Futur 2 2015

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

Mikroproduktionstechnik

Den Prozess im Griff Nachhaltige Kunststoffe

Mikrofr채sen im Formenbau

Produkte aus bioabbaubaren Polymeren

FUTUR 2/2015

Inhalt

Editorial

Impressum FUTUR 2/2015 17. Jahrgang ISSN 1438-1125

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

optimale Bedingungen für feinste Bearbeitungstechnologien und perfekte Vorausset-

Herausgeber Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Mitherausgeber Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

­Fraunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin Chefredaktion Steffen Pospischil Redaktion Ruth Asan Claudia Engel Satz und Layout Ismaël Sanou Kontakt ­Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Pascalstraße 8 – 9 10587 Berlin Telefon +49 30 39006-140 Fax +49 30 39006-392 info@ipk.­fraunhofer.de http://www.ipk.­fraunhofer.de

zungen für Spitzenleistungen in Forschung

04

Beugungsoptik bringt Farbe ins BMBF

und Entwicklung – das bieten wir unseren

06

Den Prozess im Griff – Mikrofräsen im Formenbau

dungszentrum Mikroproduktionstechnik

08

Spezialwerkzeuge für die Mikrozerspanung

das speziell auf die besonderen Bedürfnisse

10

Präzise Formeinsätze für die Zahnmedizin

abgestimmt ist, arbeiten Wissenschaftler des Fraunhofer IPK und des IWF der TU Berlin

paration als auch die messtechnische Erfas-

12

Automatisierung in der Mikroproduktion

gemeinsam an der Entwicklung von Mikro-

sung ermöglicht. Zu unseren Kernkompeten-

komponenten und mikrostrukturierten Bau-

zen in der Mikromesstechnik gehören vor

14

Mikromesstechnik für höchste Ansprüche

teilen, der Optimierung von Prozessketten für

allem hochauflösende optische und taktile

die Serien- und Massenfertigung sowie an

Messverfahren, die industrielle Computer-

16

Nachhaltige Kunststoffe – Produkte aus bioabbaubaren Polymeren

dem Test komplexer Mikrosysteme. In unserer

tomographie zur zerstörungsfreien Prüfung

neuen FUTUR-Ausgabe stellen wir Ihnen ihre

von Bauteilen sowie die Lichtmikroskopie im

18

Mikroproduktion meets Biotechnologie

aktuellen FuE-Projekte und -Ergebnisse vor.

Bereich der Biotechnologie, Medizintechnik

20

Interview: Mario Cuba, Cuba Kunststoffverarbeitung

Durch die zunehmende Miniaturisierung von Produkten, Baugruppen oder einzelner Funk-

Mit biotechnologischen Fragestellungen, die

22

Partnerunternehmen: Scholz – Hightech in Kunststoff

tionsflächen steigt das Marktpotenzial für die

eine produktionstechnische Lösung benö-

23

Laborporträt: Bio-Produktionslabor

24

Ereignisse und Termine

32

PTZ im Überblick

Kunden und Partnern in unserem Anwen(AMP). In dem hochmodernen Laborgebäude, von Hoch- und Ultrapräzisionstechnologien

und Materialanalyse.

Herstellung Ruksaldruck GmbH + Co. KG Fotos BMBF/Hans-Joachim Rickel: 5 unten rechts Femtec/Jacek Ruta: 24 oben Fraunhofer IPK/Mitchel Polte: 25 unten Fraunhofer IPK/Steffen Pospischil: 27 unten Fraunhofer IPK/Angela Salvo González: 12, 26 Fraunhofer IPK/Xenia Udalova: 29 oben Tobias Herbst: 24 unten Matrix GmbH: 15 rechts Scholz GmbH: 22 SFB 1026: 28 TU Berlin/Stefan Kühne: 4, 5 oben links

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

spanende Hochpräzisionsbearbeitung rasant.

tigen, beschäftigt sich die Arbeitsgruppe

Das Mikrofräsen ist deshalb eines der Ver-

»Produktionstechnik für die Biotechnolo-

fahren, welches im AMP gleich in mehreren

gie« am AMP. Wissenschaftler beider Fach-

Forschungsprojekten untersucht wird. Von

disziplinen arbeiten aktuell an innovativen

der Optimierung der Prozessmechanismen

Diagnosemethoden für die Medizin, effek-

über die Entwicklung neuer Werkzeuge mit

tiven Zellaufschlussverfahren für die indust-

superharten Schneidstoffen bis hin zur Kom-

rielle Biotechnologie und an der Beseitigung

bination des Verfahrens mit der Mikrosenk-

mikrobieller Kontaminationen von techni-

erosion für die Herstellung präziser Formein-

schen Fluiden wie Schmierstoffen, Farben

sätze in der Zahnmedizin bearbeiten wir ein

oder Lacken. Außerdem untersuchen sie

umfassendes Aufgabenspektrum.

