Modulare Produktionsanlage für hochbelastbare Hybridbauteile (MoPaHyb)

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.

• A. Raymond GmbH & Co. KG
• Adient Engineering and IP GmbH
• ARBURG GmbH + Co KG
• Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• J. Schmalz GmbH
• Karlsruher Institut für Technologie (Universitätsaufgabe)
• Siemens Aktiengesellschaft
• TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG
• VITRONIC Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH