Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK)

Forschungsfelder

Mikro und Ultrapräzisions-Bearbeitung

Die steigende Nachfrage nach mikrotechnischen Produkten und miniaturisierten Bauteilen in kleinen und mittleren Stückzahlen erfordert flexible Mikrobearbeitungsprozesse. Am FBK werden neben der klassischen Ultrapräzisionsbearbeitung für die Herstellung optischer Komponenten die Möglichkeiten des Mikroschleifens, Mikrofräsens und Mikrobohrens mit Werkzeugdurchmessern unter 50 µm untersucht. Die Forschungstätigkeiten umfassen neben der Werkzeugentwicklung auch die Untersuchung von Zerspanprozessen und Prozess-Maschine-Interaktionen, die einen hohen Einfluss auf das Arbeitsergebnis haben. Weiterhin werden Mikrobearbeitungsmaschinen und spezielle Maschinenkomponenten entwickelt.

Zerspantechnologie

Im Fokus des Forschungsfelds Zerspantechnologie steht die Erforschung der Möglichkeiten der Funktionalisierung von Oberflächen. So können neben der reinen Geometrieerzeugung der Bauteile auch die Werkstoffeigenschaften gezielt beeinflusst werden. Verlängerte Lebensdauern oder erweiterte Funktionen sind die Folge.
Hierzu werden die Möglichkeiten der Gestaltung der Zerspanwerkzeuge und Anpassungen am Zerspanprozess untersucht. Die Werkzeuge werden hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens, der Span- und Gratbildung sowie des verbesserten Einsatzes von Prozesshilfsstoffen optimiert. Die Funktionalisierung von Oberflächen durch eine gezielte Prozesssteuerung wird beispielsweise durch Anpassung der Prozesskinematik oder den Einsatz kryogener Medien erreicht.

Additive Fertigung

Im Zentrum der Forschung zur additiven Fertigung am FBK stehen Verfahren zur Herstellung metallischer Bauteile wie das Pulverbettverfahren und das Laserauftragsschweißen. Der Fokus der Arbeiten liegt auf Prozesskettenanalysen, der Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Prozessführung und resultierenden Bauteileigenschaften und auf der energetischen Betrachtung der additiven Fertigung.
Weiterhin werden die Möglichkeiten der spanenden Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile und die Interaktionen und Wechselwirkungen zwischen additiven und spanenden Fertigungsschritten untersucht, um anforderungsgerechte Funktionsflächen herzustellen.
Darüber hinaus werden industrienahe Machbarkeitsstudien durchgeführt sowie die Planung, Anwendung und Optimierung von additiven Produktionsprozessen untersucht.

Digitale Technologien für Produktionssysteme

Die Einführung und Nutzung digitaler Technologien bietet weitreichende Potenziale zur Planung und zum Betrieb von Produktionssystemen und zur Verbesserung der darin ablaufenden Prozesse. Der FBK erforscht die Nutzbarmachung dieser Technologien. Hierzu werden neben der Grundlagenforschung praxisgerechte Methodiken entwickelt, kundenorientierte Problemlösungen erarbeitet und beispielhafte Demonstratorsysteme implementiert.
Ein Schwerpunkt ist die digitale Modellbildung verschiedener Aspekte des Produktionssystems. Auf Basis von Informationen und Daten aus Produktionssystemen werden hierzu Simulationen entwickelt und datenbasierte Methoden fallspezifisch nutzbar gemacht. Weiterhin werden organisatorisch-technische Effekte der Einführung digitaler Technologien in Produktionssystemen untersucht. Zur Unterstützung von Planung, Betrieb und Optimierung von Produktionssystemen werden Ansätze aus dem VR/AR-Bereich erforscht. Neben der Nutzung etablierter Technologien werden kontinuierlich neue technologische Trends und Entwicklungen hinsichtlich ihrer Anwendungsrelevanz in der Produktion bewertet und erschlossen.

Nachhaltigkeit in der Produktion

Im Forschungsfeld „Nachhaltigkeit in der Produktion“ werden Methoden zur Planung, Bewertung und Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit von Fabriken, Maschinen und Prozessen entwickelt. Diese ganzheitliche Betrachtung umfasst die lebenszyklusorientierte Analyse sämtlicher Schritte industrieller Wertschöpfungsketten von Produkten und Produkt-Service-Systemen. Es werden hierbei unter Nutzung repräsentativer Anwendungsfälle Ansätze entwickelt, mit denen die ökologische Nachhaltigkeit durch innovative Technologien und Methoden systematisch erfasst, modelliert und verbessert werden kann. Das Forschungsfeld orientiert sich an den Zielen zur nachhaltigen Entwicklung der Vereinten Nationen „Industrie, Innovation und Infrastruktur“, „Nachhaltiger Konsum und Produktion“, sowie „Maßnahmen zum Klimaschutz“.

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