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Forschungsfelder

Mikrozerspanung

Die steigende Nachfrage nach mikrotechnischen Produkten und miniaturisierten Bauteilen in kleinen und mittleren Stückzahlen erfordert flexible Mikrobearbeitungsprozesse. Am FBK werden die Möglichkeiten des Mikroschleifens, Mikrofräsens und Mikrobohrens mit Werkzeugdurchmessern kleiner 50 µm untersucht. Im Fokus der Forschungstätigkeiten des FBK stehen die Untersuchung des Prozesses und von Prozess-Maschine-Interaktionen, die in diesen Dimensionen einen hohen Einfluss auf das Arbeitsergebnis haben. Weiterhin werden Mikrobearbeitungsmaschinen und deren Komponenten sowie Werkzeugmaschinen für die Herstellung von Mikrowerkzeugen entwickelt.

Entwicklung von Zerspanwerkzeugen

Stetig wachsende Ansprüche an Zerspanprozesse, wie erhöhte Produktivität bei gleichzeitig geforderter höherer Lebensdauer, erfordern leistungsfähige Werkzeuge. Die Forschungstätigkeiten am FBK befassen sich mit der Entwicklung von Werkzeugen zur Gewährleistung von Prozessfähigkeit und -sicherheit. Die Werkzeuge werden hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens sowie der Span- und Gratbildung und des verbesserten Einsatzes von Prozesshilfsstoffen optimiert.

Zerspanung von Hochleistungswerkstoffen

Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung zu zerspanender Werkstoffe sowie die fortwährende Forderung nach höheren Zerspanleistungen besteht ein permanenter Bedarf zur Anpassung und Optimierung von Zerspanwerkzeugen und -prozessen. Nur so kann eine prozesssichere und wirtschaftliche Fertigung ermöglicht werden. Im Fokus stehen insbesondere die spanende Bearbeitung und die Zerspanbarkeit von Hochleistungs- und Verbundwerkstoffen (u.a. Titan- und Nickel-Basis-Legierungen, hochlegierte Stähle, faserverstärkte Kunststoffe, Metall-Matrix Verbundwerkstoffe).

Additive Fertigung

Die Additive Fertigung bietet Möglichkeiten in der Gestaltung und Auslegung von Bauteilen, die über herkömmliche Verfahren hinausgehen. Gleichzeitig gehen additiv gefertigte Bauteile jedoch mit hohen Kosten und geringen Oberflächenqualitäten einher. Am FBK werden durch Prozesskettenanalysen und Machbarkeitsstudien Bauteile identifiziert, bei denen ein Wechsel von der herkömmlichen Fertigung zur additiven Fertigung technologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Weiterhin werden Möglichkeiten der Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile untersucht, um anforderungsgerechte Funktionsflächen herstellen zu können.

Cyber-physische Produktionssysteme

Die Forschungsaktivitäten in dem Forschungsfeld cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) befassen sich mit der Gestaltung der Fabrik der Zukunft, die durch das Konzept der "Industrie 4.0" repräsentiert wird. Im Kern geht es dabei um die Vernetzung der Produktion über das Internet, wodurch eine neue Informationsgrundlage in der Produktion auf Basis von Echtzeitdaten geschaffen wird. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten wie eine dezentrale und weitgehend autonome Steuerung der Produktion. Die Schwerpunkte der Forschungsaktivitäten des FBK liegen in der Optimierung und Planung von CPPS, wobei erforscht wird, wie die Vernetzung der Produktion unternehmensindividuell genutzt und implementiert werden kann.

Virtuelle Produktion

Das Forschungsfeld Virtuelle Produktion (VP) umfasst die komplette Prozesskette von der Prozessebene bis hin zur Fabrikplanung. Während auf Prozessebene und bei der Auslegung von Werkzeugmaschinen klassische Simulationsmethoden wie FEM (Finite Elemente Methode) und CFD (Numerische Strömungsmechanik) zur Anwendung kommen, werden zur durchgängigen digitalen Gestaltung und Evaluation von Fabriken, Produktionsanlagen und -prozessen virtuelle Methoden und Werkzeuge untersucht. Dabei stehen die Erschließung neuer Anwendungsfelder der Virtuellen Realität (VR) in der Produktion sowie die zielgerichtete Nutzung der VP zur kontinuierlichen Verbesserung der Produktion im Mittelpunkt der Aktivitäten am FBK. Zudem wird die Implementierung von physikalischen Eigenschaften in die VP erforscht, wobei untersucht wird, wie physikalische Eigenschaften innerhalb der Planung von Produktionssystemen berücksichtigt werden können, z.B. bei der Planung von Materialflüssen. Ziel der Forschungsaktivitäten ist es, zukünftige Auswirkungen von Änderungen auf den gesamten Fabrikbetrieb vorab in der VR zu untersuchen.

Produkt-Service Systeme

Produkt-Service Systeme (PSS) sind das Ergebnis der Integration von Sachprodukten und Serviceprodukten, um damit komplette Lösungen über den Lebenszyklus anbieten zu können, die über das reine Sachprodukt hinausgehen. Die Aktivitäten des FBK im Forschungsfeld PSS konzentrieren sich sowohl auf deren Entwicklung als auch auf deren Bewertung, um die Qualität und Produktivität von PSS zu erhöhen und dadurch Wettbewerbsvorteile zu generieren. Hierbei werden auch verfügbarkeitsorientierte Geschäftsmodelle entwickelt, um Kunden durch PSS eine vereinbarte Verfügbarkeit zu garantieren. Zudem werden in diesem Forschungsfeld Schutzmaßnahmen bewertet und entwickelt, um Plagiate von Ersatzteilen zu verhindern.

Ressourceneffiziente Produktion

Im Forschungsfeld der Ressourceneffizienten Produktion werden Methoden zur Planung, Bewertung und Verbesserung der Material- und Ressourceneffizienz von Fabriken, Maschinen und Prozessen entwickelt. Im Fokus des Forschungsfeldes steht die Reduzierung des Ressourcenbedarfs der Produktion. Hierzu werden die Auswirkungen der Material- und Ressourceneffizienz über den Lebenszyklus von Fertigungsstrategien bewertet, um die absolute Verbesserung beurteilen zu können. Zudem werden Fertigungsstrategien erforscht, die z.B. durch Verringerung der Reibung gleitender Teile zur Steigerung der Ressourceneffizienz in der Produktion beitragen.