Forschungsschwerpunkte im SCALE

Steigender Individualisierungsgrad von Produkten, zunehmender konstruktiver (integraler) und stofflicher Leichtbau und Vergrößerung von Maschinen und Anlagen zur Leistungs- und Effizienzsteigerung stellen heutige Fertigungsprozesse vor dem Hintergrund einer in Gänze nachhaltigen Nutzung von Rohstoffen und Energie vor noch nicht gelöste Herausforderungen. Daher ist das Ziel der Antragsteller am Forschungsbau SCALE - Skalierbare Produktionssysteme der Zukunft – die Betrachtung und Untersuchung skalenunabhängiger Prozessketten, die es ermöglichen, mit derselben Technologie sowohl größen- und stückzahlunabhängig als auch ökologisch und ökonomisch effizient zu fertigen. Ein entscheidendes Hemmnis sind hier die Produktionsmaschinen, die bisher meist parallel zur Größe eines Bauteils „gewachsen“ sind. Das Risiko bei Entwicklung, Bau oder Anschaffung immer größerer Spezialmaschinen wird künftig weder ressourcen­bedingt noch wirtschaftlich vertretbar sein, da diese nicht für beliebige Bauteilgeometrien und -größen, sondern häufig ausschließlich für ein spezifisches Bauteil eingesetzt werden können. Zudem werden derartige Produktionsanlagen aufgrund des hohen Risikos häufig weit unterhalb ihrer eigentlichen Leistungsfähigkeit betrieben. Daher ergibt sich national wie international der Bedarf einer für zahlreiche Anwendungsgebiete nutzbringenden skalierbaren Produktion.

Der Forschungsbau stellt eine konsequente Weiter­entwicklung und Intensivierung der bereits existierenden gemeinsamen Forschungs­arbeiten der Maschinenbauinstitute am Produktionstechnischen Zentrum Hannover dar. Im Rahmen der konzipierten Forschungsprogrammatik werden die maßgeblichen Fertigungsschritte von skalierbaren Prozessketten zur Herstellung von Bauteilen grundlegend erforscht werden (vgl. Abbildung oben).

In insgesamt sieben Forschungsschwerpunkten (FS) wird der gesamte Lebenszyklus skalen-unabhängig produzierter Bauteile untersucht. Neben einer gezielten umformtechnischen Vorkonturierung sowie subtraktiven und additiven Fertigungsmethoden wird dabei auch die Stoffrückführung im Sinne eines geschlossenen Materialkreislaufes untersucht und ein ganzheitliches Materialrecycling höchster Qualität gefördert. Auch auf diese Weise wird durch SCALE eine Veränderung der existierenden Produktionstechnik im Sinne der ökologischen Verantwortung, der sich der Produktionsstandort Deutschland verpflichtet, vorangetrieben. Die Erforschung einer geeigneten Prozessauslegung und -steuerung auf Basis modularer Fertigungseinheiten steht dabei ebenso im Fokus wie die Entwicklung neuer Sensoriken, die u. a. für die gezielte Nutzungs- und Lebensdaueranalyse und die Validierung von simulativen Untersuchungen eingesetzt werden. Über die produktionstechnische Perspektive hinaus sollen wissen­schaftliche Erkenntnisse darüber gewonnen werden, inwiefern Modelle für unterschiedliche Skalen zu modifizieren sind und wie sich etwa die Gewichtung von Parametern oder die Relevanz von Teilprozessen in unterschiedlichen Skalen verändern.

Technische Leistungs­anforderungen und wirtschaftliche Rahmenbedingungen werden dabei neben der Digitalisierung und Vernetzung für eine ganzheitliche Prozessarchitektur auf Basis autonomer Systeme für die Umsetzung der konzipierten Forschungsprogrammatik berücksichtigt. Hierfür ist insbesondere die Integration geeigneter Maschinen und Prüfstände in ein gemeinschaftliches Versuchsfeld geplant.