Projektbeschreibung
Chirurgische Echtzeit-Simulationen
Digitale Zwillinge sind virtuelle Nachbildungen physischer Systeme. Sie revolutionieren das Ingenieurwesen und die Medizin, da sie Simulationen und Vorhersagen in Echtzeit ermöglichen. Eine Herausforderung besteht jedoch darin, zu modellieren, wie sich dehnbare Strukturen unter realistischen Bedingungen verbiegen, verformen und mit ihrer Umgebung wechselwirken – insbesondere, wenn die Geschwindigkeit entscheidend ist. Diese Einschränkung betrifft Anwendungen, die von der chirurgischen Robotertechnik bis hin zur Offshore-Windenergieinfrastruktur reichen. Mit Unterstützung durch das Marie-Sklodowska-Curie-Maßnahmenprogramm entwickelt Projekt RT_NSContactFMD ein rechnergestütztes Framework, das gleichzeitig physikalische Genauigkeit wie auch Echtzeitleistung gewährleistet. Der Ansatz wird in zwei gegensätzlichen Umgebungen demonstriert: beim Führen eines chirurgischen Drahtes durch Blutgefäße und bei der Simulation von Verankerungskabeln auf dem Meeresboden. Letztlich wird der Ansatz als Open-Source-Software für den generellen Einsatz in der Wissenschaft und Industrie veröffentlicht.
Ziel
RT_NSContactFMD (Real-Time Non-smooth Contact for Flexible Multibody Dynamics from Surgery to Offshore applications) addresses a core bottleneck in digital twin simulation: reconciling continuum-level fidelity with real-time performance under non-smooth, frictional contact. Existing approaches trade physical accuracy for speed or break down under contact-rich scenarios, limiting their applicability in fields like surgical robotics and offshore engineering.
This project introduces a structure-preserving computational framework that unifies high-fidelity ANCF beam models, penalty-free non-smooth contact laws, and Anderson-accelerated, Jacobian-free solvers into an open-source Chrono module. It targets four objectives: (O1) develop constraint-aware, tapered 3D beam elements; (O2) enforce stable, frictional contact without penalty tuning; (O3) achieve sub-10 ms steps via solver acceleration and selective model reduction; and (O4) validate cross-domain demonstrators: guidewire–artery navigation and mooring line–seabed contact.
Outcomes will deliver the first real-time framework that combines geometric fidelity, non-smooth contact robustness, and computational efficiency within a unified, reproducible architecture. Results will be openly disseminated via CI-tested benchmarks, a BSD-licensed Chrono release, and a SOFA interface for surgical validation. The work advances Horizon Europe priorities in Digital Health and Offshore Renewables, and lays the groundwork for next-generation control-integrated digital twins.
The fellow will gain interdisciplinary expertise across computational mechanics, simulation, and biomedical engineering, with targeted training via secondments at Chrono (UNIPR) and SOFA (Inria), supporting long-term development as an independent researcher.
By promoting open tools and ecosystem interoperability, the project fosters long-term impact across academic, clinical, and industrial communities.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Medizin- und Gesundheitswissenschaften Klinische Medizin Chirurgie
- Technik und Technologie Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik Elektrotechnik Robotertechnik
- Sozialwissenschaften Rechtswissenschaften
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2025-PF
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
SW7 2AZ London
Vereinigtes Königreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.