Duale Roboter-CT für die Digitalisierung großer industrieller Objekte – XLRoboCT

In der Praxis werden große industrielle Objekte (Fahrzeugkomponenten, Batteriezellen, Flugzeug­-
flügel …) aktuell nur oberflächlich oder zerstörend geprüft. Roboter-CT-Systeme können – in der Theorie – alle inneren und äußeren Strukturen auch solcher großen Objekte zerstörungsfrei digitalisieren. In der Praxis ist die Handhabung von Roboter-CT-Systemen extrem aufwendig. Selbst mit hohem Aufwand können Roboter-CT-Systeme aktuell nur für den Scan kleiner Bereiche (Würfel von ca. 40 cm Seitenlänge) von größeren Objekten eingesetzt werden.

In XLRoboCT sollen Algorithmen und Verfahren entwickelt werden, so dass erstmals auch größere Objekte (v. a. Fahrzeugkarosserien und Batteriezellen) mit Roboter-CT-Systemen zerstörungsfrei und vor allem vollständig digitalisiert werden können. XLRoboCT wird die Qualität bayerischer Produkte steigern, durch eine Reduktion der zerstörenden Prüfung aber vor allem Kosten einsparen und eine nachhaltige Produktion ermöglichen.

Elektrisch relevante Oberflächenrauheit - RELEVANT

Zukünftige Anwendungen verschiedenster Branchen, wie z. B. der Luft- und Raumfahrt, Sicherheits- und Ortungstechnik sowie der Kommunikationselektronik, haben einen stetigen Bedarf an höherer Auflösung oder höheren Datenraten, der wiederum zu steigenden Anwendungsfrequenzen führt.

Dieses Projekt adressiert die Herstellung entsprechender Hochfrequenz (HF)-Komponenten und die dazugehörigen Entwurfswerkzeuge. Es werden Fräs- und Erodierverfahren in Kombination mit der Laserablation sowie additive Herstellungsverfahren evaluiert. Dabei stehen einerseits die Optimierung der Herstellungsstrategien und andererseits die parallele Ertüchtigung der Simulationsmodelle im Fokus.

Die feldtheoretische Modellierung der verfahrensspezifischen Oberflächenprofile ermöglicht die Berechnung der eindringenden elektromagnetischen Felder und führt damit zu einem grundlegenden Verständnis der Zusammenhänge zwischen Fertigungsparametern und späterer elektrischer Leistungs­fähigkeit in Frequenzbereichen bis 1,1 THz, die weit über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Dies schafft neue Möglichkeiten zur systematischen Optimierung der eingesetzten Herstellungs­verfahren und Grundlagen für die wirtschaftliche Herstellung von HF-Komponenten.

Entwicklung einer Intelligenten und Automatisierten Additiven Fertigung von Sandkernen für die Gießereiindustrie – EnIAAF

Die additive Fertigung von Sandkernen in Form des Binder Jettings für die Gießereiindustrie erweist sich seit nunmehr etwa zwei Jahrzehnten als wirkungsvolle Erweiterung der konventionellen Herstellungsverfahren wie beispielsweise dem Kernschießen. Die Charakteristika der additiven, pulverbettbasierten Kernherstellung („3D-Druck") bieten eine nahezu unbegrenzte geometrische Gestaltungsfreiheit und durch das Fehlen jeglicher kostenintensiver konturabbildender Werkzeuge auch die Möglichkeit zur kosteneffizienten Fertigung kleinerer Losgrößen.

Im Vordergrund des Projekts steht die Entwicklung einer intelligenten und automatisierten Fertigung zur Herstellung qualitativ hochwertiger Sandkerne im Kontext einer wirtschaftlichen Serienproduktion. Dazu werden die Teilprozesse des 3D-Drucks durch Algorithmen signifikant intelligenter gestaltet und in einem Maße automatisiert, welches eine massive Reduktion der Kernkosten und Produktionsdauern mit sich bringt.

Das Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit zwischen einem Anlagenbauer, einem Anlagennutzer und Kernhersteller, einem Automatisierungsexperten und einem Forschungspartner zur Erarbeitung der theoretischen Grundlagen sowie zur Konzeption der notwendigen Verfahren und Algorithmen bearbeitet werden.

Optische Drucksensoren auf Basis polymerer planarer Bragg-Gitter (Druck-PPGB)

Mit Hilfe der integrierten Photonik sollen im Rahmen dieses Projektes optische Drucksensoren auf Basis polymerer planarer Bragg-Gitter entwickelt werden. Dabei kommt als optisches Substrat – und gleichzeitiges Membran-Material – ein modernes und hochtemperaturfestes, aber dennoch kosten­günstiges spritzgegossenes Cycloolefin-Copolymer (COC) zum Einsatz.

Der erste Projektabschnitt beschäftigt sich mit der materialwissenschaftlichen Charakterisierung der spritzgegossenen COC-Substrate. Auf Basis dieser Ergebnisse können theoretische Aussagen über die Performanz des Materials als Druckwandeleinheit getroffen werden. Zudem werden COC-Membranen erzeugt, wofür zwei mögliche Fertigungsmethoden in Frage kommen (Ultrakurzpulslaser-Ablation und Fräsverfahren). Diese werden optimiert und gegenübergestellt.

Im Anschluss beschäftigt sich das Projekt mit der Integration photonischer Strukturen in die erzeugten COC-Membranen, wofür zwei Typen von Lichtwellenleitern (Direktschreibe-Lichtwellenleiter und pho-tonische Kristallwellenleiter) untersucht werden. Untersucht wird dabei auch, ob sich die Strukturen für die Zielapplikation eignen und wie sich ihre Eigenschaften auf das Sensorverhalten auswirken.

Die so erzeugten Relativdrucksensoren werden bezüglich Sensitivität und Druckbereich untersucht und iterativ optimiert. Das Projekt behandelt zudem die intrinsische Kompensation von Temperatur-Querempfindlichkeiten der neu entwickelten Sensoren.

Performance of Deviated Rolling Bearings – PEDRO

Geometrische Abweichungen technischer Produkte sind aufgrund von Prozessschwankungen bei Fertigungs- und Montagevorgängen unvermeidbar. So treten auch bei Wälzlagern geometrische Abweichungen auf, welche die funktionalen Eigenschaften eines Wälzlagers (zum Beispiel Reibung oder Akustik) negativ beeinflussen können. Der Einfluss dieser Abweichungen auf diese Eigenschaften kann bisher lediglich mit Hilfe von komplexen und zeitaufwendigen Mehrkörpersimulationen ermittelt werden. Die hohe Anzahl von Einflussparametern und die damit einhergehende Vielzahl von durchzuführenden Berechnungen zur Ermittlung des Effekts der Abweichungen auf die funktionalen Eigenschaften erschwert die Definition von Toleranzwerten.

Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung einer Vorgehensweise, um unter Nutzung von Methoden des maschinellen Lernens die Auswirkungen geometrischer Abweichungen (Toleranzen) der Wälzlagerkomponenten auf die Lagerdynamik in wenigen Sekunden zu quantifizieren. Durch eine zeiteffiziente Abschätzung der Effekte von Toleranzspezifikationen und -allokationen lässt sich bereits frühzeitig in der Produktentwicklung eine Tolerierung festlegen, die alle Anforderungen an die funktionalen Eigenschaften erfüllt sowie den Einsatz möglichst kostengünstiger Fertigungsverfahren erlaubt. Darüber hinaus wird durch eine präzise Auslegung von Wälzlagern unter Berücksichtigung der Fertigungsabweichungen ein Beitrag zur Energieeffizienz durch Reduzierung der Reibungsverluste geleistet.