Projektbeispiele aus dem Bereich Medizintechnik

Roboter dringen immer stärker in neue Bereiche, wie z. B. die Medizintechnik, vor. Ein Großteil der eingesetzten Robotik ist jedoch noch aus starren Gliedern und definierten Gelenken aufgebaut, was ihre Einsatzfähigkeit insbesondere bei sehr komplexen und menschennahen Aufgaben limitiert. Die Kontinuumsrobotik in Kombination mit innovativen Strukturkonzepten, gezielt eingesetzter Sensorik und neu gedachten Bewegungsmechanismen zeigt hier interessante Lösungswege auf.

Roboter dringen immer stärker in neue Bereiche, wie z. B. die Medizintechnik, vor. Ein Großteil der eingesetzten Robotik ist jedoch noch aus starren Gliedern und definierten Gelenken aufgebaut, was ihre Einsatzfähigkeit insbesondere bei sehr komplexen und menschennahen Aufgaben limitiert. Die Kontinuumsrobotik in Kombination mit innovativen Strukturkonzepten, gezielt eingesetzter Sensorik und neu gedachten Bewegungsmechanismen zeigt hier interessante Lösungswege auf.

Alltägliche Aufgaben in Produktionsunternehmen erfordern eine Vielzahl komplexer Informationen und spezifisches Fachwissen. Das schnelle Auffinden relevanter Informationen in komplexen Dokumenten ist durch (juristische) Fachsprache, zahlreiche Querverweise oder den schieren Umfang jedoch oft aufwändig und fehleranfällig. Damit sich solche Informationen schneller auffinden lassen bzw. komplexe Dokumente verständlich gemacht werden, hat das Fraunhofer IWU einen KI-Assistenten entwickelt, der Retrieval Augmented Generation (RAG) nutzt.

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 Forschungsclusters »Programmierbare Materialien« ist es durch die Weiterentwicklung des Laserstrahlschmelzens gelungen, programmierbare, funktionale Bauteile aus Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) additiv zu fertigen. So entstanden superelastische Gitterstrukturen, deren Steifigkeit sich gezielt festlegen lässt. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Energiedichte aus.

Im Rahmen des Projekts wurde ein neuartiges hybrides System für die Positionierung und Positionsausrichtung sowie die reproduzierbare Bauteilspannung von Präzisionsbauteilen (Mikro und Makro) und schwer zu spannenden Bauteilen (z. B. dünnwandige Bauteile) entwickelt. Das Spannsystem ist flexibel für unterschiedliche Fertigungsverfahren (z. B. Mikro-Präzisionsspanen, Laserstrukturierung, EDM, ECM) einsetzbar und zeichnet sich vor allem durch eine hohe Genauigkeit im Makrobereich und eine hohe Funktionsdichte in der Mikrobearbeitung aus.

Das WIR! Bündnis DIANA wird in der strukturschwachen Region zwischen Chemnitz und Leipzig künftig eine Versorgungslücke schließen und ein Netzwerk zur Fertigung und Anwendung von innovativer Point-of-Care-Diagnostik etablieren. Diese wird einfach, kostengünstig und zuverlässig Messdaten zum Gesundheitszustand vor Ort beim Patienten ermöglichen.

Bei der Zerspanung stehen Werkzeugverschleiß, Gratbildung oder Spanbruch einer weiteren Verbesserung der Produktivität, Prozesssicherheit und Qualität entgegen. Mit schwingungsunterstützten Systemen sind weitere Optimierungspotenziale gerade in der Serienfertigung möglich. Am Fraunhofer IWU wurden in mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit prototypische Schwingsysteme realisiert sowie die Wirkmechanismen der Prozesse erforscht. Im Projekt VibroCut werden nun die vorhandenen Prototypen weiterentwickelt und in marktfähige Produkte überführt.

Blechverarbeitende Betriebe stehen vor der großen Herausforderung, eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien verarbeiten zu müssen. Dabei sind die Werkzeugoberflächen bei der Umformung verschiedener Legierungen hohen Belastungen ausgesetzt, was zu Verschleiß und vorzeitigem Werkzeugausfall führt. Das Gasborieren ist ein neuer Ansatz für die Beschichtung von Werkzeugen für die Umformung von Blechwerkstoffen.

Das Projekt TiAlHighEnd beschäftigt sich mit der wirtschaftlichen Umformung von Titan und Titanlegierungen bei hohen Temperaturen. Ziel ist es, Werkzeugwerkstoffe für extreme Umformbedingungen durch oberflächentechnische Verfahren gezielt zu optimieren. Durch die Modifikation der Oberflächen werden sowohl die Reibwerte deutlich reduziert als auch die Härte signifikant gesteigert, wodurch die Standzeit der Werkzeuge verbessert wird.