neuartige Biopolymere für Kunststoffprodukte des täglichen Lebens und entwickeln

Unsere Stärke dabei ist die Systemkompetenz:

Verarbeitungstechnologien für bioabbaubare

Wir beherrschen nicht nur einzelne Mikro­

Polymere in der Medizin – und folgen damit

fertigungstechnologien, sondern decken

vorbildlich unserer Maxime, Ressourcen­

auch die dazugehörigen Präzisionsmaschi-

effizienz, Nachhaltigkeit und Umweltver-

nen und die Mikromesstechnik ab. Dabei

träglichkeit in Einklang zu bringen.

widmen wir uns vor allem unterschiedlichen Automatisierungsstrategien für die Mikroproduktion. So haben wir zusammen mit Werk© ­Fraunhofer IPK

zeugmaschinen- und Messgeräteherstellern

Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.

ein Maschinenkonzept entwickelt, das

Belegexemplare werden erbeten.

sowohl eine automatisierte Werkstückprä-

Ihr

Eckart Uhlmann

3

4

Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik Wissenschaft mit Regenbogen

Beugungsoptik bringt Farbe ins BMBF

Im Rahmen des Wettbewerbs »Kunst am Bau« unterstützten Wissenschaftler des Fraunhofer IPK die Künstlergruppe Boran Burchhardt, Andreas Lippke und Marcel Stemmen mit einer HightechLösung für eine Lichtinstallation. Das Kunstwerk

Beugungsgitter sind eine Schlüsselkomponente der optischen Messtechnik und

mit dem Namen »Virtuelle Skulptur ohne Titel«

das Herzstück vieler spektrometrischer Messgeräte von der Labormesstechnik bis

schafft einen passenden Bezug zu Bildung und

hin zur Satellitentechnik und »Robotic Exploration«, der roboterunterstützten

Forschung. Die 18 Meter lange Installation aus

Erforschung des Weltraums. Ihr technischer Nutzen wurde bereits zu Beginn des

Licht, Luft und Wasser folgt der Form einer

19. Jahrhunderts von Joseph von Fraunhofer erkannt und grundlegend erforscht.

geraden Treppe und bildet einen Regenbogen

Damit gelang es ihm u. a., die Auflösung seiner Brechzahlmessgeräte sowie des

nach. Er soll den Treppennutzer zum Berüh-

von ihm entwickelten Prismenspektroskops zu steigern. Durch seine präzisen

ren einladen, entzieht sich jedoch gleichzeitig

Untersuchungen des Sonnenspektrums und der damit verbundenen Entdeckung

seiner Berührung.

der nach ihm benannten Fraunhofer'schen Absorptionslinien hat er die Entwicklung der Optik und der Feinmechanik nachhaltig geprägt.

Das technisch anspruchsvolle Projekt beruht auf Fertigung der Masterstruktur mittels Ultrapräzisionszerspanung mit monokristallinen Diamantwerkzeugen. Bild: TU Berlin/Stefan Kühne

Heute drängt die ständig steigende Inte-

der Aufspaltung und Fokussierung von Licht mit Hilfe einer komplexen Optik aus einem refraktiven Linsenanteil und einer als diffraktiv blazed-

grationsdichte von Produkten zu innovati-

ser. Ultraschallzerstäuber und Ventilatoren

Replikation der makrooptischen Linsen-

grating bezeichneten Struktur. Diese Aufspal-

ven optischen Lösungen. Dabei werden bei-

sorgen für den nötigen Effekt, indem die

grundkörper unter Beachtung der Anforde-

tung erzeugt die Regenbogenfarben, die im

spielsweise optische Funktionalitäten wie

einzelnen farbigen Lichtanteile an den aus-

rungen an Form- und Lagetoleranzen müs-

künstlichen Nebel sichtbar werden. Die Ausbil-

Refraktion und Diffraktion kombiniert, um

strömenden Nebelpartikeln gestreut werden.

sen langsame Einspritzgeschwindigkeiten

dung des Regenbogens wird durch Beugung von

und mittlere Spritzdrücke eingesetzt werden.

