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Advanced Manufacturing für eine zukunftsweisende Mobilität

Foto: Markus Breig, KIT

Das Land Baden-Württemberg fördert den Innovationscampus „Mobilität der Zukunft“ mit rund 10 Millionen Euro

Der InnovationsCampus „Mobilität der Zukunft“ (ICM) wurde durch das Ministerium für Wissenschaft und Kunst des Ladens Baden-Württemberg (MWK) für fünf Jahre mit rund 10 Millionen Euro bewilligt. Der InnovationsCampus stellt eine Forschungskooperation zwischen der Universität Stuttgart und dem Karlsruher Institut für Technologie dar und hat zum Ziel, durch exzellente anwendungsorientierte Forschung in den Bereichen Produktion und Mobilität neue Technologien mit disruptivem Charakter hervorzubringen, welche aufgrund der Vision, der Komplexität oder des Forschungsaufwandes weit über die verfolgten Ziele der anwendungsorientierten Forschung der Industrie hinausgehen. In der ersten Förderphase liegt der Fokus auf den beiden Forschungsschwerpunkten „Additive Fertigung“ und „Emissionsfreie Antriebe“ als wichtige Schlüsseltechnologien des Standorts Deutschland. Gestartet wird mit zukunftsweisenden Pilotprojekten zur additiven Fertigung, welche von dem Gedanken einer in der digitalen Produktion vollumfänglich flexibel einsetzbaren Fertigungstechnik getragen werden. Dabei werden gleichzeitig Logistikprozesse entlastet, neue Geschäftsmodelle ermöglicht und durch die direkte Produktion vor Ort Standort- und Wettbewerbsvorteile geschaffen. Bei der Entwicklung einer emissionsfreien Mobilität wird durch den Einsatz additiver Verfahren nicht nur das Gewicht zukünftiger Fahrzeuge reduziert und die Funktionsintegration erhöht, sondern es werden auch gänzlich neuartige Freiheitsgrade erschlossen, um effizientere und kompaktere Antriebe zu realisieren. Der ICM richtet sich dabei im Wesentlichen an den Transformationsprozess der Mobilität und schafft durch wissenschaftliche Exzellenz, interdisziplinäre Forschung und neue Innovationsprozesse disruptive Technologien und Sprunginnovationen in den Strategiefeldern „Advanced Manufacturing“ und „Emmissionsfreie Mobilität“. Das wbk Institut für Produktionstechnik startet im Bereich „Advanced Manufacturing“ mit zunächst 4,5 Doktorand/-innen in zwei Pilotprojekten in das Forschungsvorhaben.

Im erste Pilotprojekt „Endkonturoptimierte Produktion und Eigenschaftsoptimierung additiv gefertigter Bauteile“ wird am wbk eine lokale Optimierung von Bauteileigenschaften durch gezielte Einstellung der Porosität im LPBF-Verfahren untersucht. Damit sollen leichte Bauteile realisierbar sein, die im Eigenschwingungsverhalten gedämpft und dennoch schwingfest sind. Zur Optimierung der Bauteile ist es zudem erforderlich, den Einfluss der Porosität auf den Nachbearbeitungsprozess zu verstehen und so gezielte Bauteileigenschaften herzustellen. Dieses Projekt wird zur Individualisierung im Automobilbereich und zur Minimierung der Störgeräusche in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen beitragen. Zudem sollen Verfahren zur Herstellung von hybriden keramischen Bauteilen hoher Komplexität mit Leiterbahnstrukturen entwickelt werden, die elektronische Komponenten enthalten und so auf kleinstem Raum eine mechatronische Integration gestatten.

Das zweite Pilotprojekt „Produktivitätsskalierung und additive Fertigungsprozesse für funktionsintegrierte Kunststoffbauteile“ beschäftigt sich im ersten Teil mit der Produktivitätssteigerung von SLS- und SL-Verfahren, um die wirtschaftlichen Anwendungen bei höheren Stückzahlen zu gewährleisten. Hierzu sollen über eine Intensitäts- und Geschwindigkeitssteigerung des Laser-Scan-Vorgangs deutlich höhere Geschwindigkeiten realisiert werden, was mit höheren Anforderungen an die Temperatur- und Prozessregelung einhergeht und präzise Kenntnisse der thermomechanischen Effekte während des Herstellungsprozesses erfordert. Der zweite Teil befasst sich mit der Erweiterung additiver Fertigungsprozesse für Kunststoffbauteile, sodass im Prozess zusätzliche Funktionen in die Bauteile integriert werden können. Eine verbesserte mechanische Funktionsweise des Bauteils kann beispielsweise durch die Integration von metallischen Einlegern für mechanisch hochbeanspruchte Bereiche des Bauteils ermöglicht werden. Mechatronische Komponenten sollen ebenfalls im Prozess integriert und kontaktiert werden können, um beispielsweise Sensor- oder Aktorfunktionen übernehmen zu können.

Mit Einwerbung des InnovationsCampus „Mobilität der Zukunft“ baut das wbk seine Forschungsthemen im Forschungsbereich Additive Fertigung konsequent und zukunftsweisend aus. Weitere Informationen zum Innovationscampus Mobilität können hier nachgelesen werden.