Mit Leitprojekten setzt Fraunhofer strategische Schwerpunkte, um konkrete Lösungen zum Nutzen für den Standort Deutschland zu entwickeln. Die Themen orientieren sich an den Erfordernissen der Wirtschaft. Ziel ist es, wissenschaftlich originäre Ideen schnell in marktfähige Produkte umzusetzen. Die beteiligten Fraunhofer-Institute bündeln ihre Kompetenzen und binden die Industriepartner frühzeitig in die Projekte ein.
Das Fraunhofer IWU ist an folgenden Leitprojekten beteiligt:
Ziel des Leitprojektes EVOLOPRO ist, evolutionsbiologische Mechanismen zur Erzeugung einer neuen Generation von Produktionssystemen zu nutzen. Solche »Biological Manufacturing Systems« sind fähig, sich analog zu biologischen Organismen selbstständig an neue Anforderungen und Umgebungsbedingungen anzupassen. Ein Biological Manufacturing System benötigt dafür nicht wie die Natur viele Jahrtausende. Durch aktuelle Errungenschaften im Umfeld von Industrie 4.0 kann dies innerhalb kürzester Zeit vollzogen werden.
Das Leitprojekt SWAP will neue technologische Konzepte aufzeigen, wie die Produktion der Zukunft gestaltet werden kann. Aktuell werden die zu produzierenden Güter an einzelnen Bearbeitungsstationen klassisch in einer definierten Prozessreihenfolge gefertigt und montiert. Ziel des Leitprojekts ist es, die Grundlagen für Fertigungsumgebungen zu schaffen, die modulare Fertigungseinheiten beinhalten, welche in Schwärmen von gleichartigen oder unterschiedlichen Werkzeugen, Maschinen oder Transportmitteln kollaborieren und (teil)autonom produktiv zusammenarbeiten. Kern ist ein hierarchischer Schwarm in Erweiterung des in der Produktion schon eingesetzten klassischen Schwarmprinzips.
Im Leitprojekt ML4P forschen sechs Fraunhofer-Institute an der Entwicklung eines toolgestützten Vorgehensmodells sowie an der Realisierung entsprechender interoperabler Software-Tools, um systematisch das Optimierungspotential in produktionstechnischen Anlagen durch den Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens zu erschließen.
Mit dem Leitprojekt futureAM wurde die Weiterentwicklung der additiven Fertigung metallischer Bauteile systematisch vorangetrieben. Dazu waren neben dem Fraunhofer IWU fünf weitere, im Bereich additiver Fertigung erfahrene Institute, eine strategische Projektpartnerschaft eingegangen. Ziele waren der Aufbau einer übergreifenden Kooperationsplattform für die hochintegrative Zusammenarbeit und die Nutzung der dezentral verteilten Ressourcen der Fraunhofer-Gesellschaft im Bereich Additive Manufacturing (AM) sowie die Schaffung der technologischen Voraussetzungen für eine praxisrelevante Steigerung von Skalierbarkeit, Produktivität und Qualität von AM-Prozessen für die Fertigung individualisierter Metallbauteile.
Digitale Druck- und Laserverfahren werden bislang kaum in der Massenproduktion eingesetzt, um Produkte zu individualisieren. Dabei ließen sich mit dieser Kombination Serienprodukte ressourcenschonend und kosteneffizient bis hin zum Unikat individuell gestalten. Dieser Herausforderung nahm sich das Leitprojekt Go Beyond 4.0 an. Im Fraunhofer-Leitprojekt Go Beyond 4.0 haben sechs Fraunhofer-Institute Demonstratorbeispiele aus den drei zukunftsträchtigen Märkten Automobilbau, Luftfahrt und Beleuchtungstechnik entwickelt, anhand derer sie zeigen, dass der Einsatz dieser digitalen Fertigungstechnologien kleine Stückzahlen von individualisierten Massenprodukten möglich macht.
Seltene Erden zählen als Bestandteil vieler Hightech-Produkte zu den strategisch wichtigsten Rohstoffen für die deutsche Industrie. Für einen effizienteren Einsatz dieser wertvollen Elemente haben acht Fraunhofer-Institute im Leitprojekt »Kritikalität Seltener Erden« neue Lösungen entwickelt. Dazu gehören optimierte Fertigungsverfahren, Ansätze für Recycling und neue Materialien, die Seltene Erden ersetzen können. Am Beispiel von Elektromotoren konnte gezeigt werden, dass sich der Bedarf an Seltenen Erden auf ein Fünftel des heutigen Wertes senken lässt.
Im Fraunhofer-Leitprojekt »Theranostische Implantate« arbeiteten die Fraunhofer-Forscher an intelligenten Implantaten, die Diagnostik und Therapie in einem medizintechnischen Produkt vereinen. Zu diesem Zweck entwickelten sie drei Demonstratoren: eine smarte Hüftgelenksprothese, ein Sensorimplantat sowie eine myoelektrische Handprothesensteuerung.
Wie sieht die Produktion der Zukunft aus? Konzepte und Technologien dazu sollen im Projekt E³-Produktion entstehen. E³ steht für effizient, emissionsarm und das Einbinden des Menschen in die Produktionsprozesse. Dabei wird ein integrales Stoffstrom- und Energiemanagement genauso verfolgt wie die Entwicklung von Instrumenten, um die Energieeffizienz zu bewerten oder um ergonomische Aspekte zu integrieren.
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU