Bei der Hochdruck-Wasserstrahlbearbeitung wird Material vom Bauteil durch abrasive Partikel abgetragen, die in einem Schneidkopf dem Hochdruck-Wasserstrahl beigemischt werden. Das Wasser-Partikel-Gemisch bündelt eine Hochdruckdüse mit einem Fokussierrohr zu einem Strahl. Das Fokussierrohr ist damit ein Verschleißteil, das regelmäßig ausgewechselt werden muss. Das Auswechseln des Fokussierrohrs birgt jedoch die Gefahr, dass die Kontaktfläche zwischen Rohr und Schneidkopf durch abrasive Partikel beschädigt wird und der komplette Schneidkopf ausgetauscht werden muss.

Während der Materialbearbeitung kann es außerdem passieren, dass das Fokussierrohr durch Kollision mit dem Bauteil bricht, oft sogar direkt am Schneidkopfansatz. Auch kann das Rohr an der Schnittstelle zum Schneidkopf verrutschen und verspannen und muss mit viel Aufwand neu eingerichtet werden.

Mit dem modifizierten Schneidkopf, den die Ingenieure des Fraunhofer IPT entwickelt haben, wird der Wechsel der Fokussierrohre nun deutlich einfacher und weniger fehleranfällig: Ein speziell entworfener Adapter erleichtert die Montage, das Fixieren und die Voreinstellung; Verrutschen und Verspannen gehören damit der Vergangenheit an.

Modulares Adaptersystem für den Schneidkopf hilft, Kosten zu senken

Da die Schnittstelle zwischen Schneidkopf und Fokussierrohr innerhalb des Adapters liegt, ist der Schneidkopf auch vor Schäden durch Kollisionen und abrasive Kontamination geschützt. Kollidiert das Fokussierrrohr mit dem Werkstück, müssen lediglich der Adapter und das Rohr ersetzt werden und nicht der komplette Schneidkopf. Da der Adapter deutlich kostengünstiger als ein kompletter Schneidkopf ist, lässt sich auf diese Weise viel Geld einsparen. Ein weiterer Vorteil des Adaptersystems ist, dass Fokussierrohre unterschiedlicher Durchmesser und Hersteller eingebaut werden können.

Im nächsten Schritt entwickelt das Forscherteam des Fraunhofer IPT eine neue Ausbaustufe des Schneidkopfes: Diese soll den automatisierten Wechsel von Fokussierrohren im laufenden Betrieb ermöglichen – ähnlich dem Werkzeugwechsel an konventionellen Bearbeitungszentren in der Zerspanung und ein weiterer Schritt hin zum weitgehend automatisierten Betrieb des Wasser-Abrasivstrahl-Schneidens.

Bereits zum 17. Mal suchen das WZL der RWTH Aachen und das Fraunhofer IPT den besten Werkzeugbaubetrieb im deutschsprachigen Raum. Die Teilnahme ist einfach: Nach einer Anmeldung unter www.excellence-in-production.de können Unternehmen zunächst den ersten Teil des Fragebogens ausfüllen. Dafür ist bis zum 1. März 2020 eine Auswahl zentraler Fragen zum Unternehmen zu beantworten. Gleich im Anschluss erhalten die Teilnehmer eine erste Auswertung bevor es mit vertiefenden Fragen in die zweite Wettbewerbsrunde geht. Der Einsendeschluss für die zweite Runde, in der sich das Unternehmen für die Finalrunde qualifizieren kann, ist der 1. Mai 2020.

Im nächsten Schritt bildet das Expertenteam von WZL und Fraunhofer IPT anhand eines wissenschaftlich fundierten Kennzahlensystems eine erste Rangfolge der Teilnehmer. Die besten Unternehmen betrachtet das Team dann bei Vor-Ort-Besuchen detailliert. Zusätzlich werden zwei weitere Unternehmensbesuche unter allen Teilnehmern des Wettbewerbs ausgelost.

Durch das mehrstufige Auswahlverfahren und die Fokussierung des Fragebogens auf die wichtigsten Inhalte können Unternehmen zu Beginn mit geringem Aufwand ihr Interesse an der Wettbewerbsteilnahme signalisieren. Für Rückfragen in späteren Wettbewerbsphasen stehen dann die Ansprechpartner von WZL und Fraunhofer IPT zur Verfügung, um alle Kennzahlen korrekt zu erfassen. Die detaillierte Auswertung umfasst schließlich mehr als 90 Kennzahlen, die den teilnehmenden Unternehmen auch als Ansatzpunkte für Verbesserungen im eigenen Betrieb dienen können.

Kostenlose, anonyme Bewertung zeigt Stärken und Verbesserungspotenziale

Unternehmen der Werkzeug- und Formenbau-Branche erhalten damit wieder die Gelegenheit, sich kostenlos und anonym mit dem Wettbewerb zu vergleichen. Die Teilnehmer erfahren so, wie sie in den einzelnen Teildisziplinen gegenüber dem Wettbewerb aufgestellt sind.

Sowohl selbstständige Werkzeugbaubetriebe als auch interne Werkzeugbau-Abteilungen innerhalb produzierender Unternehmen können teilnehmen. Zur Orientierung bieten die beiden Aachener Forschungsinstitute interessierten Erstteilnehmern eine Beispielauswertung zum Download an. So gewinnen die Unternehmen schon vor der Anmeldung einen detaillierten Überblick, welche branchenbezogenen Kennzahlen ausgewertet werden.

Excellence in Production: Wissenschaftlich fundiert und praxiserprobt

Prozesse, Ressourcen, Organisation sowie Strategie und Führung der Unternehmen fließen ebenso in die Bewertung ein wie finanzielle, kunden- und produktbezogene Ergebnisse. Der Wettbewerb ist in der Branche des Werkzeug- und Formenbaus seit vielen Jahren bekannt als Gradmesser für die Bewertung der Leistungsfähigkeit von Unternehmen.

Finalisten, Kategorie- und Gesamtsieger werden während einer feierlichen Abendveranstaltung im Krönungssaal des Aachener Ratshauses ausgezeichnet. Rund 300 Vertreter aus Jury, Presse und Industrie nahmen beim Wettbewerb des Vorjahres an der Preisverleihung teil. Als »Werkzeugbau des Jahres 2019« erhielt am 13. November 2019 die Fritz Stepper GmbH & Co.KG Präzisions-Werkzeuge den begehrten Pokal. Der externe Werkzeugbau konnte die Jury mit dem Einsatz qualitativ besonders hochwertiger Maschinen mit geringem Durchschnittalter und einem hohen Automatisierungsgrad begeistern. Zudem lobte die Jury die Entwicklung intelligenter Werkzeuge mit integrierter Sensorik zur Erhebung, Speicherung und Verarbeitung von Daten aus dem Produktionsprozess sowie den Einsatz entsprechender Aktorik.

Starke Partner unterstützen den Wettbewerb

Der Wettbewerb »Excellence in Production« wird von den Unternehmen Hasco Hasenclever GmbH + Co. KG, der Böhler-Uddeholm Deutschland GmbH sowie der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH, dem Kunststoffcluster Österreich, Swissmem und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. unterstützt. Weiterer Unterstützer des Wettbewerbs ist auch die Fachmesse für die additiven Technologien »Formnext«, die als eine weitere Plattform für die Präsentation der Sieger und Finalisten dienen wird. Als Medienpartner berichten die VDI nachrichten und die Fachzeitschriften Form + Werkzeug sowie Werkzeug & Formenbau.

Informationen zum Wettbewerb und Anmeldung

www.excellence-in-production.de

Download einer Beispielauswertung

http://s.fhg.de/mR6

Mit seinen Projektpartnern, dem Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und dem FIR an der RWTH Aachen, wird das das Fraunhofer IPT in den kommenden drei Jahren Anwendungen und Lösungen für die digitalisierte und vernetzte Produktion entwickeln und erproben. Partner für den Aufbau und die Entwicklung der dafür erforderlichen 5G-Infrastruktur ist der schwedische Mobilfunknetzausrüster Ericsson.

Auf dem 5G-Industry Campus Europe untersuchen die Projektpartner in sieben Teilprojekten unterschiedliche Anwendungsszenarien – von 5G-Sensorik für die Überwachung und Steuerung hochkomplexer Fertigungsprozesse über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten. Außerdem möchten die Aachener Wissenschaftler den Einsatz moderner Edge-Cloud-Systeme zur schnellen Verarbeitung von Daten testen, um die Potenziale von 5G in der vernetzten, adaptiven Produktion auszuschöpfen. Über das Konzept eines 5G-Industry Campus Europe informierten sich bereits während der Hannover Messe 2019 Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel und der schwedische Ministerpräsident Stefan Löfven.

Neues 5G-Netz deckt Fläche von einem Quadratkilometer des Aachener Forschungscampus ab

Das In- und Outdoor-Netz des 5G-Industry Campus Europe in Aachen umfasst eine Außenfläche von rund einem Quadratkilometer sowie knapp 7000 m² in den Maschinenhallen der beteiligten Partner, die alle Felder der Produktionstechnik abbilden. Die Einrichtungen sind mit modernsten IT- und Produktionssystemen ausgestattet und bieten damit eine bislang einzigartige Infrastruktur, um individuelle 5G-Anwendungen gemeinsam mit den Forschungspartnern zu testen und frühzeitig zu entwickeln. Partner der Aachener Institute können auf diese Weise direkt vom neuen 5G-Industry Campus Europe profitieren. Um die direkte Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse in reale Industrieanwendungen zu gewährleisten, wird das Netz des 5G-Industry Campus Europe im industrierelevanten Frequenzbereich von 3,7 bis 3,8 GHz aufgebaut.

»Der 5G-Industry Campus Europe wird für produzierende Unternehmen wichtige Erkenntnisse zu technischen Möglichkeiten und Einsatzpotenzialen von 5G liefern«, so Niels König vom Fraunhofer IPT, der das Projekt am Aachener Campus auf wissenschaftlicher Seite federführend leitet.

»In Aachen wird heute Industriegeschichte geschrieben. Durch den 5G-Industry Campus Europe, das kürzlich gegründete Ericsson Center of Excellence Industry 4.0 und die Einbeziehung zahlreicher weiterer Partner der Aachener Community schaffen wir ein weltweit einmaliges Ökosystem zur Erforschung, Entwicklung und Anpassung von 5G-Technologien für die Industrie 4.0«, erläutert Jan-Peter Meyer-Kahlen, Leiter der Ericsson Forschungs- und Entwicklungszentrums Eurolab bei Aachen.

Das neue Forschungsnetz greift dabei frühere Kooperationen der drei Aachener Forschungseinrichtungen auf: So arbeitet bereits seit Anfang 2018 in der Maschinenhalle des Fraunhofer IPT das weltweit erste 5G-New-Radio-System von Ericsson, das vollständig drahtlos in die Produktionsumgebung integriert ist. Auch das FIR bringt mit seiner bestehenden 5G-Modellfabrik als Teil des 5G-Kompetenzzentrums NRW Know-how und Erfahrung in den 5G-Industry Campus Europe ein.

Das Projekt 5G-Industry Campus Europe zielt unmittelbar auf die Einführung des neuen Mobilfunkstandards in der produzierenden Industrie. Interessierte Unternehmen und Forschungspartner, die sich informieren oder beteiligen möchten, können das Konsortium über die Projektwebseite kontaktieren: www.5G-Industry-Campus.com

Projektkonsortium

• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen (Projektleitung)
• Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e. V. an der RWTH Aachen
• Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Das Forschungsprojekt »5G-Industry Campus Europe« wird für drei Jahre durch Mittel des BMVI gefördert (Förderkennzeichen: VB5GICEIPT).

Während der Formnext 2019, der internationalen Fachmesse für Additive Manufacturing vom 19. bis 22. November in Frankfurt am Main, gaben die Partner ihre Zusammenarbeit bekannt, um zukünftig gemeinsam an industrierelevanten Entwicklungen auf dem Gebiet des pulverbettbasierten Laserschmelzens (L-PBF) zu arbeiten. Ziel ist es, den Einsatz der L-PBF-Technologie in der industriellen Serienproduktion zu erleichtern und ihre Implementierung in bestehende Prozessketten zu beschleunigen.

Mit gebündelter Expertise und einer ganzheitlichen Sicht wollen die drei Partner neue Materialien qualifizieren, Designrichtlinien verbessern, Methoden zur Nachbearbeitung additiver Bauteile weiterentwickeln und schließlich die Integration des L-PBF-Verfahrens in die industrielle Prozesskette ermöglichen. Die Partner versprechen sich davon, den Reifegrad der additiven Prozesskette deutlich zu erhöhen und dadurch noch schneller eine breite Akzeptanz des L-PBF-Verfahrens in der Industrie zu erreichen.

Ganzheitliche Sicht: Additive Fertigung als ein Baustein in der gesamten Prozesskette

Da die Partnerschaft zwischen Additive Industries, Fraunhofer IPT und dem FPC@UT speziell darauf abzielt, die additiven Prozesse in bestehende industrielle Prozessketten zu integrieren, legen die Partner besonderen Wert auf eine ganzheitliche Betrachtung. So werden additive Verfahren nicht nur als einzelne weitere Schritte in der Produktionskette betrachtet, sondern es werden alle vorangehenden und nachfolgenden Schritte in die Entscheidungsprozesse über den Einsatz der Technologien durch die Experten einbezogen.

Das Fraunhofer IPT und das FPC@UT bringen dafür langjährige Erfahrungen mit technologischen wie auch methodischen Fragen der Produktionstechnik in die Zusammenarbeit ein. »Auf diese Weise können wir das gesamte Feld der industriellen Anforderungen abdecken – von der Materialwissenschaft über additive Prozesse und Nachbearbeitung bis hin zur Integration in bestehende Prozesse. Denn wir wissen, dass es für produzierende Unternehmen besonders schwierig ist, all dies selbst im Auge zu behalten«, erklärt Daan Kersten, Gründer und CEO von Additive Industries. »Durch unsere Zusammenarbeit wollen wir schnell zu neuen Lösungen kommen, die der Industrie helfen, ihre Kompetenzen und Aktivitäten im Bereich L-PBF zu erweitern«, ergänzt Kai Winands, Leiter des Kompetenzfelds Additive Manufacturing am Fraunhofer IPT.  

Ab sofort startklar: Additive Industries liefert den ersten 3D-Metalldrucker an das Fraunhofer Project Center aus

Zeitgleich mit dem Beginn der Zusammenarbeit stattet Additive Industries das FPC@UT mit einer L-PBF Anlage aus. »Der MetalFab1 ist aus meiner Sicht der erste Metalldrucker, der von Grund auf für die industrielle Fertigung entwickelt wurde«, sagt Ian Gibson, wissenschaftlicher Direktor des FPC@UT. Das System wird beim Fraunhofer Project Center für Entwicklungen im Bereich industrieller Additive-Manufacturing-Prozessketten eingesetzt und markiert den Beginn der operativen Arbeit am FPC@UT auf dem Gebiet der additiven Fertigung.

Mit den gebündelten Kräften der drei Partner steht Unternehmen in den Niederlanden und im Raum der Benelux ab jetzt ein Kompetenzpool von Experten auf dem Gebiet der additiven Fertigung mit neuesten Technologien zur Verfügung.

Die neue Leuchte soll im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln wie etwa Halogenlampen nicht nur um ein Vielfaches weniger an Energie verbrauchen. Auch ihre Herstellungskosten sind im Vergleich um 60 Prozent günstiger als bei den heute erhältlichen Modellen.

Neues Produktionsverfahren und neue Materialien sparen Kosten

Der stabile Rahmen der Leuchte besteht aus einer Schicht Faserverbundkunststoff. Das Licht wird an den Rändern der Leuchte aus LEDs in einen Lichtleiter eingekoppelt, der eigens zu diesem Zweck im Projekt entwickelt wird. Dieser Lichtleiter sorgt für eine homogene Lichtverteilung, die durch eine zusätzliche Diffusorschicht an der Oberfläche der Leuchte verstärkt wird. Die einzelnen Schichten des Paneels – die Grundschicht aus Faserverbundkunststoff, die reflektierende und lichtleitende Schicht sowie die Diffusorschicht – werden in einem kontinuierlichen Prozess zusammengefügt.

Im Projekt legen die Partner großen Wert auf Ressourceneffizienz und niedrige Produktionskosten. Deshalb kombiniert das Fraunhofer IPT die einzelnen Prozessschritte in einem einzigen System: Eine Doppelbandpresse zur kontinuierlichen Fertigung der Grundschicht aus Faserverbundmaterial wurde kombiniert mit einem Produktionsmodul, das die Leiterbahnen direkt auf ein Polyethylen-Substrat druckt. Ein weiteres Modul der Anlage positioniert dann die elektronischen Bauteile auf die gedruckten Leiterbahnen. Anschließend werden die verschiedenen Funktionsschichten in einem Kunststoffschweißverfahren zusammengefügt.

Während der Productronica, der Weltleitmesse für die Elektronikfertigung in München, zeigt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen vom 12. bis 15. November 2019 gemeinsam mit den Projektpartnern in Halle B2 an Stand 315 einen Prototypen der neuen Leuchtpaneele und informiert das Fachpublikum über die eingesetzten Fertigungstechnologien.

Partner im Forschungsprojekt KonFutius

• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination)

• Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) der RWTH Aachen

• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

• Leister Technologies Deutschland GmbH

• Pixargus GmbH

• Polyscale GmbH & Co. KG

• Trilux GmbH

Das Forschungsprojekt »KonFutius« wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert (Förderkennzeichen: EFRE-0801653).

Bei optischen Systemen führen bereits kleine Formabweichungen zu starken funktionalen Abweichungen. Dieser Effekt wird umso deutlicher, je kleiner die Optik ist. Für die Produktfunktion mikrooptischer Systeme ist deshalb eine hochpräzise Fertigung der Einzelkomponenten sowie exakte Ausrichtung und Fixierung unerlässlich – häufig mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern oder wenigen Mikroradiant. Bei einer Massenproduktion steigt hier schnell der Investitionsaufwand und lässt sich auch durch Minimierung der Fertigungskosten – häufig durch die Produktion in Niedriglohnländern – nur schwer ausgleichen. Genau an dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt »HiTecMass« an.

Kombination von Prozessen kompensiert Toleranzabweichungen

Im Projekt wurde eine effiziente Wertschöpfungskette entwickelt, die kostengünstige Herstellungsverfahren für Mikrooptiken mit sensorintegrierten intelligenten Montageverfahren kombiniert. Dazu setzt das Konsortium unter anderem auf ein serientaugliches Werkzeugkonzept für den Spritzguss, mit dem sich die Kunststofflinsen mit höchster Qualität produzieren lassen. Eine der Herstellung direkt nachgelagerte messtechnische Charakterisierung der individuellen Mikrooptiken und die Weitergabe der Informationen an die Montagelinie schafft die Voraussetzungen für die massentaugliche Montage des Gesamtsystems unter höchsten Toleranzanforderungen. Mithilfe eines sogenannten »Tolerance-Matching-Verfahrens« können geeignete Linsen so miteinander kombiniert werden, dass sich die Toleranzabweichungen der Einzeloptiken, die durch den Spritzgießprozess entstehen, wechselseitig kompensieren.

Fertigung mikrooptischer Systeme: Standort Deutschland wird gestärkt

Durch das neue Fertigungskonzept lässt sich nicht nur die Produktqualität verbessen, sondern auch die Ausschussrate senken. Gleichzeitig sinkt der Investitionsaufwand für die Fertigung mikrooptischer Systeme, sodass ihre Produktion nicht mehr in Niedriglohnländer ausgelagert werden muss und das Land Nordrhein-Westfalen als Produktionsstandort für hochwertige und hochpräzise mikrooptische Systeme gestärkt werden kann.

Projektkonsortium

• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination)
• Innolite GmbH
• Polyoptics GmbH

Das Projekt »HiTecMass« wurde durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 gefördert (Förderkennzeichen: EFRE-0800326).

Die Preisverleihung an den »Werkzeugbau des Jahres 2019« findet am 13. November 2019 vor rund 250 Gästen im Rahmen einer feierlichen Abendveranstaltung im Krönungssaal des Aachener Rathauses statt und ist Bestandteil des 19. Internationalen Kolloquiums »Werkzeugbau mit Zukunft«.

Eine Jury aus Vertretern von Wissenschaft, Bundespolitik, Verbänden und Industrie zeichnet während der Preisverleihung sowohl den Gesamtsieger als auch die Besten innerhalb verschiedener Kategorien mit einem wertvollen Pokal und Urkunden aus. Der Erstplatzierte wird den begehrten Pokal und die dazugehörige Urkunde vom Vorjahressieger, der Phoenix Contact GmbH & Co. KG, erhalten.

Die Finalisten zählen schon jetzt zu den besten Werkzeug- und Formenbaubetrieben im deutschsprachigen Raum. Sie haben sich in einem hart umkämpften Wettbewerbsumfeld bewiesen. So bewerten die Juroren die technologische Leistungsfähigkeit sowie organisatorische Aspekte der Unternehmen entlang des gesamten Prozesses der Auftragsabwicklung.

Zweistufiges Verfahren ermittelt den besten Werkzeugbau im deutschsprachigen Raum

Nach der Anmeldung unter www.excellence-in-production.de konnten Unternehmen zunächst den ersten Teil des Fragebogens ausfüllen. Dafür war bis zum 1. März 2019 eine Auswahl an 30 zentralen Fragen zu beantworten, die sogleich ausgewertet wurden. In der zweiten Fragebogenphase mit vertiefenden Fragen mussten die Unternehmen bis zum 1. Mai den Fragebogen vervollständigen, um sich für das Finale zu qualifizieren. Das Expertenteam der beiden Aachener Institute besuchte nach der Auswertung der Fragebögen die 16 bestplatzierten Unternehmen vor Ort und konnte sich dabei persönlich von deren Leistungsfähigkeit überzeugen. Am 6. September 2019 nominierte die Jury nun die zwölf besten Unternehmen für das Finale, aus dem schließlich der Gesamtsieger hervorgehen wird.

Zwei neue Jurymitglieder aus der Industrie

Im kommenden Jahr besetzen zwei neue Mitglieder aus der Industrie die Jury des Wettbewerbs »Excellence in Production«: Hans-Dieter Franke, Geschäftsführer der MPower Franke GmbH und langjähriges Kuratoriumsmitglied des Fraunhofer IPT, wird Nachfolger des ausscheidenden Dr. Christof Bönsch. Dr. Philipp Kuske, Head of Order Fulfilment der Trumpf GmbH & Co. KG, löst Lutz Weisbecker, ehemaliger Geschäftsführer der Joh. Heinr. Bornemann GmbH  in der Jury ab.

Auch der diesjährige Wettbewerb und das 19. Internationale Kolloquium »Werkzeugbau mit Zukunft« werden wieder von den Partnern der Hasco Hasenclever GmbH + Co. KG, der Uddeholm AB, der WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH, dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V., dem Kunststoffcluster Österreich, Swissmem sowie der Fachmesse formnext unterstützt. Als Medienpartner des Wettbewerbs berichten die VDI nachrichten sowie die Fachzeitschriften FORM+Werkzeug und werkzeug&formenbau.

Übersicht der Finalisten nach Kategorie in alphabetischer Reihenfolge

Kategorie »Interner Werkzeugbau unter 50 Mitarbeiter«

• Ensinger GmbH
• Hilti AG
• Schürholz GmbH & Co. KG Stanztechnik

Kategorie »Interner Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter«

• DRÄXLMAIER Group
• Hirschvogel Umformtechnik GmbH
• Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
• ZF Friedrichshafen AG, Standort Schweinfurt

Kategorie »Externer Werkzeugbau unter 50 Mitarbeiter«

• OPUS Formenbau GmbH & Co. KG
• W. Faßnacht Werkzeug- und Formenbau

Kategorie »Externer Werkzeugbau über 50 Mitarbeiter«

• Color Metal GmbH
• Fischer GmbH
• Fritz Stepper GmbH & Co. KG

Das Programm und weitere Informationen zur Preisverleihung finden Sie unter:
www.excellence-in-production.de

Die Herstellungskosten der Brennstoffzellen sollen durch eine großserientaugliche Fertigungskette der erforderlichen Komponenten deutlich gesenkt werden. Sogenannte Bipolarplatten machen einen großen Gewichtsanteil der Brennstoffzelle aus und verursachen bis zu 45 Prozent der Produktionskosten einer Zelle. In hohen Stückzahlen bieten sie ein erhebliches Einsparpotenzial.

Zur Produktion dieser dünnen Blechplatten mit einer Stärke von einem Zehntel Millimeter wird das Blech durch Umform- und Schneidprozesse bearbeitet. Anschließend werden jeweils zwei Platten zusammengeschweißt, beschichtet und mit einer Dichtung versehen. Für die Oberflächenstruktur der Bipolarplatte sind hohe Umformgrade bei Kanaltiefen von bis zu 0,8 Millimetern mit möglichst kleinen Radien erforderlich. Je nach Plattengeometrie können bei der Herstellung mit konventionellen Umformverfahren Risse im Blech auftreten.

Warmumformung von Bipolarplatten ebnet den Weg zur Großserienfertigung und soll Herstellungskosten senken

Durch eine lokale Erwärmung wollen die Ingenieurinnen und Ingenieure am Fraunhofer IPT die Umformbarkeit des Blechmaterials Titan und Edelstahl (1.4404, 1.4301) verbessern und so die Risse und Ausdünnungen verhindern. Auch die Anzahl der benötigten Bearbeitungsschritte sollen reduziert und der Werkzeugverschleiß verringert werden. Titan beispielsweise ist ein Leichtmetall, das das Gewicht der Brennstoffzelle weiter verringern kann, allerdings ist es sprödhart und lässt sich bei Raumtemperatur nur schwer umformen. Die Warmumformung verspricht eine neue Einsatzmöglichkeit von Titan als Blechmaterial für Bipolarplatten.

Damit die dünnen Blechplatten während der Bearbeitung nicht reißen, untersuchen die Aachener Ingenieure, wie der Umformprozess und das Erwärmungssystem auszulegen ist. Erste Zwischenergebnisse zur Prozessauslegung lieferte die Simulation der untersuchten Umformverfahren Rubberforming, Stamping und Hydroforming. Das neue Konzept zur Großserienherstellung, das das Fraunhofer IPT gemeinsam mit seinen Partnern erarbeitet, umfasst die gesamte Prozesskette von der Warmumformung über das Schweißen und Beschichten bis zur Montage.

Neue Konzepte für den Serieneinsatz von Brennstoffzellen in Fahrzeugen und Fluggeräten

Zusätzlich zur Kostensenkung von Brennstoffzellen sieht das Projekt »FlyGO« zwei weitere Entwicklungen vor: Zum einen entwickeln die Projektpartner ein Konzept zur Integration eines Wasserstoff-Range-Extenders in ein batteriebetriebenes Elektroserienfahrzeug. Als Beispiel dient ihnen dazu ein Fahrzeug des Aachener Herstellers e.GO Mobile AG, das durch die Integration des Brennstoffzellensystems eine höhere Reichweite erhält. Zum anderen arbeiten die Partner an einer gasgekühlten Wasserstoff-Brennstoffzelle in Kombination mit einem Methanol-Elektrolyseur, die gegenüber herkömmlichen Brennstoffzellensystemen mehr Leistung pro Masse aufweisen kann. Dies soll den Einsatz der Brennstoffzelle in Kurzstreckenflugzeugen und Drohnen ermöglichen.

Fraunhofer IPT stellt auf der »Blechexpo« Fertigung von Bipolarplatten vor

Wie Brennstoffzellen wirtschaftlich und in Serie gefertigt werden können, zeigt das Fraunhofer IPT vom 5. bis 8. November 2019 auf der »Blechexpo«, der internationalen Fachmesse für Blechbearbeitung in Stuttgart. In Halle 3 am Stand 3214 erhalten Besucher einen Ausblick auf die zukünftige Großserienproduktion von Bipolarplatten. Die Aachener Forscher zeigen dort neben der Systemtechnik zur Bearbeitung hochfester und spröder Werkstoffe mit Hilfe von Erwärmungstechnologien wie dem Laser, der Induktion und Konduktion auch Beispiele von Bauteilen, die durch eine solche Warmumformung gefertigt wurden.

Partner im Projekt »FlyGO«

• e.GO Mobile AG, Aachen
• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
• KCS Europe GmbH, Monschau
• PSL Technik GmbH, Oberhausen
• Zentrum für Brennstoffzellen Technik ZBT GmbH, Duisburg
• Air s.Pace GmbH (assoziiert), Aachen

Das Projekt »FlyGO – Brennstoffzellenunterstützte Mobilität für umweltfreundliche Fahrzeuge und Fluggeräte« wird durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 gefördert (Förderkennzeichen: EFRE-0801224).