Photonische Werkzeuge für den Leichtbau
Von der Manufaktur zur Serienfertigung – BMBF startet Initiative zur Förderung photonischer Werkzeuge und Verfahren.
Um die Energieversorgung der Zukunft zu sichern, muss Energie sowohl effizient eingesetzt, wie auch ressourcenschonend bereit gestellt werden. Laut AG Energiebilanzen e.V. entfallen etwa 23 Prozent des Energieverbrauchs in Deutschland auf den Straßenverkehr. Neben verbesserten Antriebskonzepten fällt hier vor allem auch der Reduktion des Fahrzeuggewichts eine Schlüsselrolle zu. Gleichzeitig sinkt mit geringerem Energieaufwand auch der Schadstoffausstoß.
In der Verkehrsindustrie, insbesondere der Automobil- und Luftfahrtindustrie, finden Leichtbaukonzepte heute schon vielfach Anwendung. Zunehmend nutzt auch der Energiesektor - etwa bei gewichts- und steifigkeitsoptimierten Rotoren für Windkraftanlagen – den Leichtbau. Und auch der Maschinen- und Anlagenbau setzt auf Energieeinsparungen durch diese Technologie.
Um jedoch einen breiten Einsatz von Leichtbaumaterialien zu erreichen, fehlt es derzeit für eine Vielzahl neuer Stoffe 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 muss die Recyclingfähigkeit sichergestellt und die Schließung der Stoffkreisläufe bereits in der Produktion und Verarbeitung berücksichtigt werden.
Photonische Verfahren könnten hier Lösungen bieten: Hohe Flexibilität und die berührungslose, verschleißfreie Wirkungsweise des Lasers zeichnen die Technik aus. Die lokale und für die jeweilige Fertigungsanforderung adaptierbare Energiedeposition eröffnen für die Bearbeitung thermisch empfindlicher Werkstoffe und Werkstoffkombinationen neue Möglichkeiten.
Die Präzision bleibt dabei vom ersten bis zum letzten Bauteil auf dem gleichen hohen Niveau, was für Werkstoffe, deren konventionelle Bearbeitung mit einem hohen Werkzeugverschleiß einhergeht, von besonderem Nutzen ist. Optische Messtechnik und Sensorik eröffnen neue Möglichkeiten für inline-fähige, automatisierbare Verfahren zur Werkstoffprüfung, Prozessüberwachung und Qualitätssicherung.
Mit der Fördermaßnahme „Photonische Verfahren und Werkzeuge für den ressourceneffizienten Leichtbau“ im Rahmen des Programms „Photonik Forschung Deutschland” verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, bestehende Hemmnisse bei der breiten Einführung von Leichtbaumaterialien in die Großserienfertigung durch photonische Verfahren und Werkzeuge zu überwinden.
Es geht dabei zum einen um Innovationen für bereits praktizierte Prozessschritte in der Fertigung bei Herstellern wie Ausrüstern. Zum anderen müssen kostengünstige, industrietaugliche Bearbeitungsverfahren und Fertigungskonzepte für derzeit in der Großserie noch nicht wirtschaftlich verarbeitbare Leichtbaumaterialien entwickelt werden. Beides soll durch eine Vernetzung der Endanwender mit den Anlagenbauern, den Anbietern von Laser- und Systemtechnik und den Rohstoffherstellern gelingen.
VDI Technologiezentrum GmbH / PH
