naturlige og tekniske miljøer. På sigt vil dette bidrage til udvikling af nye metoder til vandrensning, ressourceindvinding fra vand m.m. "
Poul Toft Frederiksen, programchef, Forskning

Samfinansiering med AAU

Det samlede projektbudget er 38,7 mio DKK.  Fondens bidrag udgør 29,3 mio DKK, og AAU bidrager med DKK 9,4 mio DKK.

Projektet vil befæste forskergruppens position som verdensførende, og deres muligheder for at skaffe anden finansiering til udnyttelse af de muligheder, der skabes, vurderes at være særdeles gode.

Villum Fonden, Højteknologifonden m.fl. har tidligere støttet grundlaget for og værktøjsudviklingen til dette projekt med over 70 millioner kroner. Poul Due Jensens Fond har også tidligere bidraget til indkøb af udstyr til laboratoriet.

Open Additive Manufacturing

Den unge forsker David Bue Pedersen, som står i spidsen for DTU’s forskning i 3D-print, har modtaget støtte til et femårigt forskningsprojekt som skal bringe processerne bag teknologierne til 3D print til sit ypperste, når det handler om geometrisk præcision og mekaniske anvendelsesmuligheder. Det gælder både 3D-print i metal og plast, eller additive manufacturing, som disciplinen også benævnes.

"Det vil uden tvivl blive til gavn for dansk industri fremover at få adgang til ekspertise og viden om, hvordan 3D-print i større udstrækning kan inddrages i produktionen."
Kim Nøhr Skibsted, fondsdirektør

Målet med projektet er at beskrive både det fysiske og digitale system bag de to mest anvendte metoder til industriel 3D-print i henholdsvis metal og plast. Det vil ske via en modularisering af begge processer. Herefter bliver en åben arkitektur for henholdsvis metal print og fotopolymer print udarbejdet. Dokumentationen bag arkitekturen, det vil sige hardware, elektronik og kildekode bliver gjort offentlig tilgængelig, så den kan anvendes af andre forskere og af virksomheder til at drive videre udvikling inden for feltet.

DTU’s fotopolymer 3D-printer. Foto: DTU Mekanik

Forskningen i 3D-print er stærkt stigende i disse år, men den koncentrerer sig hovedsageligt om design, karakteristik af materialer og kvalitetssikring. Derimod er det få forskergrupper, der som på DTU beskæftiger sig med at forbedre de processer, der ligger bag 3D print-teknologien.

"Det kræver kompetencer inden for mange forskellige områder, eksempelvis konstruktion, fysik, kemi- og procesteknologi at kunne udvikle nye processer, der skal være både bedre, hurtigere og mere kosteffektive end de eksisterende."
David Bue Pedersen, DTU Mekanik

De kompetencer er alle til stede i DTU’s forskningsgruppe og vil i de kommende år blive anvendt til at presse den nuværende state-of-the art inden for 3D-print, ligesom der vil blive udarbejdet open access beskrivelser af alle processer bag additive manufacturing.