Referenzprojekte

Mit dem Kaltumformverfahren Axialformen wurde eine Verzahnung hergestellt, die ohne Nachbearbeitung und Wärmebehandlung eingesetzt werden kann. Der Werkstoff verfestigt hierbei signifikant und die mechanischen Bauteileigenschaften verbessern sich. Der ungetrennte Faserverlauf sowie die eingebrachten Druckeigenspannungen führen zu einer Steigerung der Dauerfestigkeit. Die Prozesszeit konnte gegenüber der spanenden Technologie verkürzt werden.

Am Fraunhofer IWU wurde die Prozessfolge aus Bohrungsdrücken und Fließpressen entworfen, mit der Hohlwellenhalbzeuge bei geringstem Materialverlust herstellbar sind. Das durch Bohrungsdrücken umgeformte Halbzeug wird durch eine Verfahrenskombination aus Hohl-Vorwärts- und -Rückwärts-Fließpressen in eine Hohlwellengrundform überführt, welche hohe Produktivität und Prozesssicherheit bietet und die Investitionsaufwendungen senkt.

Gemeinsam mit der Volkswagen AG wurde eine neuartige Fertigungsstrategie zur umformenden Herstellung von Getriebehohlwellen entwickelt, die durch das Fertigungsverfahren Bohrungsdrücken der Forderung nach effizienten Fertigungsmethoden in einem hohen Maße gerecht wird und gleichzeitig zur konsequenten Reduzierung des Bauteilgewichts im automobilen Antriebsstrang beiträgt.

Das Getriebe als leistungsübertragende Komponente des An­triebstrangs kommt heutzutage in fast allen Fahrzeugen zum Einsatz. Für den Einsatz in modernen E-Antrieben ändern sich jedoch auch die Anforderun­gen an die nun von Elektromotoren gespeisten Getriebe. Dabei steht der Aspekt der Senkung der Umweltbelastung im klaren Fokus. Der Schlüssel zum Erfolg ist die Zusammenführung bzw. Kombination verschiedener Technologien.

Aktorelemente sind Bestandteile mikromechanischer Systeme und werden für viele Anwendungen eingesetzt. Der Schlüssel zum technischen und wirtschaftlichen Erfolg von MSM-Aktoren liegt in der reproduzierbaren und großtechnischen Herstellbarkeit sowie der Weiterverarbeitung des MSM-Materials zu Aktorsticks in der notwendigen Qualität. Für die Funktionalität und hohe Lebensdauer der MSM-Aktorelemente ist im Rahmen des Endbearbeitungsprozesses eine hohe Maßhaltigkeit sowie die Vermeidung von oberflächennahen Defekten durch mechanische und thermische Einflüsse entscheidend. Die Finish-Bearbeitung zu quaderförmigen Aktorsticks stellt eine besondere verfahrenstechnische Herausforderung dar, für die bisher noch keine serienfähige Technologielösung existiert. Im Rahmen des Projekts wurde nun eine serienfähige, hochgenaue und planparallele Finish-Technologie von MSM-Aktorsticks mit präziser elektrochemischer Doppelseitenplan-Bearbeitung (PECM) entwickelt.

Das Ziel des Vorhabens HYFOR besteht im Aufbau einer industrienahen Technologiebasis zur Erforschung der großserientauglichen Fertigung von komplexen Bauteilen aus naturfaserverstärkten Kunststoffen auf Basis biogener Reststoffe der Land- und Forstwirtschaft mit deutlich geringem CO2-Fußabdruck und verbesserter Ressourceneffizienz im Vergleich zu konventionellen NFK-Bauteilen.

Additive thermoplastische Kunststoffverarbeitungsverfahren bieten vollkommen neue Potenziale für eine deutliche Kosten-, Zeit- und Materialeinsparung sowie für eine Verringerung des CO2-Fußabdrucks insbesondere bei kleinen bis mittleren Seriengrößen. Das geplante Vorhaben zielt auf die Erforschung und Entwicklung einer neuartigen thermoplastischen Technologie, die den Großformat-3D-Druck mit dem 3D-Tapelegeprozess kombiniert und dadurch die werkzeugfreie Fertigung von geometrisch komplexen und hochbelastbaren Großkomponenten für Schienenfahrzeuganwendungen – wie etwa Frontmasken, Dachstrukturen etc. – erlaubt.

Auf See herrschen beste Bedingungen zur Erzeugung erneuerbaren Stroms. Die direkte Herstellung von grünem Wasserstoff ohne Netzanbindung kann die Kosten gegenüber der Erzeugung an Land deutlich senken. Das Leitprojekt H2Mare erforscht daher die Offshore-Erzeugung von grünem Wasserstoff und anderen Power-to-X-Produkten. Das Teilprojekt H2Wind konzentriert sich hierin auf den Elektrolyseur, der mit einer Windenergieanlage direkt gekoppelt werden soll.

Eine der wichtigsten Strategien zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Hochtemperatur- Wärmepumpen (HTWP) zur Dekarbonisierung von industriell benötigter Prozesswärme ist die Effizienzsteigerung der Kernkomponente Verdichter. Zur Bündelung der erforderlichen Kompetenzen im Hinblick auf Anwendung und Einsatz der Bauteile in HTWPs ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, als Federführer und dem DLR-DI geplant. Ziel des Projekts SAM4HeatPump ist die Darstellung eines Materialkreislaufs zur nachhaltigen additiven Fertigung von Hochleistungskomponenten aus Titan für Hochtemperatur- Wärmepumpen, sowie die Entwicklung und Validierung neuartiger, konventionell nicht zu fertigender Verdichterlaufräder.

Der plötzliche Ausfall von Werkzeugaktivteilen in komplexen Umformwerkzeugen führt zur Herstellung von Ausschussteilen bzw. verursacht Stillstand der Produktion. Zur Vermeidung der resultierenden Zusatzkosten müssen drohende Ausfälle frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen durchgeführt werden. Hierfür ist eine sensorische Erfassung aussagekräftiger Prozesskenngrößen, z. B. der Stanzkraft eines Schneidelements, notwendig. Die übergeordnete Zielstellung des Projekts ist daher, ein kostengünstiges und auch in Bestandswerkzeugen einfach zu integrierendes System zur wirkstellennahen Erfassung der Prozesskräfte am Beispiel von Stanzprozessen zu entwickeln und zu validieren.