Projekte

MoPaHyb

Modulare Produktionsanlage für Hochbelastbare Hybridbauteile

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Produktionsanlagen für Wachstumsmärkte - intelligent einfach und effizient
Wettbewerb: Produktionsanlagen für Wachstumsmärkte - intelligent einfach und effizient

Kurzbeschreibung:
Hybride Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen und Metallverstärkungen bieten ein hohes Potenzial für den Leichtbau. Die Herstellung solcher Teile erfolgt durch eine direkte Verbindung in einem gemeinsamen Ur- oder Umformprozess ohne zusätzliche Fügeelemente. Bisher werden dazu spezielle, auf das Bauteil zugeschnittene Produktionsanlagen eingesetzt, die bei Bauteilwechsel nicht mehr verwendet werden können und daher eine insgesamt unbefriedigende Wirtschaftlichkeit aufweisen. Das Vorhaben hat das Ziel, eine modular aufgebaute Anlage zu entwickeln, die dem Bauteil mit geringem Aufwand angepasst werden kann und die Produktion von kleinen und mittleren Stückzahlen kostengünstiger gestaltet. Hierzu sind sowohl die einzelnen Module wie auch geeignete Schnittstellen und eine übergeordnete Steuerung zu entwickeln. Ein angepasstes Geschäftsmodell wir die wirtschaftliche Anwendung unterstützen.

Projektdauer: 01.10.2015 − 30.04.2020

Projektkoordinator:
Matthias Graf
Dieffenbacher GmbH + Co. KG
Telefon: +49 7262 65-404
E-Mail: matthias.graf@dieffenbacher.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dr. Michael Große
Telefon: +49 721 608-25192
E-Mail: michael.grosse@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Intrinsische Hybridbauteile als Kombination von faserverstärkten Kunststoffen und metallischen Einlagen, die durch Um- und Urformen direkt verbunden sind, bieten ein erhebliches Potenzial , um den Leichtbau weiter voranzutreiben und damit die Ziele der Energieeffizienzsteigerung und der Reduzierung des CO2Ausstoßes zu unterstützen. Insbesondere im Fahrzeug- und Flugzeugbau kann mit dieser Technologie eine hohe Funktionsintegration und ein optimiertes Bauteilgewicht erreicht werden. Die Herstellung von intrinsischen Hybriden stellt für die Industrie erhebliche Herausforderungen dar. Für diesen Wachstumsmarkt können der Maschinen- und Anlagenbau bisher keine Produktionsanlagen zur Verfügung stellen, die gleichermaßen mit FVK und metallischen Verstärkungen umgehen können. Die Herstellung der intrinsischen Hybriden muss jeweils an die bauteilspezifischen Anforderungen angepasst oder auf spezialisierten Anlagen abgebildet werden. Beide Ansätze zeichnen sich durch unzureichende Wirtschaftlichkeit aus und verhindern die Herstellung von attraktiven Produkten.

Zielstellung
Das Projekt "MoPaHyb" hat zum Ziel, die Wirtschaftlichkeit der Produktion von hybriden Bauteilen durch abgestimmte vernetzte Module und verbindende, wertschöpfende Verkettungsschritte zu verbessern. Hierbei müssen Bearbeitungsmodule, insbesondere Fertigungsmaschinen mit Unterstützungsmodulen, zum Beispiel für Handhabung oder Qualitätskontrolle, verknüpft und zur einfachen Kommunikation, Steuerung und Bedienung mit ihren Partnermodulen befähigt werden. Ein Basismodul, welches für die Anforderungen von intrinsischen Hybriden zu entwickeln ist, dient als übergeordnetes System mit standardisierten Schnittstellen. Die Modularität ermöglicht eine einfache, schnelle Konfiguration, Inbetriebnahme und Rekonfiguration von Produktionsanlagen entsprechend der gewünschten hybriden Bauteile und Anforderungen.

Vorgehensweise
Im Projekt werden durch die auf eine jeweilige Technologie spezialisierte Unternehmen eigenständige Module entwickelt. Es handelt sich hier sowohl um Bearbeitungs- wie auch Hilfsmodule wie z.B. Handling und Qualitätssicherung. Durch die Gestaltung der Schnittstellen zwischen den Modulen in Verbindung mit einer übergeordneten Steuerung wird es möglich sein, diese Module entsprechend der Bauteilanforderung zu konfigurieren und bei Wechsel des Bauteils diese Konfiguration mit geringem Aufwand zu verändern. Parallel zu den technischen Entwicklungen wird ein neues Geschäftsmodell entwickelt, um die höhere Flexibilität der Produktionsprozesse in wirtschaftliche Vorteile für den späteren Anwender zu überführen. Es ist vorgesehen, einen vollständigen Produktionsprozess einschließlich der Rekonfiguration durch ein Referenzbauteil eines beteiligten Endanwenders, das in zwei verschiedenen Varianten gefertigt wird abzubilden.

Ergebnisverwertung
Die Projektergebnisse werden die Projektpartner in die Lage versetzen, Anlagen zu bauen, die an die Bedürfnisse der Hybridbauteil-Herstellung besser angepasst sind. Durch den modularen Aufbau sollen wirtschaftliche Hürden zur Einführung von Hybridbauteilen in neue innovative Produkte und Anwendungen gesenkt werden. Das zu entwickelnde neue Geschäftsmodell soll hierbei zur Zielerreichung wesentlich beitragen, da innovative, kostenintensive Fertigungstechnologien einen einfacheren Zugang zum Markt ermöglicht werden. Anwender können leistungsfähigere und kostengünstigere Endprodukte anbieten. Modulanbieter/Maschinenhersteller verbessern ihre Marktposition durch das Anbieten von Anlagen, mit denen die Gewinnzone bei der Herstellung von Hybridbauteilen früher mit höherer Sicherheit erreicht wird. Ein Systemintegrator bündelt das spezifische Know-How für Hybridbauteilherstellung und vertreibt die Gesamtanlage aus einer Hand.
Neben dem Anlagenbau und den wirtschaftlichen Vorteilen für die Beteiligten wird es zu einem Wissenszuwachs bei der Herstellung intrinsischer Hybridbautele kommen, insbesondere auch zum Zusammenspiel der einzelnen Technologien. Es ist zu erwarten, dass sich der Einsatz dieser Bauteile damit deutlich verbreitet.

Publikationen

Industrie 4.0
Autor: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Erscheinungsjahr: 2017
Beschreibung: Die Broschüre stellt ausgewählte Projekte vor, die sich mit den Schlüsselfaktoren von Industrie 4.0 befassen. Sie regt dazu an, sich intensiver mit Industrie 4.0 zu beschäftigen und die Weiterentwicklung zu begleiten. In dieser Broschüre, Auflage 2017, stellen sich neben Projekten, zugeordnet dem Referat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit, diesmal auch interessante Projekte der Referate Datenwissenschaft, Informationstechno­logien; Industrie 4.0, Elektronik; Autonomes elektrisches Fahren und Kommunikationssysteme; IT-Sicherheit vor.

Download und kostenfreie Bestellung über die Publikationsliste des BMBF mit der Bestellnummer 30916.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu