Photonische Prozessketten - das Zusammenspiel vorantreiben

Im internationalen Wettbewerb nimmt der Druck auf Deutschland als Produktionsstandort und Fabrikausrüster der Welt zu. Kurze Produktzyklen und hoher Variantenreichtum lassen die industrielle Produktion immer dynamischer und komplexer werden. Unter dem Begriff „Photonische Prozessketten“ möchte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Projekte vorantreiben, die Antworten auf diese veränderten Rahmenbedingungen liefern. Im Fokus steht die intelligente Verkettung photonbasierter Fertigungsprozesse mit vor- und nachgelagerten Produktplanungsprozessen zur flexiblen Fertigung individualisierter oder komplexer Produkte.

Bei den zukünftigen Ansprüchen des Marktes an produzierende Unternehmen zeichnen sich aktuell zwei Trends ab: Zum einen fordert der Kunde immer komplexere Produkte zu möglichst niedrigen Preisen und zum anderen findet eine zunehmende Einbindung von Kunden und Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse statt.

Beide Trends verlangen nach einer engen Verkettung aller Schritte der Produktentstehung. Das beginnt bei der Konstruktion und dem Design und geht über die Materialauswahl bis hin zu intelligenten, flexiblen und energieeffizienten Produktionsverfahren. Im Idealfall sind sie auch unabhängig von Komplexitätsgrad und Losgröße wirtschaftlich.

Die berührungsfreien, hochflexiblen und verschleißfrei arbeitenden Fertigungsverfahren der Photonik besitzen ein immenses Potenzial für solche Produktionsprozesse. Generative oder abtragende Laserverfahren setzen heute bereits digitale Daten in materielle Produkte um. Ohne Werkzeugwechsel können flexibel von Stück zu Stück unterschiedlichste Formen umgesetzt werden

Durch die Kombination verschiedener Werkstoffe zu einem Werkstoff-Hybrid oder die gezielte Modifikation des Werkstoffs ermöglichen laserbasierte Fügeverfahren und Strukturierungstechniken eine optimale Anpassung der Bauteileigenschaften an die Nutzungsanforderungen.

Adaptive, selbstoptimierende Fertigungs- und Anlagenkonzepte auf der Basis von intelligenten Lasernetzwerken und optischen Sensor- und Regelsystemen steigern die Flexibilität der Produktionsinfrastruktur, reduzieren die Time-to-Market und bieten Potenziale für eine Null-Fehler-Produktion.

Um dieses Potenzial vollständig für die moderne Produktion nutzen zu können, darf man die Fertigung eines Produkts nicht nur in ihren einzelnen Schritten begreifen, sondern muss die Gesamtheit der Verfahren in der vollständigen Prozesskette betrachten.

Für die Photonik bedeutet dies, dass der nächste Schritt von Insellösungen zu kompletten, neuartigen photonischen Prozessketten führen muss. Dabei ist die Kopplung einzelner photonischer Verfahren untereinander ebenso von Bedeutung wie deren Schnittstellen zu anderen Fertigungsverfahren.

Zielsetzung für die künftigen Projekte ist daher, entweder neuartige photonische Werkzeuge und Prozesse in konventionelle Prozessketten zu integrieren, komplett neue Fertigungsabläufe auf der Basis photonischer Werkzeuge und Prozesse zu erarbeiten oder neue und verbesserte Werkstoffe für beispielsweise generative Verfahren zu entwickeln.

Für die Forschungsarbeiten in insgesamt 14 Verbundprojekten werden im Rahmen der BMBF-Programme „Photonik Forschung Deutschland – Licht mit Zukunft“ und „Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – WING“  knapp 35 Millionen Euro zur Verfügung gestellt.

Fördermaßnahme
Photonische Prozessketten

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Fördermaßnahme
Forschungscampus DPP

Ziel des Forschungscampus Digital Photonic Production ist die Erforschung von neuen Methoden und grundlegenden physikalischen Effekten für die Nutzung von Licht als Werkzeug in der Produktion. Insbesondere stehen hier die Zukunftsthemen Energie, Gesundheit, Mobilität, Sicherheit sowie Informations- und Kommunikationstechnik im Fokus. -> mehr

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