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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:
S-PRINT Digitaler Druck • Alexander Huhn & Marika Schreiter GbR • www.sprint-net.de
 
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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Für neue Technologien und zukünftige Anwendungen in der Katalyse oder für die Speicherung von Gasen werden funktionale Hybridmaterialien mit hoher Präzision in der Monodispersität der Nanostrukturierung gefordert. Um eine große und in molekularer, struktureller und morphologischer Hinsicht vielfältige Verfügbarkeit solcher Materialien zu gewährleisten, müssen modulare, materialwissenschaftlich orientierte Synthesekonzepte entwickelt werden.
Vor dem Hintergrund dieser wissenschaftlichen Herausforderung soll in diesem Forschungsvorhaben ein neues Synthesekonzept untersucht werden. Durch die gleichzeitige Bildung von zwei unterschiedlichen makromolekularen Strukturen in nur einem Prozessschritt werden nanostrukturierte, organisch-anorganische Hybridmaterialien zugänglich. Als neue Methode findet dabei die in Chemnitz entwickelte "Zwillingspolymerisation" von komplexen Hybridmonomeren, den so genannten "Zwillingsmonomeren", bestehend aus zwei verschiedenen, kovalent verknüpften Bausteinen, Anwendung. Der Forschungsschwerpunkt ist es, den Mechanismus der gekoppelten Bildungsprozesse, die zu den beiden makromolekularen Strukturen führen, zu analysieren und eine Theorie für diesen neuen Polymerisationstyp zu entwickeln. Aufbauend auf den Erkenntnissen zum mechanistischen Verständnis sollen sowohl etablierte Verfahren gezielt weiterentwickelt als auch neue Synthesen konzipiert werden.
Das übergeordnete Ziel des kooperativen Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer neuen Konzeption in den Materialwissenschaften. Voraussetzung dafür ist es, die grundlegenden Zusammenhänge zu verstehen, ausgehend von der Reaktivität bzw. elektronischen Struktur der Monomerbausteine, über die Reaktionsverläufe im Polymerisationsprozess, bis hin zu Materialzusammensetzungen und damit die Materialeigenschaften.
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The discovery of tunneling magnetoresistance (TMR) and giant magnetoresistance (GMR) in metallic spin valves has led to a revolution of magnetic memory and storage capacities of today’s modern hard drives increase at a rate unthinkable just ten years back in time. Simultaneously, organic materials have strived towards the forefront of electronic devices and circuitry, since they are cheap to produce, flexible, and diverse in their applications. The combination of both, spintronics and organic electronics, is likely to lead to new generations of spin based devices, which may open a broad range of exciting and yet unknown application fields and products in organic spintronics.
The research group initiative aims at the ultimate down-scaled nanostructured device integrating the spintronic functionality of single molecules. We will try to switch the spin transfer through magnetic molecules by changing the alignment of the molecular spins. This ambitious approach towards molecular spintronics combines two interdisciplinary research fields, organic electronics and molecular magnetism. Our endeavors are supposed to stimulate fruitful exchange between otherwise disjunct communities, which will help to discover a variety of fundamental phenomena and major physical effects as well as to unravel long-standing scientific problems and discrepancies.
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Das Graduiertenkolleg „Kopplung virtueller und realer sozialer Welten“ thematisiert die zunehmende Digitalisierung und damit einhergehende Virtualisierung von Prozessen, Kommunikationsformen, Umgebungen und letztendlich vom menschlichen Gegenüber. Dabei können Art und Grad der Virtualisierung stark variieren und sind beträchtlich vom Anwendungskontext abhängig. Zu dieser Variabilität kommt hinzu, dass medial vermittelte Kommunikation per se immer mit Einschränkungen im Vergleich zu rein realweltlicher Kommunikation einhergeht.
