Referenzprojekte

Die blechverarbeitende Industrie steht vor der Herausforderung, hochfeste und gehärtete Bauteile flexibel und qualitativ hochwertig zu schneiden. Während das Laserschneiden thermische Beeinflussungen und lange Taktzeiten verursacht, liefert das Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden (HGSS) zwar optimale Schnittflächen, ist jedoch bisher an große und teure Pressen gebunden. Das Projekt entwickelt daher eine innovative linear-hydraulische Schlageinheit mit variabler Schlagenergie von 200-1000 J und Stempelgeschwindigkeiten über 5 m/s, die auf Industrierobotern montiert werden kann. Erstmals sollen damit HGSS-Beschnitte von 3D-Konturen sowie 20-mm-Lochungen an hochfestem 22MnB5-Stahl bei hoher Schnittflächenqualität realisiert werden.

Bipolar-Halbplatten für Brennstoffzellenstacks werden zunehmend aus sehr dünnen Edelstahlblechen mit Dicken bis zu 50 µm gefertigt. Im Projekt HZwoBPPCut untersuchte das Fraunhofer IWU, wie der Schneidspalt die Schnittflächenqualität dieser dünnen Bleche beeinflusst. Dafür wurde ein optisches Messsystem mit automatisierter Bildauswertung entwickelt, das eine präzise Erfassung lokaler Schneidspalte ermöglicht.

Die lokale Kaltverfestigung von Stahlplatinen ist ein Verfahren zur gezielten mechanischen Beeinflussung des Werkstoffverhaltens beim Tiefziehen. Im Projekt wird die Platine durch mehrfache lokale Wechselbiegung in definierten Bereichen plastisch umgeformt und dadurch dort gezielt verfestigt. Über die lokal erhöhte Fließspannung lässt sich der Materialfluss steuern und beispielsweise gegenüber konventionellen Platinen die kritische Ziehtiefe erhöhen oder die maximale Ausdünnung verringern.

RENEW TOOL entwickelt eine durchgängige Prozesskette zur Herstellung und Reparatur verschleißfester Umformwerkzeuge. Das Projekt kombiniert additive Fertigung, funktional gradierte Multimaterialschichten, kryogene Wärmebehandlung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Ziel ist es, die Werkzeugstandmenge um mindestens 60 % zu erhöhen und die Technologie unter realen Bedingungen bis zum Technologiereifegrad TRL 7 zu validieren.

HyReCo entwickelt eine kosteneffiziente und robuste Anionenaustauschmembran-Elektrolysezelle (AEM-EC) für die industrielle Serienfertigung. Im Mittelpunkt stehen niedrigere Produktionskosten sowie Verbesserungen bei Wirkungsgrad und Lebensdauer der AEM-Technologie.

Im Projekt Stack2P entwickelte und erprobte das Fraunhofer IWU Verfahren für die automatisierte und sortenreine Demontage von PEM-Brennstoffzellenstacks. Untersucht wurde, wie sich Gehäuse, Verspannung und Zellkomponenten gezielt demontieren sowie Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) voneinander trennen lassen.

VIML ist ein Forschungsprojekt von Fraunhofer IWU und Fraunhofer ITWM zur Entwicklung wissens- und datenbasierter Vorhersagemodelle für Werkzeugverschleiß und Werkstückqualität in Zerspanungsprozessen. Dazu kombiniert VIML Prozess- und Sensordaten mit formalisiertem Expertenwissen im Ansatz des Informierten Maschinellen Lernens (IML).

Die zunehmende Interaktion von Mensch und Maschine verändert die Anforderungen an Robotiksysteme. Bestehende Systeme sind meist an Produktionsaufgaben orientiert, wo Schnelligkeit, Präzision und Kraft eine primäre Rolle spielen. Damit gehen sie nur unzureichend auf menschliche und zwischenmenschliche Bedürfnisse ein. Etablierte Bedien- und Sicherheitskonzepte sind zudem schwer auf menschennahe Aufgaben außerhalb der Produktionsumgebung übertragbar. Zielstellung des ZIM-Netzwerks ist die Demokratisierung der Robotik durch die Entwicklung sicherer und flexibler Robotertechnologien mit hohem Akzeptanzpotential und ausreichender Performanz, die wirtschaftlich sind. Dies soll u.a. durch die Entwicklung von funktionalisierten Strukturkomponenten, dynamischen Sicherheitskonzepten und intuitiven Mensch-Maschine-Schnittstellen sowie die Integration von kognitiven Fähigkeiten und die Umsetzung modularer Systeme erreicht werden.

Das Projekt zielt darauf ab, Herstellungsverfahren für vollständig kompostierbare Bauteile aus Pilzmyzel mit komplexer Geometrie und Eigenschaften zu entwickeln. Dabei kommen verschiedene Formgebungsverfahren wie der Pasten-3D-Druck und das Spritzgießen zum Einsatz. Gleichzeitig wird eine Hygienestrategie entwickelt, die es erlaubt, auch im industriellen Kontext kontaminationsfrei Pilzmyzelien zu züchten.

Zukünftig werden hybride Arbeitsplätze, an denen bioinspirierte Technologien als autonome Systeme und/oder in symbiotischer Zusammenarbeit mit Menschen zum Einsatz kommen, eine immer größere Rolle spielen. Um dies zu ermöglichen, müssen Vorteile der Softrobotik wie Sicherheit und Flexibilität sowie die Möglichkeit, repetitive Aufgaben ermüdungsfrei durchzuführen, in neuen Systemen kombiniert werden. Im Projekt BioiC werden dafür Roboter nach biologischen Vorbildern entwickelt, die für die Produktion essentielle Zielgrößen erreichen und dennoch inhärent sicher sind bzw. Arbeitsaufgaben dank ihrer kognitiven Fähigkeiten autonom anpassen können.