weißem Licht an dem auf der Linsenoberseite

optische Elemente zur Verfügung zu stellen, die sowohl abbildende als auch dis-

Die für die Fertigung notwendigen Form-

Der Ausgleich von Schwindung und Ver-

befindlichen Beugungsgitter erzeugt. Derartige

pergierende Eigenschaften aufweisen. Ziel

nester wurden durch eine Hochpräzisions-

zugseinflüssen erfolgt anschließend mit

Gitter werden beispielsweise auch in Spektro-

ist es, die Anzahl der optischen Bauteile in

vorbereitung der Substratform und eine

einem hohen Haltedruck und langen Halte-

metersystemen für chemische oder biomedizini-

einem Produkt zu minimieren, um so den

stromlose Beschichtung mit NiP mit einer

zeiten. Die Replikation der beugungsopti-

sche Anwendungen verwendet und nutzen das

Bauraum und die Grenzflächenzahl zu redu-

Schicht­dickenvarianz von ± 2 Mikrometern

schen Strukturen erfordert hingegen übli-

als Fraunhofer'sche Linien bekannte Phänomen

zieren und damit die Effizienz, z. B. einer

gefolgt von einer Ultrapräzisionsbearbeitung

cherweise sehr hohe Spritzdrücke und

der Resonanzabsorption von Licht an chemi-

optischen Linse, zu erhöhen. Darüber hinaus

auf einer eigens modifizierten LT-Ultra Ult-

ebensolche Einspritzgeschwindigkeiten.

schen Elementen.

lassen sich durch derartige Optiken beson-

rapräzisionsfertigungsanlage hergestellt.

Würde man einen solchen Parametersatz

ders kompakte optische Konstruktionen

Die besondere Herausforderung bestand

allerdings für die Gesamtstruktur einsetzen,

wie beispielsweise die Offner-Anordnung

darin, die 40 000 optischen Strukturen des

führt dies zu extremen Scherraten und einer

realisieren.

Eine besonders hohe Effizienz in der Beu-

Formeinsatz für die Abformung der Optiken mittels Variotherm-Spritzprägen, gefertigt mit Hilfe der Ultrapräzisionszerspanung. Bild: TU Berlin/Stefan Kühne

gungsordnung weisen optische Elemente

Replikationsmasters, deren Höhe im Bereich

Schädigung des Kunststoffes, der bei opti-

von einigen 100 Nanometern liegt, defor-

schen Bauteilen nicht zu tolerieren ist. Um

mationsfrei und reproduzierbar zu fertigen.

dies zu vermeiden, wählten die Fraunhofer-

Deshalb verfügt die Anlage über eine Tem-

Experten einen variothermen Spritzpräge-

mit Blazegitterstruktur auf. Dabei handelt

vorbehalten. Für kostengünstige und damit

tik. Das optische Phänomen der Dispersion,

peraturkonstanz von einigen 10 Millikelvin,

prozess, mit dessen Hilfe der Linsenkörper

es sich um eine zyklische Abfolge optischer

massenmarkttaugliche Optiken ist die Ent-

welches hier als farbiges Lichtspiel in Erschei-

ein aktives und passives Schwingungsma-

fein abgestimmt und langsam gefertigt

Sägezahnstrukturen. Die Genauigkeitsanfor-

wicklung und Etablierung prozesssicherer

nung tritt, wird mittels weißer LEDs als Licht-

nagement und eine angepasste Kinematik.

wurde. Die Form ist zu diesem Zeitpunkt auf

derungen an Form und Äquidistanz liegen

Replikationstechniken notwendig. Eine Vor-

quelle und der Aneinanderreihung der opti-

Gefertigt wurden die Strukturen durch einen

eine Temperatur oberhalb der Erweichungs-

im Nanometerbereich. Für die Herstellung

aussetzung dafür ist die Herstellung soge-

schen Elemente erzeugt. Das Licht tritt an

Stoßprozess mit Diamantwerkzeugen. Um

temperatur des Materials erwärmt und

derartiger metallischer Reflexionsoptiken ist

nannter Formnester.

der Unterseite der Elemente ein und an der

Deformationen zu vermeiden, wurden die

ermöglicht die notwendigen, langen Halte-

Ministerin Wanka mit der Regenbogen-Kunst im BMBF-Neubau in Berlin.

Bild: BMBF/Hans-Joachim Rickel

gekrümmten Oberfläche wieder aus. Dabei

Prozesskräfte minimiert und eine prozess­

zeiten. Zum Ende dieser Haltezeit erfolgt

Für ein Kunstprojekt zur Eröffnung des Neu-

wird das Licht wellenlängenabhängig stark

sichere Spanabfuhr gewährleistet.

dann die Abkühlung der Form auf Entfor-

seltechnologie basiert. Aufgrund der enor-

baus des Bundesministeriums für Bildung

abgelenkt und in die Spektralfarben zerlegt.

men Anforderungen an Temperaturstabi-

und Forschung (BMBF) am Berliner Kapelle-

Die Auslegung der Optik wurde durch die

Die Schwierigkeit beim Spritzgießen der

stimmter Prägehub zur prozesssicheren

Ihr Ansprechpartner

Abformung der Mikrostrukturen.

Stefan Kühne

eine komplexe Fertigungskette nötig, die auf der Ultrapräzisionsbearbeitung als Schlüs-

mungstemperatur und ein zeitlich abge-

lität und Vibrations- und Pulsationsarmut

Ufer realisierten Wissenschaftler des Fraun-

HoloDimensions GmbH & Co. KG organi-

Optiken beruht auf der Überlagerung

sind effiziente abbildende Beugungsoptiken

hofer IPK einen 18 Meter langen Aufbau aus

siert. Besonders gut sichtbar wird die Farb-

gegensätzlicher Anforderungen hinsichtlich

Telefon: +49 30 314-29495

jedoch bislang dem Hochtechnologiesektor

Replikaten einer abbildenden Beugungsop-

zerlegung mit Hilfe von zerstäubtem Was-

der vorhandenen Strukturelemente. Für die

kuehne@mfg.tu-berlin.de

5

Forschung und Entwicklung

Mikroproduktionstechnik und indirekten Messungen (Bearbeitungs-

Den Prozess im Griff – Mikrofräsen im Formenbau

ergebnis) durchgeführt. Ein denkbarer Einsatz der erarbeiteten Ergebnisse ist die Optimierung der Werkzeugbahn und der Prozessparameter auf CAM-Ebene durch Prognose des dynamischen Werkzeugver-

Mikrofräsen ist im Formen- und Werkzeugbau fest etabliert und findet zunehmend

haltens sowie die Optimierung von Steue-

im Bereich der Medizin- und Biotechnik Anwendung. Dieses Fertigungsverfahren

rungs- bzw. Reglerstrukturen für die Mikro­

ist charakterisiert durch die Verwendung von Werkzeugen mit Durchmessern

fräsbearbeitung. Darüber hinaus kann das

von weniger als einem Millimeter. Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren

Prognosemodell auch als Hilfsmittel zur

zeichnet es sich insbesondere durch eine hohe Geometrieflexibilität und Prozess-

Entwicklung geeigneter Werkzeugmaschi-

geschwindigkeit aus. Durch die zunehmende Miniaturisierung von Produkten,

nen und entsprechender Komponenten

Baugruppen oder einzelner Funktionsflächen steigt das Marktpotenzial für die

sowie bei der Entwicklung von angepassten

spanende Hochpräzisionsbearbeitung rasant. Die Prozessmechanismen beim

Bearbeitungsprozessen, die Wechselwirkun-

Hochpräzisionsfräsen von Mikrostrukturen sind aber nach derzeitigem Stand nicht in hinreichendem Maße erforscht. Die Erforschung und Optimierung des Bearbeitungsprozesses ist eines der Themengebiete, welches im Anwendungs77 zentrum Mikroproduktionstechnik AMP Inhalt mehrerer Forschungsprojekte ist.

6 55

►►Prozess-StrukturWechselwirkungen gnose und Beeinflussung der Wechselwir-

1. Aktorbefestigung

99

2. Festkörpergelenk

dynamische und technologische FragestelX - Achse lungen hinsichtlich der Wechselwirkungen

kungen von Strukturen und Prozessen«

geklärt. Das entwickelte Prognosemodell 44 besteht aus mehreren mathematischen 33

wurde ein Prognosemodell zur Vorhersage

Teilmodellen, welche auf der22Modellierung

der Wechselwirkungen zwischen Struktur und Prozess beim Hochpräzisionsfräsen von

der schwingungsfähigen Maschinenkom11 ponenten und Berechnung der dynamischen

Mikrostrukturen entwickelt. Hierbei wur-

Zerspankräfte basieren. Die Modellierung des

Spindel

gen zwischen Struktur und Prozess berück-

im AMP im Rahmen des DFG-Forschungs-

Topographie zeigt eine starke Abhängigkeit

sichtigen, eingesetzt werden.

