Produktionssystem

Das Mikro-Metallpulverspritzgießen (Mikro MIM) erlaubt die Herstellung von Kleinstbauteilen und mikrostrukturierten Oberflächen in nahezu allen metallischen Werkstoffen kostengünstig in Serie. Einzelne Bauteile mit kleinsten Abmessungen von 300 µm und mikrostrukturierte Oberflächen mit Details bis zu 20 µm sind bisher schon realisiert worden. Durch gezielte Werkstoffauswahl und Prozessführung können auch Bauteile bestehend aus mehreren Werkstoffen ohne zusätzliche Fügetechnik gefertigt werden. Eine Funktionalisierung erfolgt zum einen durch strukturelle Eigenschaften wie das Einbringen von Mikrokanäle für die Fluidik oder durch Einsatz spezieller Materialeigenschaften wie sie magnetische, bioaktive oder korrosionsbeständige Werkstoffe liefern. Mit Blick auf den Trend zu immer kleineren Komponenten und Geräten kann Mikro MIM einen wichtigen Beitrag zur kostengünstigen Fertigung der benötigten Bauteile leisten.

Die Herstellung großflächiger Kunststofffolien mit funktionalen und optischen Eigenschaften wird erst durch die Endlosfertigung mit mikrostrukturierten Prägewalzen wirtschaftlich und produktiv. Ultrapräzise spanende Fertigungsverfahren bieten zur Herstellung mikrostrukturierter Prägewalzen ein großes Formenspektrum bei gleichzeitig hoher Flexibilität für optische, strömungstechnische und mechanische Anwendungsbereiche. Ein großes technologisches Innovationspotenzial besteht dabei sowohl in der spanenden Mikrostrukturierung von Prägewalzen als auch im anschließenden Abformprozess der Kunststofffolie.

Die Montage von empfindlichen Bauteilen der Mikrosystem- oder Halbleitertechnik stellt hohe Herausforderungen an die Handhabungstechnik, da Beschädigungen durch Greif- oder Fügekräfte vermieden werden müssen. Am iwb werden deshalb berührungslose Handhabungstechnologien entwickelt, die mithilfe strömungsmechanischer Effekte ein schonendes Greifen von fragilen Dies und hochausgedünnten Wafern ermöglichen. Die Vorteile dieser Technologie sind ein verringerter Ausschuss während der Handhabung, eine erhöhte Bauteilausbeute pro Wafer sowie die Vermeidung von Kontaminationen durch Partikelabrieb.

Ein besonders Erfolg versprechendes Anwendungsfeld der Mikro- und Nanotechnologien sind Analysesysteme für die Petrochemie und Gasanalytik, die Prozess- und Umweltmesstechnik sowie die Bio- und Medizintechnik. Solche Mikroanalysesysteme erlauben bei geringen Investitions- und Betriebskosten eine hochgenaue und schnelle Messung bei geringem Proben- und Energiebedarf. Für eine erfolgreiche Umsetzung solcher Systeme in Produkte ist allerdings ein durchgängiger Einsatz dieser Technologien im System erforderlich, da nur so die Vorteile hoher Integrationsdichte, geringer Herstellungskosten bei hoher Funktionalität erreicht werden. Als Beispiele werden verschiedene Mikroanalysesysteme wie Gaschromatographen, Massenspektrometer und IR-Messysteme beschrieben.

Der Sonderforschungsbereich 499 „Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung urgeformter Mikrobauteile aus metallischen und keramischen Werkstoffen“ wird bezüglich seiner Struktur, Forschungsschwerpunkte und Perspektiven seiner weiteren Arbeit beschrieben. Die wichtigsten Forschungsergebnisse werden kurz dargelegt und mit zahlreichen weiterführenden Literaturangaben ergänzt.

Virtual Prototyping ermöglicht heute in vielen Bereichen die Analyse auf der Basis von Computermodellen. Das spart Zeit und Kosten. Die Augmented Reality (AR) Technologie eröffnet hier weitere Perspektiven. AR reichert das, was der Benutzer von der Realität wahrnimmt, um computergenerierte Informationen an. So lassen sich beispielsweise analog zu Hardware-In-The-Loop-Techniken reale Baugruppen mit Computermodellen von in Entwicklung befindlichen Baugruppen kombinieren. In diesem Artikel werden der Einsatz und die Nutzenpotenziale der AR Technologie am Beispiel einer mobilen Versuchsplattform zur Untersuchung von Fahrzeugergonomien unter realen Fahrbedingungen in der Fahrzeug-Konzeptentwicklung dargestellt.

Die in den neunziger Jahren viel diskutierten Ideen der schlanken Produktion zur Rationalisierung der Wertschöpfung erleben derzeit eine Renaissance. Im Zuge dieser Entwicklung wird das Konzept der ganzheitlichen Produktionssysteme (GPS) in Industrie und Wissenschaft als wirkungsvolles Instrument zur Realisierung einer auf die Wertschöpfung fokussierenden und Verschwendung eliminierenden Produktion angepriesen. Dies soll als Anlass dienen, um sich genauer mit den Grundlagen zum Aufbau und zur Einführung dieser Ordnungsrahmen zur Systematisierung von Methoden und Werkzeugen zur Planung, zum Betrieb und zur kontinuierlichen Verbesserung unternehmerischer Wertschöpfungsprozesse zu beschäftigen. Zudem wird eine Einschätzung der Nutzenpotenziale dieses Konzepts für lernende Unternehmen vorgenommen.

Der Werkstoff Metallschaum bietet aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaftskombination wie zum Beispiel niedrige Dichte, exzellente Energieabsorption, gute Schall- und Vibrationsdämpfung etc. eine ideale Basis für den Leichtbau. Hauptsächlich wird der Metallschaum dabei als leichtgewichtiger Bestandteil einer Verbundstruktur mit konventionellen Materialien eingesetzt. Metallschaumbauteile können endformnah, das heißt direkt in der gewünschten Geometrie, hergestellt werden, wobei jedoch durch die benötigte individuelle Prozessführung und spezielle Anlagen sowie Werkzeuge ein vergleichsweise hoher Aufwand betrieben werden muss. Für die Anwendung von Metallschaum in Verbundbauteilen ist die Technologie der Advanced Pore Morphology (APM) mit dem Ziel der Prozessvereinfachung entwickelt worden. Der Schaumexpansionsprozess erfolgt unabhängig von der Bauteilformgebung. Der APM-Prozess ist voll automatisierbar und weist eine hohe Flexibilität, Reproduzierbarkeit sowie Stabilität ...

Optische Technologien sind in der heutigen Industrielandschaft Innovationsspitzen, die auf fast alle Industriezweige einwirken und damit für die Märkte von morgen einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor darstellen. Im Bereich der Optikfertigung ist der Aufbau einer kostengünstigen und flexiblen Serienfabrikation für komplexe optische Bauelemente eine der wichtigsten Herausforderungen. Ultrapräzise spanende Bearbeitungsverfahren nehmen dabei eine zentrale Rolle ein.

Blechumformung können bereits heute relativ komplexe Blechbauteile mit sehr geringem Werkzeugaufwand in kurzer Zeit realisiert werden. Die Formgebung erfolgt durch die CNC-gesteuerte Bewegung eines universell einsetzbaren Umformkopfs in Kombination mit einer einfachen Unterstützung bestimmter Bauteilbereiche. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an wechselnde Bearbeitungsaufgaben und Geometrievarianten. Die Nachrüstung einer Einspannvorrichtung für das zu bearbeitende Blech reicht aus, um das Verfahren auch auf Standard-CNC-Fräsmaschinen ausführen zu können.