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Unsere Unterstützer

Unsere Unterstützer

Wir bedanken uns für die fachliche und finanzielle Unterstützung der DFG-Forscherverbünde und der Fraunhofer Institute IWU und ENAS. Die erfolgreiche Zusammenarbeit mit diesen Projekten und Instituten trägt zum großen Erfolg des Fachsymposiums bei. Auf dieser Seite finden Sie Wissenswertes zu unseren Unterstützern.

Die Veranstaltung wurde weiterhin unterstützt durch:
 
Eine globale Herausforderung der Menschheit ist die Reduzierung des Ausstoßes klimaschädlicher Treibhausgase. Durch eine Massereduzierung bewegter Bauteile, insbesondere im Transportwesen, können massiv Ressourcen eingespart und die CO2-Emmission verringert werden. Der Leichtbau zählt damit zu den Innovationstreibern in Europa und ist von Politik und Industrie als Schlüsseltechnologie erkannt worden. Effiziente Leichtbaulösungen nutzen die synergetische Kombination unterschiedlicher Materialien. Gegenwärtig sind deren Verarbeitungsprozesse in der Regel voneinander getrennt, wodurch separate Arbeitsschritte und aufwändige Fügetechnologien eingesetzt werden müssen. Die Vision des Exzellenzclusters MERGE „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen“ ist daher die Verschmelzung von großserientauglichen Basistechnologien zur ressourceneffizienten Herstellung von Leichtbaustrukturen hoher Leistungs- und Funktionsdichte.
Eine derartige Technologiefusion zeichnet sich durch erhebliche Energie- und Materialeinsparungen aus. Bei Leichtbaustrukturen ist zudem per se ein effizienter Materialeinsatz gegeben, was bei mobilen Anwendungen naturgemäß eine Verbrauchs- und CO2-Reduzierung zur Folge hat. Damit verfolgt der Exzellenzcluster die langfristige Strategie der sog. Bivalent Ressource Efficiency (BRE-Strategie). Diese erfordert eine enge Zusammenarbeit von Ingenieur- und Naturwissenschaften einerseits und von technologie- und auslegungsorientierten Fachdisziplinen andererseits.
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In der Halbleiterindustrie gibt es neben der ständigen Bestrebung zur Miniaturisierung, die auf dem Mooreschen Gesetz gründet, einen weiteren Trend, der auf der Integration unterschiedlicher Technologien und Funktionalitäten beruht und mit More than Moore bezeichnet wird. Das Ziel dieses Ansatzes ist, neben der Signal- und Informationsverarbeitung auch die Interaktion mit der Umwelt in einem miniaturisierten System zu ermöglichen. Diese Systeme beinhalten neben der digitalen und analogen Elektronik beispielsweise Sensoren und Aktuatoren, passive Bauelemente, Hochfrequenz- und Hochvolt-Technik oder Biotechnologie. Durch die Miniaturisierung der Komponenten und die Einbeziehung von Nanotechnologien können damit neue oder deutlich verbesserte Funktionalitäten realisiert werden.
Um im internationalen Vergleich langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, erfordern intelligente Systeme der Zukunft die Integration von Bauelementen und Komponenten auf Basis neuester Mikro- und Nanotechnologien. Beispiele hierfür sind neue Sensorprinzipien auf Basis von Nanostrukturen, Nanoelektromechanische Systeme (NEMS) oder die Verwendung von Festkörperbauelementen als sensorische Wandler. Die Forschergruppe zielt auf solche zukunftsweisenden mikro- und nanotechnologischen Konzepte, die dem Technologietrend More than Moore zugeordnet werden können.
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An die spanende Fertigung werden nach wie vor Forderungen nach größerer Genauigkeit und höherer Produktivität gestellt. Die inzwischen gute Beherrschung der statischen Auslegung von Maschinenstrukturen und die fortgeschrittene Servotechnik von Vorschubachsen tragen bereits zu hoher Präzision bei. Immer höhere Mengenleistungen erfordern größere Haupt- und Vorschubantriebsleistungen, die im Falle der Hauptantriebe prinzipbedingt größtenteils in Wärmeströme an der Wirkstelle des Zerspanungsprozesses dissipiert werden und im Falle der Vorschubantriebe über den Umweg erhöhter Reibleistungen von mechanischen Antriebs- und Führungselementen oder über erhöhte Verlustleistungen der Antriebe selbst ebenfalls höhere Wärmeströme erzeugen. Beides führt zu einer Zunahme thermo-elastischer Verformungen.

Konventionelle Maßnahmen zur Verringerung thermo-elastischer Fehler wie Temperierung von tragenden Strukturbereichen der Werkzeugmaschinen mittels rückzukühlender Fluide, Klimatisierungsmaßnahmen ganzer Fertigungsbereiche sowie der Dauerbetrieb thermisch stabilisierender Hydraulikkreisläufe auch in Leerlauf-Prozessfenstern werden bereits erfolgreich praktiziert. Diese Maßnahmen und Vorgehensweisen erhöhen allerdings durchweg den Energieverbrauch und verringern somit die Wirtschaftlichkeit. Der im Rahmen des SFB/TR 96 verfolgte Lösungsansatz orientiert auf Maßnahmen, die unter thermisch instationären Verhältnissen die Einhaltung der Bearbeitungsgenauigkeit bei gesteigerter Produktivität sicherstellen, ohne dass es zusätzlicher Energieaufwendungen für die Temperierung bedarf. Das heißt, das Ziel des SFB/TR 96 besteht in der Lösung des Zielkonflikts von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität bei der spanenden Fertigung.

Begonnen wurde in Phase 1 mit einer starken Fokussierung der Teilprojekte auf grundlegende Modellierungs-und Parametrierungsuntersuchungen. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf Komponenten und Baugruppen und wurden durch Arbeiten, u. a. zur Validierung der Modelle, an entsprechenden Prüfständen zu Messmethoden und Messgrößen flankiert. Alle wesentlichen Arbeiten zu isolierten Effekten sind in Phase 1 abgeschlossen, Teilmodelle zu Komponenten und Baugruppen sowie Mess- und Modellierungsmethoden wurden erfolgreich entwickelt und erste Lösungen an realen Maschinenumgebungen erprobt.

Für Phase 2 ist die Erweiterung der Forschungsarbeiten in folgende Richtungen geplant:

  • zunehmende Komplexität der Analyseobjekte,
  • Berücksichtigung erweiterter, komplizierter Randbedingungen,
  • Betrachtung einer größeren Anzahl von Einflussfaktoren (z. B. Kühlschmierstoffe, bewegte Fugen) sowie
  • Übertragung auf reale Prozesse.

In Phase 3 steht die Demonstration der erarbeiten Lösungen unter realen Bedingungen im Mittelpunkt.

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Im Sonderforschungsbereich/Transregio „Großserienfähige Produktionstechnologien für leichtmetall- und faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktoren“ – kurz: „PT-PIESA“ – werden wissenschaftliche Grundlagen für eine ökonomische Herstellung aktiver Strukturbauteile erarbeitet. Das Anwendungspotenzial dieser aktiven Systeme ist enorm:

  • Flächige Leichtbauteile mit integrierten Sensoren und Aktoren reduzieren aktiv ihre Schallabstrahlung und machen so im Automobilbau den Einsatz schwerer Dämmstoffe in der Karosserie überflüssig.
  • Integrierte Sensoren und Aktoren lassen sich für das Health-Monitoring von Sicherheitsbauteilen oder zur aktiven Veränderung der Bauteilfestigkeit im Crashfall nutzen.
  • Für den Maschinenbau sind zahlreiche Anwendungen zur Schwingungsdämpfung zur Erhöhung der Bearbeitungsqualität und Steigerung der Maschinendynamik absehbar.
  • Stoffintegrierte Hochleistungsfaktoren werden in der Automatisierungstechnik für Pumpen, Ventile und Steuerelemente benötigt.
  • In der Medizintechnik können mittels integrierter Sensoren und Aktoren z.B. intelligente Prothesen realisiert werden.

Essentiell für den Erfolg dieser Produktinnovationen ist die Entwicklung neuer Produktionstechnologien, welche die Prozessketten zur Fertigung der mechanischen Bauteile und der Sensor-Aktor-Module vereinen und so erstmalig eine kostengünstige Serienfertigung aktiver Bauteile ermöglichen. Dieser Aufgabe stellt sich der SFB/TR „PT-PIESA“, in dem die in den jeweiligen Fachgebieten kompetentesten Standorte Deutschlands überregional vernetzt arbeiten. Ergebnisse der Grundlagenforschung sollen schnell in andere Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, wie dem Innovationscluster "Mechatronischer Maschinenbau" der Fraunhofer-Gesellschaft überführt werden. Durch diese enge Verzahnung von Wissenschaft und Wirtschaft wird die Wissensbasis für innovative Produkte geschaffen, mit denen die hiesige Industrie auch weiterhin im internationalen Wettbewerb bestehen kann.
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Die besondere Stärke des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS liegt in der Entwicklung von Smart Systems - sogenannten intelligenten Systemen für verschiedenartige Anwendungen. Die Systeme verbinden Elektronikkomponenten, Mikro- und Nanosensoren und -aktoren mit Schnittstellen zur Kommunikation. Fraunhofer ENAS entwickelt Einzelkomponenten, die Technologien für deren Fertigung aber auch Systemkonzepte und Systemintegrationstechnologien und überführt sie in die praktische Nutzung. D.h. Fraunhofer ENAS begleitet Kundenprojekte von der Idee über den Entwurf, die Technologieentwicklung oder Umsetzung anhand bestehender Technologien bis hin zum getesteten Prototyp. Wenn Standardkomponenten den Anforderungen nicht gerecht werden oder an Grenzen stoßen, versucht das Fraunhofer ENAS eine kundenspezifische Lösung zu finden.
Die Produkt- und Dienstleistungspalette von Fraunhofer ENAS reicht von hochgenauen Sensoren für die Industrie, Sensor- und Aktuatorsystemen mit Ansteuer- und Auswerteelektronik, über gedruckte Funktionalitäten wie Antennen oder Batterien bis hin zur Material- und Zuverlässigkeitsforschung für die Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik. Im Fokus stehen die Entwicklung, das Design und der Test von siliziumbasierten und polymerbasierten MEMS und NEMS, Methoden und Technologien zur deren Verkappung und Integration mit Elektronik sowie Metallisierungs- und Interconnectsysteme für die Mikro- und Nanoelektronik und die 3D-Integration. Spezielles Augenmerk wird auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Komponenten und Systeme gerichtet. Die Anwendungsfelder sind die Halbleiterindustrie, die Luft- und Raumfahrt, der Automobilbau, die Sicherheitsbranche, die Logistik, die Medizin- und Prozesstechnik sowie der Maschinenbau.
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Das Fraunhofer IWU gilt als Leitinstitut auf dem Fachgebiet Ressourceneffizienz in der Produktionstechnik. Wir erschließen Potentiale, entwickeln gemeinsam mit Partnern aus der Maschinen- und Automobilbauindustrie Lösungen zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und bereiten diese für die Umsetzung in der Praxis vor. Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung intelligenter Produktionsanlagen zur Herstellung von Karosserie- und Antriebsstrangkomponenten und der Optimierung der damit verbundenen umformenden und spanenden Fertigungsprozesse.
Wir legen Wert auf die Betrachtung der gesamten Prozesskette - von Komponenten über Baugruppen bis hin zu komplexen Maschinensystemen und völlig neuen Kinematiken. Leichtbaustrukturen und der Einsatz neuer Werkstoffe sind dabei wesentliche Erfolgsfaktoren.
Fachkompetenz – Wir bieten Innovationen in folgenden Geschäftsfeldern an:

  • Ressourceneffiziente Produktion
  • Werkzeugmaschinen und Produktionssysteme.
  • Mechatronik und Funktionsleichtbau.
  • Formen- und Werkzeugbau
  • Karosserien/Zellstrukturen
  • Antriebsstrang
  • Medizintechnik
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Presseartikel