Pressemitteilungen

Das enorme Potenzial mikrooptischer Systeme zeigt sich bereits heute in der Kommunikationstechnik und Konsumgüterindustrie, wo Kunststoffoptiken mit nur wenigen Millimetern Durchmesser als Kameraobjektive in Mobiltelefonen eingesetzt werden. Bei der Massenproduktion dieser hochpräzisen Baugruppen stößt die Fertigung heute immer noch an technologische Grenzen: Bei der geforderten hohen Präzision liegt die Ausschussrate in der Herstellung solcher Systeme oft bei bis zu 40 Prozent. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit seinen Projektpartnern Innolite GmbH und Polyoptics GmbH nun einen neuen Produktionsansatz entwickelt, um die Mikrooptik-Systeme aus mehreren einzelnen Linsen mit verschiedenen Brennweiten modular aufzubauen. Dadurch werden optische Abweichungen kompensiert und die Ausschussrate auf einen niedrigen einstelligen Prozentbereich minimiert.

Mit einem Kompetenzzentrum in Aachen vernetzt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT jetzt Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu einem neuen Photonik-Standort in Nordrhein-Westfalen. Im »Aachen Center for Optics Production«, kurz: ACOP, bündeln die Fraunhofer-Forscher ihre Kompetenzen mit der regionalen optischen Industrie, um gemeinsam eine digitale, vernetzte Infrastruktur für die Optikproduktion zu schaffen. Elf Unternehmen haben sich bereit erklärt, das Center bei seiner Arbeit zu unterstützen. Das Land Nordrhein-Westfalen fördert die Zusammenarbeit mit einem Betrag von 2,8 Millionen Euro über einen Zeitraum von zunächst drei Jahren.

Seit 16 Jahren präsentieren das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT die besten Werkzeug- und Formenbaubetriebe. In diesem Jahr beteiligten sich 303 Unternehmen am Wettbewerb. 16 von ihnen wurden von einem Expertenteam der beiden Institute auditiert und zwölf durch eine unabhängige Jury als Finalisten nominiert.

Wenn die vorhandenen Maschinen im Unternehmen bei komplexen Bauteilen an die Grenzen ihrer Flexibilität stoßen, wird es Zeit, aufzurüsten: mit Sensorik, die große Datenmengen mit 5G- und Cloudtechnologie nahezu verzögerungsfrei überträgt und die Maschine mit neuen Funktionen zur Prozessüberwachung und -regelung ausstattet. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelt gemeinsam mit sieben Industriepartnern ein modular erweiterbares Sensor–Cloud-System für bestehende Maschinen: Dieses besteht aus Sensorik, Steuerungs-, Auswerte- und Visualisierungssoftware, Schnittstellen und Kommunikationsprotokollen, um hochdynamische Produktionsprozesse gründlicher zu überwachen und adaptiv zu regeln.

Fahrerassistenzsysteme und gänzlich autonome Fahrzeuge nutzen zur Messung von Entfernungen und zum Erkennen von Hindernissen heute meist sogenannte Solid-State-LIDAR-Systeme: Die Abkürzung LIDAR steht für »light detection and ranging« und bezeichnet eine Methode zur Vermessung der Umgebung anhand der Reflektion ausgesandter Laserstrahlen. Um der Automobilindustrie solche Systeme schon bald kostengünstig zur Verfügung stellen zu können, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen eine Anlage zur automatisierten Montage von Solid-State-LIDAR-Systemen entwickelt. Der Prototyp wurde dazu in eine Basismaschine des Projektpartners Aixemtec GmbH integriert und zusammen mit der Ibeo Automotive Systems GmbH, weltweiter Technologieführer für LIDAR-Sensoren, in Betrieb genommen.

Ohne Abgase eine noch höhere Reichweite erzielen: Die Automobilindustrie und die Luftfahrtbranche setzen verstärkt auf alternative Antriebsformen und beziehen dabei auch wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen in ihre Überlegungen ein. Damit die bislang hohen Herstellungskosten der Brennstoffzellen sinken und neue wasserstoff-elektrische Antriebe den Weg in den Markt finden, arbeitet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit fünf Partnern aus Industrie und Wissenschaft im Forschungsprojekt »FlyGO« an neuen Konzepten und Systemen für die Großserienfertigung.

Moderne Sensorik kann Daten von Maschinen und Anlagen bereits sehr umfassend erheben. Werden diese Daten analysiert, können sie Abweichungen zwischen Planung und realer Produktion sichtbar machen und anschließend zur Optimierung dienen. Allerdings erfolgt die Speicherung und Analyse der Daten meist noch dezentral und zeitversetzt. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen vernetzt mit internationalen Partnern nun die industrielle Fertigung kabellos mit 5G, um das Potenzial für die industrielle Fertigung zu erproben.

Um die technische Funktion, Haptik und Optik von Werkstücken wie Interieur-Bauteilen im Automobilbau zu beeinflussen, werden große Flächen mit dem Laser strukturiert. Damit die Form gleichmäßig mit sich wiederholenden Mustern und Texturen versehen werden kann, muss das Lasersystem bei jeder Wiederholung präzise positioniert werden. Die Investitionskosten in eine konventionelle Anlage für das großflächige Laserstrukturieren übersteigen schnell eine Million Euro. Rund 80 Prozent günstiger sind Industrieroboter, die bisher jedoch aufgrund ihrer unzureichenden Positioniergenauigkeit für das Laserstrukturieren ungeeignet schienen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit seinen Partnern im Forschungsprojekt »RoboTex« ein intelligentes System entwickelt, das große Flächen anhand eines kommerziell erhältlichen Industrieroboters mit dem Laser hochpräzise strukturieren kann.

Den IEOM Outstanding Researcher Award 2019 erhielt Dr. Sascha Gierlings vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen für den Einsatz neuer digitaler Methoden zur Optimierung des Herstellungsprozesses und der Produktqualität von Turbomaschinen. Der Preis wird jedes Jahr an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für herausragende Forschungsleistungen vergeben. Die Preisverleihung fand im Rahmen der mehrtägigen Internationalen Konferenz »Industrial Engineering and Operations Management« (IEOM) in Pilsen, Tschechische Republik, statt.

Die Urbanisierung fordert besonders in Ballungszentren eine emissionsarme Mobilität. Um die Schadstoffbelastungen zu reduzieren, haben einige Städte bereits Umweltzonen eingerichtet. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen, die ihre Kunden in den Innenstädten noch mit Dieselfahrzeugen beliefern, sind davon betroffen. E-Mobilität bietet Alternativen, jedoch sind elektrische Nutzfahrzeuge im Vergleich zum Diesel noch vergleichsweise teuer. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit Partnern in einem Forschungsprojekt untersucht, wie sich leichte elektrische Nutzfahrzeuge modular zusammenbauen und dadurch kostengünstiger herstellen und vertreiben lassen.