Referenzprojekte

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.

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.

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.

Durch den Einsatz von nachgiebigen Materialien in der Soft-Robotik entstehen flexible Systeme, die ein hohes Maß an inhärenter Sicherheit für die Mensch-Maschine-Interaktion aufweisen. Soft-Robotern fehlt dadurch oft die für die Ausübung vieler Tätigkeiten nötige Steifigkeit. Im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials werden Strukturen mit adaptiver, also schaltbarer Steifigkeit entwickelt. Dafür wird ein Programmierbares Material designt, das eine wiederholbare und ortsaufgelöst dynamisch schaltbare Steifigkeit inkl. einer Positionsfixierung ermöglicht und als schaltbares Gelenk zur Segmentkopplung u. a. für menschennahe Roboter dienen kann.

Schwerlast-Roboter waren bisher immer in getrennten Arbeitsbereichen untergebracht, um die Mitarbeiter in Fabriken nicht zu gefährden. Forscher des Fraunhofer IWU wollen das ändern. Mit einem ausgeklügelten Sicherheitskonzept und intelligenter Robotersteuerung arbeiten Mensch und Roboter im Team zusammen.