Von der Manufaktur zur Serienfertigung – Photonische Werkzeuge für den Leichtbau

Für die Sicherung der zukünftigen Energieversorgung stellt der effiziente Einsatz von Energie neben der ressourcenschonenden Bereitstellung von Energie die zweite wichtige Säule dar. Laut AG Energiebilanzen e.V. entfallen etwa 23 % des Energieverbrauchs in Deutschland auf den Straßenverkehr.

Neben effizienten Antriebskonzepten fällt hier vor allem auch der Reduktion des Fahrzeuggewichts eine Schlüsselrolle bei der Steigerung der Energieeffizienz zu. Gleichzeitig sinkt mit der effizienteren Energienutzung auch der Schadstoffausstoß.

Leichtbaukonzepte in der Anwendung

In der Verkehrsindustrie, insbesondere der Automobil- und Luftfahrtindustrie, finden Leichtbaukonzepte heute schon vielfach Anwendung. Zunehmend werden auch Potenziale im Energiesektor – etwa bei gewichts- und steifigkeitsoptimierten Rotoren für Windkraftanlagen – und im Maschinen- und Anlagenbau erschlossen.

Um jedoch einen breiten Einsatz von Leichtbaumaterialien zu erreichen, fehlt es derzeit für eine Vielzahl neuer Materialien noch an geeigneten Bearbeitungs-, Prüf- und Messverfahren, um eine wirtschaftliche, flexible und automatisierte Fertigung in der Großserie umsetzen zu können. Für einen nachhaltigen Einsatz der Leichtbaumaterialien ist die Sicherstellung der Recyclingfähigkeit und die Schließung der Stoffkreisläufe bereits in der Produktion und Verarbeitung zu berücksichtigen.

Photonik bietet Lösungen

Photonische Verfahren bieten hier Lösungen: Die hohe Flexibilität und die berührungslose, verschleißfreie Wirkungsweise des Lasers sowie die lokale und für die jeweilige Fertigungsanforderung adaptierbare Energiedeposition eröffnen insbesondere für die Bearbeitung thermisch empfindlicher Werkstoffe und Werkstoffkombinationen neue Möglichkeiten.

Und das bei gleichbleibend hoher Präzision vom ersten bis zum letzten Bauteil, was insbesondere für Werkstoffe, deren konventionelle Bearbeitung mit einem hohen Werkzeugverschleiß einhergeht, von besonderem Nutzen ist. Optische Messtechnik und Sensorik eröffnet neue Möglichkeiten für inline-fähige, automatisierbare Verfahren zur Werkstoffprüfung, Prozessüberwachung und Qualitätssicherung.

Angesichts der großen wirtschafts- und finanzpolitischen Herausforderungen, vor denen Deutschland weiterhin steht, müssen die für die deutsche Wirtschaft bestehenden Wachstumspotenziale gehoben und neue Perspektiven eröffnet werden.

Ziel und Hintergrund der Fördermaßnahme

Mit der Hightech-Strategie 2020 zielt die Bundesregierung auf eine übergreifende, zukunftsweisende Innovationspolitik ab. Schlüsseltechnologien, zu denen auch die Photonik gehört, sind dabei wesentliche Treiber für Innovationen und die Grundlage für neue Produkte, Verfahren und Dienstleistungen. Ihr Nutzen hängt entscheidend davon ab, wie gut ihr Transfer in die wirtschaftliche Anwendung gelingt.

Mit der Fördermaßnahme „Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau“ im Rahmen des Programms „Photonik Forschung Deutschland” (www.photonikforschung.de ) verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, bestehende Hemmnisse bei der breiten Einführung von Leichtbaumaterialien in die Großserienfertigung durch die Nutzung photonischer Verfahren und Werkzeuge zu überwinden.

Es geht dabei zum einen um Innovationen für bereits praktizierte Prozessschritte in der Fertigung bei Herstellern wie Ausrüstern. Gleichzeitig müssen aber auch kostengünstige, industrietaugliche Bearbeitungsverfahren und Fertigungskonzepte für derzeit in der Großserie noch nicht wirtschaftlich verarbeitbare Leichtbaumaterialien adressiert werden. Beides gelingt effizient durch eine Vernetzung der Endanwender mit den Anlagenbauern, den Anbietern von Laser- und Systemtechnik und den Rohstoffherstellern.

Fachlicher Ansprechpartner

Dr. Jörg Baier
VDI Technologiezentrum GmbH
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