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Energieeffiziente Produkt- und Prozessinnovationen in der Produktionstechnik
Querschnittsarbeitsgruppen

Querschnittsarbeitsgruppen

Über die Handlungsfelder und Teilprojekte hinweg wurden fünf Querschnittsarbeitsgruppen (QAG) als Kommunikations- und Transferplattformen eingerichtet. Sie dienten der handlungsfeldübergreifenden Abstimmung und dem Wissenstransfer innerhalb des Spitzentechnologieclusters.
Aufgabe der QAGs war es, übergreifende Themenstellungen zu initiieren und zu begleiten, die an den Schnittstellen der Handlungsfelder angesiedelt waren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erarbeiteten in interdisziplinären Teams neue Wirkprinzipien, Bauweisen und Technologien zur Senkung des Primärenergiebedarfs und zur Erhöhung der Energieeffizienz in der Produktion.
 

Forschungsaufgaben der Querschnittsarbeitsgruppen

Energetisch-wirtschaftliche Bilanzierung
Im Vordergrund stand der interdisziplinäre Austausch, also die Diskussion und der Transfer von Ansätzen und Methoden, mit denen Energie- bzw. Ressourcenverbräuche unter Einbeziehung technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien erfasst und bewertet werden können. Hierzu wurden disziplinspezifische Begriffsverständnisse sowie Methoden im Bereich der energetisch-wirtschaftlichen Bilanzierung ausgetauscht und dokumentiert:
  • Durchführung von interdisziplinärer Bilanzierung und Bewertung von eniPROD®-Objekten
  • Entwicklung handlungsfeldübergreifender Methoden
  • Austausch und Transfer von gewonnenen Erkenntnissen
Energiemanagement / Energiekreisläufe
Neben der energieeffizienten Gestaltung von Prozessen und Produktionssystemen muss die Energieversorgung der Nutzer gedeckt werden. Hier kommen Energiemanagement bzw. die Darstellung der Energiekreisläufe zum Einsatz. Neben der Planung gehört auch die Organisation von energietechnischen Verbrauchseinheiten zum Aufgabengebiet des Energiemanagements:
  • Erarbeitung von Energieüberwachungs- und -managementmethoden
  • Bereitstellung von Energieinformationen und -wissen
  • Konzeption eines Energiemanagementsystems
Energieeffiziente Produkte und Produktionssysteme
Durch Vorhersagen von Spannungsverläufen und finalen Deformationen können bereits in der Konstruktionsphase Optimierungen an der Bauteilgeometrie vorgenommen werden, die zur Verringerung des Materialeinsatzes führen. Schwerpunkt bildeten grundlegenden Fragestellungen zur Simulation neuartiger Materialien mittels adaptiver Finite-Elemente-Methode (aFEM):
  • Einsatz der aFEM zur Variantenrechnung für faserverstärktes Förderkettenglied
  • Prüfung und Optimierung der Geometrieparameter mit schneller Variantenrechnung und Parametervariation
  • Kombination verschiedener Materialmodelle komplexer Bauteilgruppen
Prozesskette Powertrain
Der interdisziplinäre Austausch von Erfahrungen und Wissen auf dem Gebiet der Herstellung von Powertrain-Komponenten war das wesentliche Ziel der Querschnittsarbeitsgruppe Prozesskette Powertrain. Durch die Diskussion produktionstechnischer Anforderungen aus Sicht unterschiedlicher Fachbereiche konnten neue Ansätze für die Optimierung auf Prozess- bzw. Prozesskettenebene schneller identifiziert und in einem Entwicklungsprozess umgesetzt werden, beispielsweise:
  • Erarbeitung von simulationsbasierten Energiesparkonzepten für Kühlaggregate von Werkzeugmaschinen
  • Durchführung von Untersuchungen zu thermischen Behandlungen beim Umformen
  • Nutzung dünner Schichten zur Reduzierung der Reibleistung
Prozesskette Zellstrukturen
Um die Herstellung von Bauteilen bzw. Produkten zielgerichtet gestalten und steuern zu können, ist u. a. eine frühzeitige wirtschaftliche Bewertung von Prozessketten notwendig. Die Bewertung sollte aus der Vielzahl von verschiedenen Fertigungsprozess- bzw. Prozesskettenalternativen eine Auswahl treffen, aber auch Verbesserungsvorschläge unterbreiten. Beispielhaft wurde daher die Modellierung und wirtschaftliche Bewertung von Prozessketten des Presshärtens vorangetrieben:
  • Wirtschaftliche Bilanzierung von Prozessketten des Presshärtens
  • Entwicklung und Umsetzung eines Technologiedemonstrators im Mischverbund
  • Visualisierung der Prozesskette Zellstrukturen mittels VR
 

Leitung der Querschnittarbeitsgruppen

QAG1:

Prof. Uwe Götze

Professur Unternehmensrechnung und Controlling

Prof. Welf-Guntram Drossel

Professur für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik

Ronny Sygulla

Professur Unternehmensrechnung und Controlling

QAG2:

Prof. Egon Müller

Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb

Prof. Matthias Putz

Fraunhofer IWU

QAG3:

Prof. Arnd Meyer

Professur Numerische Mathematik

Dr. Volker Wittstock

Professur für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik

QAG4:

Prof. Andreas Schubert

Professur Mikrofertigungstechnik

Prof. Klaus Nendel

Professur Fördertechnik

QAG5:

Prof. Reimund Neugebauer

Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft

Prof. Bernhard Wielage

Professur Verbundwerkstoffe

Frank Schieck

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Presseartikel

Soziale Medien

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