Pressemitteilungen

Industriell produzierte Bauteile werden meistens auf Basis eines 3D-CAD-Modells gefertigt. Da während der maschinellen Fertigung zahlreiche Einflüsse auf die Werkstücke einwirken, weichen ihre Geometrien oft deutlich vom CAD-Modell ab. Die Folge ist ein teilweise erheblicher Mehraufwand bei der Planung der Folgeprozesse; schlimmstenfalls ist das Bauteil sogar unbrauchbar. Dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen gelang es nun in einem Konsortialprojekt, mithilfe von Prozessdaten und einem neu entwickelten Algorithmus, das CAD-Modell an die real gefertigte Werkstückgeometrie anzupassen. Auf diese Weise lassen sich der Aufwand für die nachfolgenden Fertigungsschritte und auch der Ausschuss deutlich senken.

Hochdynamische Produktionssysteme zuverlässig und sicher steuern und regeln zu können, erscheint nach wie vor vielen Unternehmen als Herausforderung. Edge- und Cloudsysteme gewinnen hier an Bedeutung, jedoch fehlt es auch heute noch an entsprechender Ausrüstung und Infrastruktur, um bestehende Maschinen und Anlagen entsprechend der erforderlichen industriellen Anforderungen dauerhaft in digitale IT-Landschaften zu integrieren. Zu diesem Zweck entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit Partnern aus Maschinenbau, Netzwerktechnik und Robotik nun eine durchgängig echtzeitfähige Kommunikationsinfrastruktur auf der Basis von 5G-Mobilfunktechnologie und Time Sensitive Networking (TSN).

Für individuelle Zelltherapien setzen Mediziner heute bereits oft auf sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, die aus dem Körpergewebe der jeweiligen Patienten gewonnen werden. Diese Zellen lassen sich in verschiedene Gewebearten ausdifferenzieren, sodass beispielsweise durch vorgelagerte Medikamententests an einer Zellkultur des Patienten Nebenwirkungen geprüft und im besten Fall vorab ausgeschlossen werden können. Die manuelle Herstellung der Gewebeproben ist jedoch immer noch mit hohen Kosten verbunden. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher aus Aachen entwickeln nun ein Mikroskop, mit dem sich die gesamte Zellherstellung automatisieren lässt: vom Ansiedeln der Zellen bis zur Auswahl der geeigneten Zellkultur.

Die Behandlung von Krebserkrankungen mit neuen, individuellen Zelltherapien ist meist sehr kostspielig und langwierig. Bevor eine Behandlung erfolgen kann, müssen Patienten oft lange auf die Herstellung individualisierter Therapeutika warten und verlieren wertvolle Zeit. Im EU-Projekt AIDPATH entwickeln Forscherinnen und Forscher nun eine Anlage zur Herstellung sogenannter CAR-T-Zellen, die in der Lage ist, patientenbezogene Daten und Biomarker per künstlicher Intelligenz in den Therapieprozess zu integrieren. Die Herstellung der CAR-T-Zellen erfolgt patientennah direkt im Krankenhaus. So kann es zukünftig gelingen, Menschen mit Krebserkrankungen deutlich schneller eine auf ihre Bedürfnisse abgestimmte Behandlung zur Verfügung zu stellen.

Die Digitalisierung von Produktionsprozessen birgt ein enormes Wertschöpfungspotenzial. Doch gleichzeitig bedrohen Cyber-Angriffe vernetzte Unternehmen besonders stark – die wenigsten von ihnen sind darauf vorbereitet. Wie groß das Risiko im Einzelfall wirklich ist und wie wirksam getroffene Schutzmaßnahmen bereits sind, beschreibt ein neues Whitepaper des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT aus Aachen.

Mit sogenannten Punkt-Gas-Sensoren lassen sich die Zusammensetzung der Erdatmosphäre sowie die Konzentration bestimmter Gase wie Methan bestimmen. In den Sensoren sind Optiken aus Glas verarbeitet. Diese Sensor-Optiken sind oft mit antireflektierenden Materialien beschichtet, um ungewollte Reflexion zu reduzieren. Die Verfahren zur Beschichtung sind jedoch aus ökologischer und ökonomischer Sicht umstritten. Einen umweltschonenden, kostengünstigen und effizienten Weg wählte ein Team des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen: Hier gelang es den Forschenden erstmals, die Reflexion auf Sensor-Optiken zu verringern, indem sie deren Oberflächen mit Mikrostrukturen versahen, wie sie auf den Augen nachtaktiver Motten zu finden sind.

Komplexe Produktionsprozesse in hochflexiblen und vernetzten Fertigungssystemen erfordern es, dass sämtliche Prozesse und verteilten Systeme ihre Daten extrem zuverlässig und mit nur geringen Verzögerungszeiten austauschen können. Für diese sogenannte »Ultra Reliable and Low Latency Communication« (URLLC) erarbeitet das 3rd Generation Partnership Project (3GPP), eine weltweite Kooperation für die Standardisierung von Mobilfunktechnologien, einen neuen Standard für zukünftige 5G-Produkte. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und der schwedische Mobilfunkausrüster Ericsson erproben nun in Aachen die vorgesehenen URLLC-Funktionen anhand eines realen Produktionsszenarios zur Kollisionskontrolle in Werkzeugmaschinen.

Im Kontext der personalisierten Medizin erlangen individuell zugeschnittene Therapieformen immer größere Bedeutung. Die richtige Wirkstofffindung und -dosierung sowie die Voraussage unerwünschter Nebenwirkungen stellen dabei zentrale Herausforderungen dar. Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Zellreprogrammierung eröffnen die Möglichkeit, Wirkstoffuntersuchungen direkt an dem von der Erkrankung betroffenen menschlichen Gewebe durchzuführen. Im Forschungsprojekt »StemCellFactory III« entwickelten Partner aus Industrie und Wissenschaft gemeinsam standardisierte und automatisierte zelluläre Systeme zur Wirkstofftestung sowie die personalisierte Pharmakotherapie im Bereich neuropsychiatrischer Erkrankungen.

Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, ein Teilinstitut des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT, und die Alexianer Werkstätten GmbH in Münster starten ihre Zusammenarbeit, um den künftigen Produktionsbetrieb der FFB vorzubereiten: Das Team der Forschungsfertigung Batteriezelle wird gemeinsam mit dem MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und den Alexianer Werkstätten bis zur Inbetriebnahme des neuen Gebäudes in Amelsbüren im »AlexProWerk« die Elektrodenfertigung erproben und erforschen.

Anfang Dezember trafen sich die Mitglieder der Forschungsgemeinschaft »International Center for Networked, Adaptive Production ICNAP« zu ihrem Jahrestreffen – in diesem Jahr aufgrund der COVID-19-Beschränkungen digital. Auch auf der digitalen Plattform hatten die Mitglieder der Community die Möglichkeit, zusammenfinden und sich persönlich auszutauschen. Fachvorträge sowie die Festlegung der Forschungs- und Entwicklungsthemen für das nächste Jahr gehörten zu den wichtigsten Programmpunkten. Als Highlight begrüßte die Community drei neue Mitglieder.