Präzisionsmaschinen und Automatisierungstechnik

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie

Die Arbeitsbereiche unserer Gruppe »Präzisions- und Sondermaschinenentwicklung« erstrecken sich über die gesamte Entwicklung von Präzisionsmaschinen und Sondermaschinen. Hier ist es unser Ziel, hochgenaue Sondermaschinen und Komponenten nach den Wünschen unserer Kunden ganzheitlich zu entwickeln. Von der ersten Maschinenkonzeption über die Auslegung und Optimierung kritischer Komponenten bis hin zur steuerungstechnischen Umsetzung und Implementierung komplexer Regelungssysteme setzen wir Ihre Anforderungen um.

Themen in der Abteilung

Sondermaschinen- und Anlagenentwicklung

MiniGrind

Im Kundenauftrag erstellen wir Machbarkeitsstudien zu neu- und weiterentwickelten Produktionsprozessen, Maschinen und Anlagen. Dazu führen wir Prozessanalysen von bestehenden Fertigungsabläufen durch und erarbeiten Optimierungsansätze sowie Produktionsalternativen. Für Neuentwicklungen bieten wir unseren Kunden die Ausarbeitung in beliebigem Detaillierungsgrad an – vom Grundkonzept bis hin zur detaillierten 3D-Konstruktion mit Fertigungszeichnungen. Neben der Planung übernehmen wir den vollständigen mechanischen und elektrischen Aufbau von Maschinen und Anlagen sowie die steuerungs- und prozesstechnische Inbetriebnahme. Die Durchführung von CE-Zertifizierungen rundet die Dienstleistungen der Sondermaschinen- und Anlagenentwicklung für unsere Kunden ab.

Replikation ultrapräziser Kunststoffkomponenten

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Die Replikation von Kunststoffkomponenten durch Spritzgieß-, Spritzpräge- und Heißprägeverfahren erlaubt die kostengünstige Fertigung ultrapräziser Optiken und mikrostrukturierter Kunststoffformteile. Das Fraunhofer IPT unterstützt seine Kunden bei der fertigungsgerechten Auslegung von Kunststoffkomponenten, bei der Fertigung der Formeinsätze bis hin zur Kleinserienproduktion. Umfassendes Prozesswissen und eigene Anlagentechnik sowie die Entwicklung der dazugehörigen Werkzeugtechnik gewährleisten eine hohe Formteilqualität mit Formhaltigkeiten im Bereich weniger Mikrometer.

Piezoaktorik in der Produktion

Piezoaktorik

Anhand rechnergestützer Auslegung der mechanischen Komponenten entwickeln wir Sonderlösungen zur Integration von Piezoaktorik und Ultraschallschwingern in Werkzeug- und Sondermaschinen. Wir erstellen Steuerungslösungen auf Basis von Simulationsmodellen und bauen angepasste Regelungssysteme auf – von einfachen Reglerstrukturen bis hin zu modellgestützen Reglern. Für die steuerungstechnische und mechanische Integration wählen wir geeignete Hardware und konfigurieren die Schnittstellen passend zu bestehenden Maschinensystemen.

Maschinencharakterisierung

Maschinencharakterisierung

Im Kundenauftrag erfassen wir die statischen und dynamischen Fehler von Maschinensystemen und analysieren die thermische Stabilität von Fertigungseinrichtungen. Mit unserer vielfältigen Ausstattung an Messsystemen untersuchen wir Maschinen beliebiger Größe und aller Präzisionsklassen. Neben der Bestimmung der geometrischen Fehlerfunktionen charakterisieren und optimieren wir Spindelsysteme sowie Mehrachssysteme für unsere Kunden und stimmen alle Systemkomponenten aufeinander ab.

Systeme zur Herstellung komplexer optischer Freiformflächen

Freiformfläche

Jede Art der Freiformfläche stellt ihre eigenen Anforderungen an die Oberflächenqualität, die Formgenauigkeit und die wirtschaftliche Effizienz der Herstellung. Das Fraunhofer IPT entwickelt und verbessert deshalb  Maschinensysteme zur Herstellung optischer Freiformflächen. Zum Leistungsspektrum zählen die Entwicklung von Fast-/Slow-Tool Systemen für individuelle Aufgaben unserer Kunden, die Fertigung von Prototypen und die Verifikation der Machbarkeit in Kleinserien. Die Untersuchung der Prozesstauglichkeit komplexer Freiformflächen sowie die Fertigung und Entwicklung für die Diamantzerspanung runden unser umfangreiches Angebot ab.