vorhabens »Optimierung von Mikrofräs-

von der gewählten Spindeldrehzahl, der

Werkstück

Vorspannungsschraube

jeweiligen Anregungsfrequenz sowie der Anregungsrichtung.

baut. Dieses erzeugt eine hochdynamische horizontale Schwingung des Werkstücks

Das entwickelte Zwei-Achs-System zur werk-

in zwei Raumrichtungen, welche in Fre-

stückseitigen Schwingungsanregung kann

quenz, Amplitude und Phase zur Schnei-

auch für die echtzeitfähige Kompensation

deneingriffsfrequenz geregelt ist. Das Sys-

der Werkzeugabdrängung bei der Mikrofräs-

tem besteht aus einem Festkörpergelenk in

bearbeitung eingesetzt werden. Dafür soll

parallelkinematischer Ausführung, auf dem

das System durch ein Überwachungssystem

eine Werkstückaufnahme gelagert ist. Das

erweitert werden, welches die Werkzeug-

Festkörpergelenk wird mit zwei Hochvolt-

abdrängung in Echtzeit mit einem berüh-

Piezoaktoren betätigt, welche einen maxi-

rungslosen Sensor erfasst und in Form von Steuersignalen an die Steuerung des Zwei-

►►Schwingungsunterstützte

maximale Anregungsfrequenz von 10 Kilo-

Achs-Systems weiterleitet. Basierend auf die-

Mikrofräsbearbeitung

hertz erreichen können. Zur Regelung des

sem Signal wird das Werkstück eine Kom-

Neben der Herstellung von Mikrosystemen

Prototyps steht ein Echtzeitsystem zur Ver-

pensationsbewegung ausführen, die der

werden Mikrofertigungsverfahren auch zur

fügung, welches für die Regelungsaufga-

Werkzeugabdrängung entgegenwirkt. Dies

Herstellung funktionsorientierter Flächen

ben über eine Schnittstelle mit der Software

führt zu einer Genauigkeitssteigerung an

eingesetzt. Hier wird zwischen mikrostruk-

Simulink programmiert wurde.

den zu bearbeitenden Bauteilen. Bei der

randzonenbeeinflussten Flächen unter-

In Versuchen wurden die Auswirkungen der

unterliegt die Vorschubrichtung ständigen

schieden. Der Einsatz derartig bearbeiteter

Anregungsarten auf den Mikrofräsprozess

Änderungen, die bei den Kompensations-

Flächen eignet sich zur Verbesserung der

für erzeugte Oberflächenstrukturen festge-

bewegungen berücksichtigt werden müssen.

Bauteilfunktionalitäten und findet z. B. in

stellt. Die hochfrequente Verlagerung des

Dafür soll das Zwei-Achs-System mit der

Bereichen Anwendung, bei denen die opti-

Werkstücks, welche auf der Schneiden-

Referenzmaschine hardware- sowie steue-

schen und mechanischen Eigenschaften,

eingriffsfrequenz sowie Vorschubrichtung

rungstechnisch gekoppelt werden.

die adhäsiven Kontakteigenschaften sowie

basiert, ermöglicht eine gezielte und repro-

turierten Flächen, texturierten Flächen und

Kapazitivsensor

Werkstückaufnahme

FKG

Dämpfer

►►Komplexe Bauteile besser fertigen

malen Hub von 15 Mikrometern und eine

Gefertigtes Zwei-Achs-Schwingungssystem

anhand von direkten (Struktur, Prozess)

Tellerfedern

prozessen durch gezielte werkstückseitige Schwingungsanregung« ein Zwei-AchsSchwingungssystem entwickelt und aufge-

chenrauheiten verantwortlich Die 9. sind.

Tellerfedern 10 10 Verifizierung der Teilmodelle und des ü=üüüüüüüüüü

Aufbau des Zwei-Achs-Schwingungssystems Piezoaktor

und den Prozess ermöglicht. Die erzeugte

4. Werkstückbefestigung dynamischen Verhaltens des Fräswerkzeu5. Piezoaktor ges war dabei von besonderer Bedeutung, 6. Kapazitivsensor da die Verlagerungen am TCP, dem Tool 7. Sensorhalter Center Point, maßgeblich für die erreich8. Spannschraube baren Bauteilgenauigkeiten und Oberflä-

Gesamtmodells wurde durchgängig

Vibrationsunterstützte Mikrofräsbearbeitung von Messing (CuZn39Pb3)

unterstützter Fräsbearbeitungen wurde

3. Grundplatte

den grundlegende theoretische, struktur-

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Pro-

88

Y - Achse

6

Bearbeitung komplexer Bauteilgeometrien

die aero-/hydrodynamischen und thermi-

duzierbare Oberflächenstrukturierung. Um

schen Eigenschaften beeinflusst werden. Die

die Prozess- und Schwingungsparameter

Beeinflussung der Oberflächentopographie

für die gezielte Oberflächenstrukturierung

sowie der Oberflächenrauheit beim Mik-

zu ermitteln, wurde das beschriebene Pro-

Ihr Ansprechpartner

rofräsen kann durch gezielte hochfrequente

gnosemodell eingesetzt, welches auch die

Ivan Perfilov

Anregung des Werkstücks erreicht werden.

Analyse der Auswirkungen fremderregter

Telefon: +49 30 39006-404

Für die Realisierung derartiger vibrations-

Schwingungen auf die Werkzeugmaschine

ivan.perfilov@iwf.tu-berlin.de

Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

A

Mikroproduktionstechnik

Optimierung der Mikrogeometrie

A-A

Querschnitt am Ort der maximalen Spannung σmax

10 µm

B

Fertigungsverfahren, welche zur Herstellung von funktionsrelevanten Struk-

0,5 mm

Spannung σ

Spezialwerkzeuge für die Mikrozerspanung

Unpräparierte Schneidkante A

Herkömmliche Mikrofräser

Optimierung der Makrogeometrie

turen oder Toleranzen im einstelligen Mikrometerbereich geeignet sind, werden Optimierte Mikrofräser

der Mikroproduktionstechnik zugeordnet. Die Mikrozerspanung zeichnet sich in diesem Bereich durch ein großes Spektrum der bearbeitbaren Werkstoffe

Präparierte Schneidkante B

8

rβ

10 µm

B-B

und eine hohe geometrische Flexibilität aus. Anwendung findet die Mikro-

Optimierung der Makro- sowie Mikrogeometrie von Mikrofräsern aus Hartmetall

zerspanung z. B. im Werkzeug- und Formenbau beim Mikrofräsen von Elektroden für die Funkenerosion oder bei der Herstellung von Formeinsätzen, bei der Mikrostrukturierung von Oberflächen sowie in der Direktbearbeitung

Prozess:

von Mikrobauteilen. Im Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP

Prozess: Mikrofräsen Mikrofräsen

ist die Optimierung der gesamten Prozesskette von der Konstruktion über die Herstellung bis zum Einsatz von Mikrozerspanwerkzeugen seit vielen Jahren ein

Innovative Innovative Innovative Innovative Kanten Kanten Kanten Kanten Kanten Beschichten Beschichten Beschichten Beschichten Beschichten Innovative Kanten-Kanten Innovative Innovative Beschichten Mikrofräser Mikrofräser Mikrofräser Mikrofräser Mikrofräser -präparation -präparation -präparation -präparation -präparation präparation Mikrofräser Beschichten Mikrofräser -präparation

rβrβ rβrβ rβ rβ

rβrβ rβrβ rβ rβ

beständiger Schneidstoffe wie zum Beispiel

und Formenbau eingesetzt. Bei den kommerziell verfügbaren Mikrofräswerkzeugen aus Feinstkornhartmetall konnte im Mittel eine maximale Verschleißmarkenbreite von 110 Mikrometern festgestellt werden. Das 50 µm

Werkstück: Werkstück: AIMgSi1 AlMgSi1 Prozessparameter: Prozessparameter: vc = 300 m / min v = 300 m/min fz = c 5 μm fz = 5 µm ap = 100 μm µm ap = 100 ae = 100 μm = 100 µm a e lc = 20 m μm

lc =

am Fraunhofer IPK entwickelte PKD-Mikrofräswerkzeug wies nach gleichem Fräsweg lediglich eine maximale Verschleißmarken-

PKD 002:

PKD 002:

breite im einstelligen Mikrometerbereich auf.

Die neuartigen PKD-Mikrofräswerkzeuge haben damit das Potenzial, die Werkzeugstandzeiten zu steigern, verschleißbedingte

20 m

Kühlschmierstoff: Kühlschmierstoff: Swisscut 6122 S

Ungenauigkeiten am Werkstück zu reduzie50 µm

ren oder die Schnittparameter zu erhöhen.

Swisscut 6122 S

Kommerziell verfügbares Mikrofräswerkzeug aus Feinstkornhartmetall und neuartiges PKD-Mikrofräswerkzeug mit Schneiden aus PKD im Vergleich bei der Zerspanung von AlMgSi1

Prozesskette zur Herstellung von Mikrofräsern am Fraunhofer IPK

Beim Einsatz von Mikrofräsern mit einem

Feinstkornhartmetall:

XXXX Werkzeug: Werkzeug: D = 3 mm 3 mm D = z = 1 1 z =

fester Bestandteil der Forschungsaktivitäten.

WerkzeugWerkzeug Werkzeug Werkzeug Werkzeug Werkzeug Fertigung Fertigung Fertigung Fertigung Fertigung konstruktion, Fertigung Fertigung Werkzeug -konstruktion -konstruktion -konstruktion -konstruktion -konstruktion der der der Makroder MakroMakroder MakroMakro -simulation der Makrogeometrie -konstruktion geometrie der Makro-simulation -simulation -simulation -simulation -simulation geometrie geometrie geometrie geometrie -simulation geometrie

totypenbau und für Vorserien im Werkzeug-

Feinstkornhartmetall:

Allerdings ist aufgrund der Werkstoffhärte die Herstellung der Mikrowerkzeuge mit Schneiden aus superharten Schneidstoffen

ten Mikrofräsern aufgrund des gesteigerten

►►Superharte Schneidstoffe

um ein vielfaches aufwändiger. Zudem eig-

Durchmesser von weniger als einem Milli-

polykristalliner Diamant (PKD), kubisch kris-

Werkzeugquerschnitts eine um 52 Prozent

Beim Einsatz der präparierten Mikrofräser

meter kommt es häufig schon nach einer

tallines Bornitrid (cBN) oder Keramik.

reduzierte Spannung im Vergleich zu her-

konnten im Vergleich zu unpräparierten

kömmlichen Mikrofräsern entsteht. Bei der

Werkzeugen die maximale Verschleißmar-

Der zweite Ansatz zur Erhöhung der Ver-

bedingt für die Zerspanung von eisenhalti-

►►Hartmetallwerkzeuge

Zerspanung eines hochlegierten Werkzeug-

kenbreite um 14 Prozent gesenkt sowie der

schleißbeständigkeit von Mikrofräsern ist

gen Werkstoffen. Daher adressieren weitere

stahls konnten durch den Einsatz der neuen

Kolkverschleiß verhindert werden. Die Tat-

der Einsatz von superharten Schneidstoffen.

Forschungsarbeiten am Fraunhofer IPK die

Geometrie die Schnittgeschwindigkeit sowie

sache, dass durch präparierte Werkzeuge

Zu den superharten Schneidstoffen gehö-

Herstellungstechnologien für Mikrofräs-

kurzen Bearbeitungsdauer zu übermäßigem Werkzeugverschleiß oder sogar zu Werkzeugbruch. Beim Mikrofräsen ist dies beson-

mit optimierter Geometrie

für Mikrofräser

nen sich Schneidstoffe aus Diamant nur

ders kritisch, da diese verschleißbedingten

Durch die Entwicklung einer innovativen

Änderungen an den Mikrowerkzeugen nicht

Geometrie im Übergang zwischen Schneid-

der Zahnvorschub fast verdoppelt werden.

die Verschleißschwankungen um 95 Prozent

ren polykristalliner Diamant (PKD), kubisch

werkzeuge mit Schneiden aus superharten

einfach vom Maschinenbediener akustisch

teil und dem Werkzeugschaft bei Mikrofrä-

Auf diese Weise ließ sich die Bearbeitungs-

verringert werden konnten, ist vor allem für

kristallines Bornitrid (cBN) sowie CVD-Dick-

Schneidstoffen sowie die schneidstoffge-

oder optisch erkannt und überwacht wer-

sern aus Hartmetall konnte das Risiko von

zeit um 85 Prozent reduzieren.

den industriellen Einsatz interessant. Dies

schicht-Diamant. Am Fraunhofer IPK wur-

rechte Zerspanung von gehärtetem Stahl

den können. Um die Verschleißbeständig-

Werkzeugbruch minimiert werden. Dafür

steigert die Prozesssicherheit und die Vor-

den bereits neuartige Mikrofräswerkzeuge

und Hartmetall mit Schneidstoffen aus cBN und Diamant.

keit der Mikrofräser zu erhöhen und die

wurde am AMP experimentell untersucht,

Durch die Entwicklung der optimierten

hersagbarkeit des Werkzeugwechsels erheb-

mit Schneiden aus PKD entwickelt, herge-

geforderten Bearbeitungsergebnisse, die

ob strukturdynamische oder mechanische

Werkzeuggeometrie wurde das Problem

lich und bringt messbare Vorteile für den

stellt sowie in Zerspanversuchen eingesetzt.