Ziel des Graduiertenkollegs ist es, dieses Problemfeld durch eine Untersuchung der Kopplungsmöglichkeiten virtueller und realer sozialer Welten aufzuarbeiten. Damit soll geklärt werden, welche bisherigen Einschränkungen der medial vermittelten Kommunikation durch gekoppelte virtuell-reale Welten überwunden werden können und welche Interaktions- und Erlebnismöglichkeiten sich auf diese Weise gegenüber unmittelbarer realer Interaktion und Kommunikation eröffnen.
Im Forschungsprogramm des Kollegs sind die Verbindungen zwischen virtuellen und realen sozialen Erlebnisräumen in die Teilbereiche Kommunikation, Emotionen, Sensomotorik und Lernen unterteilt. Die Teilbereiche werden in interdisziplinär zusammengesetzten Tandems auf Doktoranden-, Postdoktoranden- und auch auf der Betreuungsebene durch Informatiker und Sozialwissenschaftler gemeinsam bearbeitet.
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Die zentrale Zielsetzung des SFB 692 besteht darin, das Potenzial aluminiumbasierter Leichtbauwerkstoffe unter Berücksichtigung der vielfältigen Einflüsse entlang der Prozesskette zur Herstellung von Sicherheitsbauteilen voll auszuschöpfen. Dabei konzentrieren sich die Forschungsansätze auf die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung sowie auf den Einsatz der neuen Leichtbauwerkstoffe in sicherheitsrelevanten Anwendungen. Die in den vergangenen Förderperioden vorgenommene Einteilung der Forschungsvorhaben in drei Aktionsstränge – „hochfeste Al-Knetlegierungen“, „Aluminium Matrix Composites (AMCs)“ und „hochfeste Al-basierte Verbunde“ – erwies sich als erfolgreich und wird auch in der dritten Förderperiode fortgeführt.
Die Arbeiten im ersten Aktionsstrang konzentrieren sich auf die Erzeugung äußerst feinkörniger Gefüge in hochfesten Al-Knetlegierungen, die sich durch bisher nicht erreichbare Festigkeits-Duktilitäts-Kombinationen auszeichnen. Die Kornfeinung wird über Severe Plastic Deformation (SPD-) Verfahren, insbesondere durch Equal-Channel Angular Pressing (ECAP), eingebracht. Durch eine mikro- und kontinuumsmechanische Modellierung sollen die Elementarprozesse, die bei komplexen Verformungspfaden ablaufen, in der dritten Förderperiode noch genauer untersucht werden. Es soll auch untersucht werden, wie sich kryogene Bedingungen auf die erreichbaren Umformgrade auswirken und innerhalb welcher Prozessgrenzen Verformungslokalisierungen bei SPD-Verfahren vermieden werden können. Schließlich wird in einem neuen Transferprojekt angestrebt, erstmals ein formgebendes SPD-Verfahren über Extrusion bei Raumtemperatur zu entwickeln.
Im Fokus des zweiten Aktionsstranges stehen partikelverstärkte Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe (Aluminium Matrix Composites, AMCs) und die zerspanende oder elektrochemische Mikrostrukturierung ihrer Oberflächen. In der dritten Förderperiode wird neben neuen Konsolidierungsverfahren und der Erzeugung von maßgeschneiderten Matrices durch Variation der Legierungselemente die thermische Stabilität der AMCs bei erhöhten Temperaturen charakterisiert.
Der dritte Aktionsstrang war bislang auf die Untersuchung von neuartigen Magnesium-Verbunden mit Aluminiumummantelung beschränkt, die eine weitere Massenreduktion mit gutem Korrosionsschutz kombinieren. Für die erfolgreiche Umsetzung dieses Konzeptes müssen die Vorgänge an inneren und äußeren Grenzflächen noch besser verstanden werden. In der dritten Förderperiode rücken durch die Arbeiten der neuen Teilprojekte auch Verbunde mit Stahlwerkstoffen in den Fokus. Dadurch wird das Anwendungsspektrum der hochfesten aluminiumbasierten Werkstoffe maßgeblich erweitert.
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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