Bio- und Medizintechnik

Automatisierung in der Medizintechnik

Im Bereich der Bio- und Medizintechnik befassen wir uns mit der Entwicklung und Herstellung biofunktionalisierter Oberflächen, der biokompatiblen Prozessautomatisierung in der Zell- und Pflanzenkultur sowie der Entwicklung minimalinvasiver chirurgischer Instrumente.
Für die Zellkultur erstrecken sich unsere Leistungen über die gesamte Prozesskette von der Strukturentwicklung über die Fertigung von Oberflächenstrukturen im Mikro- und Submikrometerbereich, die Herstellung von Replikationswerkzeugen für die Substratabformung bis hin zur Fertigung von Kleinserien für zellbiologische Untersuchungen.
Neben der Weiterentwicklung von Produkt- und Fertigungstechnologien birgt vor allem die Automatisierung von Abläufen großes Potenzial für eine kostengünstige und dennoch qualitativ optimierte Produktion. Dabei können wir Sie auf vielfältige Weise unterstützen: von der einfachen Bestandsaufnahme und Beratung bis hin zur Entwicklung kompletter Anlagen für die Automatisierung hoch spezialisierter Fertigungsprozesse in der Bio- und Medizintechnik. Dies umfasst neben der Produktfertigung auch klassische Laborprozesse, die oft durch einen hohen Grad an manuellen Tätigkeiten gekennzeichnet sind.

Diamantzerspanung

Diamantzerspanung

Die Ultrapräzisionszerspanung mit monokristallinen Diamantwerkzeugen ist eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung optischer Oberflächen mit höchster Präzision. Die hohe Güte der Diamantwerkzeuge in Verbindung mit ultrapräziser Maschinen- und Klimatisierungstechnik erlaubt die Fertigung solcher Werkstücke mit submikrometergenauen Strukturdetails. Jahrzehntelange Erfahrung mit der Zerspanung von Metallen und Kunststoffen ermöglichen dem Fraunhofer IPT eine umfangreiche Kundenberatung, die Durchführung von Machbarkeitsstudien und die Fertigung von Prototypen und Kleinserien.

Entwicklung von Präzisions- und Ultrapräzisionsmaschinen

UP-Maschine

Die Entwicklung von Produktionsmaschinen für den Einsatz im Hoch- und Ultrapräzisionsbereich erfordert ein breites Spektrum an Ausstattung, Wissen und Erfahrung. Auf dieser Basis konzipieren und konstruieren wir im Sinne unserer Kunden erfolgreich hochpräzise Maschinenkomponenten und Teilsysteme bis hin zu kompletten Präzisionsmaschinen und Anlagen. Ein transparenter Konstruktionsprozess und eine umfangreiche Dokumentation sind für uns ebenso selbstverständlich wie der Aufbau und die steuerungstechnische Inbetriebnahme beim Kunden.

Sensorintegration und Signalauswertung

Sensor an UP-Maschine

Mit neuesten und genausten Messverfahren nehmen wir den Bearbeitungsprozess unserer Kunden auf. Auf der Grundlage dieser Messdaten analysieren wir Ihre Prozesse und leiten Maßnahmen zur Optimierung und Effizienzsteigerung ein. Für die Prozessüberwachung in Ultrapräzisions- und Sondermaschinen entwickeln wir individuelle Messsysteme und integrieren diese in bestehende Maschinensysteme. Neueste Sensoren mit angepassten Auswertealgorithmen richten wir ein für den praktischen Einsatz in Ihrer Fertigung.

Präzisionsmontage und Automatisierungstechnik

Mikromontage

Im Mittelpunkt dieses Themenfelds steht die automatisierte Montage komplexer mechatronischer Produkte aus der Optik, der Mikrosystemtechnik und der Medizintechnik. Unser Kompetenz- und Technologiespektrum erstreckt sich über sämtliche Stufen der Automatisierung. Wir analysieren einzelne Montageschritte, entwickeln Montage- und Justagestrategien, führen Montageversuche und Parameterstudien zur Bewertung der technischen Machbarkeit durch und übernehmen den Aufbau prototypischer Anlagen.
Industrieunternehmen bieten wir damit ein umfassendes Spektrum an Dienstleistungen für die Mikro- und Präzisionsmontage – von der Beratung und Unterstützung bei der Konzeption von Anlagen über Prozessuntersuchungen und die Entwicklung individueller Komponenten bis hin zum Aufbau und zur Inbetriebnahme kundenangepasster Montagesysteme.