Projektbeispiele aus dem Bereich Funktionalisierungstechnologien

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau einer Modellfabrik zur vollständigen Fertigung komplexer, funktionalisierter Komponenten. Diese bildet die Basis für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit dem Fokus auf dem Aufbau von vollständig automatisiert gefertigten komplexen Produkten mit elektrischen Funktionen.

Im Pompey-Projekt wird ein innovativer Multimaterialansatz für die additive Fertigung entwickelt, der auf der Schmelzextrusion von Polymer- und Metallwerkstoffen basiert. Ziel ist die Herstellung von Multimaterialteilen mit verbesserter Leistung, reduziertem Energie- und Materialbedarf sowie geringeren Kosten durch Verwendung eines neu entwickelten hybriden Fertigungssystems.

Das Batteriesystem ist die zentrale Komponente eines E-Autos. Partner aus Forschung und Industrie demonstrieren im Projekt CoolBat, wie innovative Konstruktionsprinzipien, Materialien und Produktionsverfahren dazu beitragen, Gehäuse für diese Batteriesysteme klimafreundlich herzustellen und zugleich bessere Gebrauchseigenschaften zu integrieren. Die Batteriegehäuse werden dabei leichter und sparen bis zu 15 Prozent Kohlendioxid (CO2) – und das bei höherer Leistung des Batteriesystems, schnellerem Laden sowie mehr Reichweite. Darüber hinaus soll die Herstellung der Batteriegehäuse im Vergleich zu bisher angewandten Verfahren deutlich effizienter werden.

Drähte aus Formgedächtnislegierungen (FGL) können als Aktoren oder Sensoren eingesetzt werden. Für Anwendungen, bei denen Gewicht und Bauraum eine entscheidende Rolle spielen, ist eine elektrische Isolation der Drähte notwendig, um Miniaturisierung und Strukturintegration zu ermöglichen. Im Projekt KRÄFTE wurde ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung von FGL-Draht mit Parylene entwickelt.

Im Rahmen des Leitprojekts Go Beyond 4.0 wurde die Piezo-Jet-Technologie erfolgreich implementiert, um zentrale Herausforderungen bei der Integration von Sensoren und Leiterbahnen direkt auf Bauteile zu meistern. Durch das Projekt wurden bedeutende Fortschritte erzielt, darunter ein vollständig gedrucktes Bedienmodul für die Steuerung der Lichtelemente an Fahrzeugtüren. Dieses Modul umfasst sowohl die Verkabelung als auch integrierte Kraftsensoren, wobei Silberpaste für die Leitungsbahnen und eine dielektrische Polymerpaste zur Isolation verwendet wurden, um optimale Funktionalität und Sicherheit zu gewährleisten.

Zukünftige Produktionsprozesse müssen den aktuellen Trends der funktionalen Integration und der zunehmenden Vielfalt an Produktvarianten gerecht werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, sind hochflexible und kosteneffiziente Produktionstechnologien erforderlich, die gleichzeitig eine Erhöhung der Funktionsdichte in den Komponenten ermöglichen. Im Projekt wurde ein Prototyp eines automobilen Leuchtenträgers entwickelt, der die Möglichkeiten der Technologie demonstriert.

Fingerorthesen kommen meist zur Ruhigstellung einzelner Finger zum Einsatz und sollten für eine bestmögliche Wirkung für die Patientin oder den Patienten maßgefertigt sein. Mit WEAM (Wire Encapsulation Additive Manufacturing) lassen sich Orthesen zunächst in 2D drucken und für die individuelle Fingergröße vordimensionieren; dank »eingedruckter« Drähte können sie anschließend optimal an die Anatomie des Fingers angepasst werden.

Flexible Leitungstechnik bietet viele Vorteile gegenüber konventionellen Kabeln, da sie die Montage erleichtert, den Bauraum verringert und die umsetzbare Komplexität der Schaltungen erhöht. Allerdings ist die Fertigung aufwendig und es fehlen nachhaltige Recyclingstrategien. Daher arbeiten wir an der Reduktion benötigter Materialien, um die Funktionalität flexibler Leitungssätze mit der Umweltverträglichkeit normaler Kabel zu verbinden.

Sofern Bauteile ihre Umwelt wahrnehmen sollen, bedeutet das, dass weitere Komponenten in das Bauteil integriert werden müssen. Dies führt im Normalfall dazu, dass weitere Bauteile geplant und montiert werden müssen. Im schlechtesten Fall wird damit die ursprüngliche Funktion des Bauteils gestört. Die Integration von Sensorik kann hier helfen, wirkstellennah und ohne starke Beeinträchtigung des Bauteils umzusetzen, erfordert aber meist manuelle Prozesse.

Das WEAM-Verfahren ermöglicht durch die Rotationsentkopplung den Aufbau einer theoretisch unbegrenzten Anzahl an Spulenwindungen. Dank der freien Materialauswahl können wir Spulen vollautomatisiert in verschiedene Umgebungen integrieren.