Durch Mechatronik können Produktionssysteme entwickelt werden, die gleichzeitig flexibel und effizient sind. Besonders in Kombination mit Leichtbaukomponenten eröffnen sich neue Perspektiven. Generative Fertigungsverfahren erweitern die Gestaltungsspielräume bei Geometrie und Werkstoff.

Die Mechatronik ist ein interdisziplinäres Arbeitsgebiet von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik. In Produktionssysteme werden Sensoren integriert, um den aktuellen Zustand von Prozess und Maschine zu erfassen. Die Daten werden mit Modellen in der Steuerung und Regelung abgeglichen, im Ergebnis stellen Aktoren den optimalen Betriebszustand ein. So ist auch bei wechselnden Prozess- und Umgebungsbedingungen eine hohe Effizienz gewährleistet. Voraussetzung dafür ist eine bis ins Detail abgestimmte Auslegung von mechanischen Bauteilen, Antrieben und der Ansteuer- und Regelungselektronik.

Die Adaptronik greift die Systemmethodik der Mechatronik auf und zielt auf eine hohe Funktionsverdichtung durch eine Integration der Sensoren und Aktoren in die Werkstoffebene. Genutzt werden dazu Verbunde von sogenannten Smart Materials wie beispielsweise Piezokeramik, Formgedächtnislegierungen oder aktiven Polymeren mit Konstruktionswerkstoffen wie Stahl, Aluminium oder Faserkunststoffverbunden. Ziel sind aktive Komponenten für Maschinen und Fahrzeuge, die Störungen wie Verformungen, Schwingungen oder Schallabstrahlung bereits am Ort ihrer Entstehung verhindern. Diese Maßnahmen sind wesentlich wirksamer als rein konstruktive Verbesserungen und, da sie nur zum Zeitpunkt und am Ort der Störung aktiv sind, erheblich energieeffizienter.

Unsere Forschungsschwerpunkte zur Entwicklung ressourceneffizienter mechatronischer Systeme sind:

• Domänenübergreifende, gekoppelte Simulation für den durchgängigen Entwurf mechatronischer Komponenten
• Entwicklung und prototypische Umsetzung von mechatronischen und adaptronischen Komponenten für den Maschinen- und Fahrzeugbau sowie die Medizintechnik
• Nutzung von Werkstoff- und Designpotenzialen für effizienten Leichtbau
• Einsatz generativer Verfahren zur Bauteilerstellung
• Messtechnische Analyse bestehender Systeme, insbesondere auch der Schallabstrahlung, zur Schwachstellenidentifikation
• Umsetzung von Maßnahmen zur Minderung der Schallabstrahlung
• Gestaltung und Umsetzung von Hochleistungsaktoren auf der Basis von Piezokeramik und Formgedächtnislegierungen
• Entwicklung und Realisierung von Elektronik zur Datenerfassung sowie zur Energie- und Informationsübertragung