Brücke zwischen Theorie und Praxis

Exzellenz in der angewandten Forschung bedingt Exzellenz in der Grundlagenforschung. Wir schlagen die Brücke zwischen diesen beiden Bereichen und arbeiten in wegweisenden Vorlaufvorhaben mit, aus denen wir unseren Wissens- und Know-how-Vorsprung für unsere Industrieprojekte gewinnen.  

Bundesexzellencluster MERGE

Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen

»MERGE« ist der deutschlandweit einzige Bundesexzellenzcluster auf dem Gebiet der Erforschung und Entwicklung zukunftsträchtiger Schlüsseltechnologien für Leichtbaustrukturen. Der 2012 an der TU Chemnitz eingerichtete Cluster wird bis 2017 im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder gefördert. Im Fokus steht die Technologiefusion im Leichtbau. Ziel ist es, derzeit noch getrennte Fertigungsprozesse bei der Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffgruppen, wie Metalle, Kunststoffe und technische Textilien, zusammenzuführen. Mehrkomponentenbauteile können dann in Großserie kostengünstiger und energieeffizienter produziert werden. Multifunktionalität soll künftig in nur einem Verarbeitungsschritt entstehen.

Das Fraunhofer IWU ist neben sechs Fakultäten der TU Chemnitz an diesem Cluster beteiligt und bearbeitet das Forschungsfeld metallintensive Technologien.

SFB/TR 39 PT-PIESA

Großserienfähige Produktionstechnologien für leichtmetall- und faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktoren

Im Automobilbau und in der Luftfahrt steigen die Anforderungen an Komfort und Sicherheit stetig. Die eingebauten Sensoren, Aktoren und die Dämmmaterialien zur Lärmminderung machen mittlerweile einen erheblichen Anteil des Gesamtgewichts aus. Zukünftig wird eine Reduzierung oder zumindest die Beibehaltung des Gewichts von Automobilen und Flugzeugen nur noch durch Funktionsintegration zu erreichen sein. Genau hier setzt der SFB / TR39 an: Ziel ist es, intelligente Leichtbauteile in Großserie und damit kostengünstig herstellen zu können. Daran forschen seit 2006 Wissenschaftler von sechs Forschungsinstitutionen in Chemnitz, Dresden und Erlangen. Das Projekt wird bis 2018 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Das Fraunhofer IWU bringt seine Kompetenzen in der Umformtechnik und Adaptronik in das Projekt ein. So wird beispielsweise die Herstellung intelligenter Halbzeuge, d. h. Halbzeugen mit integrierter Sensor- und Aktorfunktionalität, sowie deren Umformung zu einem Strukturbauteil untersucht.

SFB/TR 96

Thermo-energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen

Die Technischen Universitäten Dresden und Chemnitz, die RWTH Aachen sowie die Fraunhofer-Institute IWU in Chemnitz und IPT in Aachen forschen seit 2011 an der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen bei thermisch instabilen Verhältnissen und steigender Produktivität. Ziel ist es, thermische Einflüsse aus den bei Bearbeitungsprozessen auftretenden Wärmeströmen in der Werkzeugmaschine zu modellieren und deren Auswirkungen durch steuerungsintegrierte Korrekturverfahren bzw. durch gezielte Wärmeverteilung zu minimieren. Der SFB wird bis 2019 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. In der zweiten Förderperiode werden komplexere Werkzeugmaschinenkomponenten analysiert.

In Chemnitz beschäftigen sich die Wissenschaftler insbesondere mit der Beschreibung und der gezielten Beeinflussung des thermischen Verhaltens von Werkzeugen, Spannmitteln und elektrischen Antrieben, der Nutzbarmachung und Kombination einzelner Ergebnisse in einem Gesamtmaschinenmodell durch mathematische Modellordnungsreduktionsverfahren sowie der Ableitung von Korrekturalgorithmen.

SFB 692 HALS

Grundlagenforschung für den Stoffleichtbau

Das Ziel des Sonderforschungsbereichs 692 »Hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe für Sicherheitsbauteile« ist es, das Potenzial aluminiumbasierter Leichtbauwerkstoffe unter Berücksichtigung der vielfältigen Einflüsse entlang der Prozesskette zur Herstellung von Sicherheitsbauteilen voll auszuschöpfen. Die Forschungsansätze konzentrieren sich auf die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung sowie auf den Einsatz der neuen Leichtbauwerkstoffe in sicherheitsrelevanten Anwendungen. Die Forschungsergebnisse, z. B. zur hochgradig plastischen Umformung, werden im Rahmen von Transferprojekten gezielt in die industrielle Praxis überführt und dort für die Halbzeugfertigung genutzt.

Zu den besonderen Leistungen des Sonderforschungsbereichs, der seit 2006 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, zählt die Erforschung ultrafeinkörniger Gefüge, die bei massiver plastischer Verformung von Leichtmetallen entstehen und besonders interessante mechanische Eigenschaften, wie z. B. hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Verformbarkeit, aufweisen. Gänzlich neue Umformverfahren zur Herstellung gradierter Aluminiumwerkstoffe mit herausragenden Eigenschaften, basierend auf der Kombination definiert ultrafeinkörniger und grobkörniger Zonen, wurden am Fraunhofer IWU entwickelt.

Rückblick

Spitzentechnologiecluster eniPROD®

Energieeffiziente Produkt- und Prozessinnovationen in der Produktionstechnik

Das Forschungsvorhaben eniPROD® war eines von fünf Spitzentechnologieclustern, die sich 2008 in einem vom Freistaat Sachsen ausgelobten Wettbewerb durchsetzen konnte. Von 2009 bis 2014 wurde das aus Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen geförderte Projekt an der Technischen Universität Chemnitz und dem Fraunhofer IWU in sechs Handlungsfeldern und fünf Querschnittsarbeitsgruppen bearbeitet. Das Ziel: Die Erforschung ganzheitlicher Lösungsansätze für eine 30-prozentige Reduzierung des Energieverbrauchs in der unmittelbaren Produktion. Erstmals in der Produktionsforschung wurde Basiswissen zum Energieeinsatz und -verbrauch erarbeitet, woraus sich Kennzahlen und Modelle zur Beschreibung der Energieeffizienz ableiten ließen. Zur Senkung des Primärenergiebedarfs, zur Wirkungsgraderhöhung und zur Verlustminimierung konnten neue Wirkprinzipien und Bauweisen zur Optimierung von Produktionssystemen und Prozessen entwickelt werden. Bestehende Entwicklungs- und Planungswerkzeuge wurden um energiesensitive Produkt- und Prozessmodelle erweitert. Ferner entstanden neue Methoden und Konzepte zur energie- und ressourceneffizienten Gestaltung von Produktions-, Logistik- und Fabriksystemen.

SFB 283

Prozessketten der Massivumformung

Der Sonderforschungsbereich SFB 283 "Prozessketten der Massivumformung unter Aspekten der Produktivität und Umweltverträglichkeit" wurde vom Fraunhofer IWU und der TU Chemnitz initiiert. Als erstes derartiges DFG-Projekt in der Produktionsforschung der östlichen Bundesländer wurde es 1995 gestartet und bis 2004 bearbeitet. Im Projekt entstanden Modelle, Methoden, Prozesse und Verfahren für die technologisch und ökologisch innovative Gestaltung und Modellierung ganzheitlicher Prozessketten der Umformtechnik. Am Fraunhofer IWU wurde u. a. das neue Umformverfahren Bohrungsdrücken entwickelt, mit der beispielsweise Hohlwellen sehr effizient und umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Forschungsergebnisse wurden mithilfe eines von der DFG geförderten Transferbereichs bis 2007 zur Serienreife geführt und bewähren sich heute in der Industrie.