News | Fraunhofer IWU

Screw Extention Additive Manufacturing (SEAM) macht’s möglich. Bei Granulat basierten Kunststoffverfahren ist es nun möglich, Produkte hochbelastbar auszulegen und besonders wirtschaftlich herzustellen, auch in geschlossenen Stoffkreisläufen. Das Fraunhofer IWU und die MOSOLF Special Vehicles GmbH demonstrieren mit einem hoch belastbaren 3D-gedrucktes Heckregal und einem Fahrzeugrahmen, dass sich individuelle Formgebung, niedrige Materialkosten und hohe Tragkraft perfekt zu Produkten mit besonderem Nutzwert ergänzen können.

Additive Fertigungstechnologien ermöglichen eine nahezu unbegrenzte Produktvielfalt mit immer anspruchsvolleren Materialien und „eingedruckten“ Funktionen. Im Metallbereich steht das Laserstrahlschmelzen (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) für enorme Freiheiten bei Materialauswahl, Geometrie und integrierbaren Funktionen. Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer IWU sind Druckstrategien für filigrane Strukturen wie beispielsweise hochwertige medizinische Implantate und für dünnwandige, effiziente Wärmeübertragerstrukturen, die wertvolle (Ab-)Wärme weiternutzen. Gedruckte Radträger aus Aluminium können sowohl hoch belastbar als auch wirtschaftlich hergestellt werden.

Produkte langlebig auslegen, reparaturfreundlich gestalten, zu neuen Produkten umarbeiten – geschlossene Materialkreisläufe minimieren den Rohstoffverbrauch und führen ausgediente Produkte nach der Nutzungsdauer einem weiteren Leben zu. In mehreren Forschungsprojekten erarbeitet das Fraunhofer IWU dazu Lösungsvorschläge entlang der Wertschöpfungskette von der Entwicklung über die Produktion und die Demontage bis zur Aufarbeitung oder dem Umbau. Der Schlüssel sind effiziente, industrialisierbare Prozesse. Denn nur wirtschaftlich tragfähige Konzepte läuten den Abschied von der Wegwerfwirtschaft ein.

Auslastungsoptimierte, flexible Fertigungsmodule, die durch fahrerlose Transportsysteme bestückt werden und Produkte fertigen. Eine Fertigungsplanung und -steuerung, die diese Module flexibel belegt und dank Segmentierung und intelligenter Verteilung von Fertigungsumfängen Bauteile herstellt: Matrixproduktion und SWAP-IT ergeben eine Produktionsinfrastruktur, die die hocheffiziente Fertigung auch kleinerer Stückzahlen ermöglicht. Eine solche Infrastruktur gibt zudem Anstoß zu neuen Arbeitsweisen, wenn bisher manuell ausgeführte Tätigkeiten automatisiert werden müssen, damit menschliche Arbeitskraft wertschöpfender und wertschätzender eingesetzt wird.

In den deutschen Krankenhäusern fallen jährlich mehrere Millionen Tonnen Abfall durch gebrauchte Schutzmasken, Testutensilien, Spritzen, Handschuhe oder Operationskittel an. Der Großteil dieser Einwegartikel wird verbrannt. Ein Forscherteam am Fraunhofer IWU möchte sich damit nicht abfinden: Es schlägt Lösungen vor, die die Recyclingquote bei Kunststoffprodukten im Gesundheitssektor Schritt für Schritt anheben helfen, ohne pflegendes Klinikpersonal mit zusätzlichen Aufgaben zu belasten.

Die Produktion eines Automobils ist energie- und ressourcenintensiv. Mit einer höheren Laufleistung der Fahrzeuge könnte der Energiebedarf in der Produktion gesenkt und der Abbau an Bodenschätzen reduziert werden. Dafür schloss sich im Forschungsprojekt „KOSEL“ das Fraunhofer IWU mit Partnern aus Industrie und Forschung zusammen: Langlebige Fahrzeugkomponenten können über mehrere Fahrzeuglebenszyklen verwendet und müssen nicht neu produziert werden. Hierfür hat das Projektteam einen kreislaufgerechten Open-Source-Baukasten entwickelt, der langlebige, wiederverwendbare Module enthält.

Klassische Konzepte der produzierenden Industrie stoßen zunehmend an Grenzen. Ursachen sind häufig volatile Märkte, Lieferkrisen und steigende Energiepreise. Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben eine neuartige Produktionsarchitektur entwickelt, die diese Herausforderung adressiert. Sie ersetzt unflexible Abläufe durch eine Modularisierung der Produktion. In einer neu entwickelten Produktionssprache werden Aufträge formuliert, die durch Maschinen oder Roboter autonom bearbeitet werden. Hersteller sind somit in der Lage, Abläufe in der Fabrikhalle flexibel an Zielvorgaben anzupassen.

Das Fraunhofer IWU macht Orthesen smart: Bei Sprunggelenksverletzungen misst SensO-FeeT Kräfte, Winkel und Beschleunigungen im Sprunggelenk während des Gehens, um die Belastungen des verletzten Gelenks zu ermitteln. Eine App kann so vor erneuter Überlastung warnen. Für die Ruhigstellung vieler weiterer Gelenke stehen nun 3D-gedruckte Orthesen mit integriertem Draht zur Verfügung. Über den eingebetteten Draht lässt sich die Orthese erwärmen und je nach Behandlungsfortschritt immer wieder neu an das Gelenk anpassen.