Reproduzierbarkeit und die Prozesssicher-

Beanspruchungen zum Bruch führen. Dabei

des plötzlich auftretenden Werkzeugbruchs

Anwender. Nach der erfolgreichen Evaluie-

Bei Zerspanversuchen mit AlMgSi1 zeigte

heit zu gewährleisten, werden am Fraun-

wurde erkannt, dass die maximalen Span-

weitestgehend gelöst. Nachfolgende Unter-

rung des Tauchgleitläppens für die Schneid-

sich, dass die neuartigen PKD-Mikrofräser

hofer IPK zwei grundsätzliche Lösungsan-

nungen an dem Übergang des Schneidteils

suchungen am Fraunhofer IPK konzentrier-

kantenpräparation von Mikrofräsern werden

im Vergleich zu kommerziell verfügbaren

sätze verfolgt: zum einen die Optimierung

zum Konus entstehen. Diese Spannungs-

ten sich deshalb auf den Werkzeugver-

in einem aktuellen Forschungsvorhaben die

Mikrofräsern aus Feinstkornhartmetall eine

Ihr Ansprechpartner

der Makro- und Mikrogeometrie von Hart-

spitzen führen dann zu plötzlich auftreten-

schleiß an den Schneidkanten. Dazu zählte

Verfahren Trockenstrahlspanen, Magnet­

enorm gesteigerte Verschleißbeständigkeit

Dr.-Ing. Armin Löwenstein

metallwerkzeugen und zum anderen der

dem Werkzeugbruch. Die Untersuchungen

z. B. die gezielte Schneidkantenpräparation

finishing und Bürsten mit dem Tauchgleit-

aufweisen. Die Aluminiumlegierung AlMgSi1

Telefon: +49 30 39006-410

Einsatz alternativer und extrem verschleiß-

ergaben außerdem, dass bei den optimier-

von Mikrofräsern mittels Tauchgleitläppen.

läppen verglichen.

wird häufig als Formwerkstoff für den Pro-

armin.loewenstein@ipk.fraunhofer.de

9

Forschung und Entwicklung

10

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik

Präzise Formeinsätze für die Zahnmedizin

310 μm

Ein Forschungsschwerpunkt des Anwendungszentrums Mikroproduktionstechnik AMP ist die Miniaturisierung und Entwicklung von medizintechnischen Produkten

a) Elektrode (Seitenansicht)

130 μm

130 μm

b) Elektrode (Draufsicht)

120 μm

und Komponenten. Dafür erforschen die Wissenschaftler u. a. die Prozesskette zur Herstellung präziser Formeinsätze für Dentalprodukte. Und das mit internati-

310 µm

onalem Erfolg: Gemeinsam mit dem nationalen Dienst für industrielle Ausbildung

130 µm

Brasiliens (SENAI), dem SENAI Netzwerk für Formen- und Werkzeugbau sowie der Brazilian Association of Tooling Industry (Associação Brasileira da Indústria de

500 µm

500 µm

Ferramentais – ABINFER) qualifizierten sie unterschiedliche Prozessketten für die

130 µm

120 µm

wirtschaftliche Herstellung von provisorischem Zahnersatz und entwickelten ein Werkzeugelektroden aus Kupfer (links: Seitenansicht, rechts: Draufsicht)

kombiniertes Mikrospritzgussverfahren zur Herstellung von zahnmedizinischen

c) Kavität in Formenstahl (Draufsicht)

Einweg-Applikatoren.

A

3,01 x0.4

M2 3

3,5

5 A

,2

R0

trodenwerkstoff gegenüber der Fräsbearbei-

30°

60°

3 5

Ort verfügbaren Maschinentechnik wurden den brasilianischen Projektpartnern dennoch

+0,03 5 0

±0,0 5 4,2

Dental Provisional Abutments

Der Erfolg medizinischer Einwegprodukte, ACABAMENTO:

Polido

die in der Regel mit NOME

ASSINATURA

DATA

30/04/13

VERIF.

Pedro Aguilera

30/04/13

APROV.

Pedro Aguilera

QUALID

DEBUR AND BREAK SHARP EDGES

►►Mikroapplikatoren für die Zahnmedizin

setzen des eigentlichen Zahnersatzes im

den im Folgenden auf ein zweites Produkt-

Kopfbereich durch die Mikrosenkerosion

zierung von Mikroformen, bis hin zum

Mund des Patienten verbleiben. Um die an

beispiel übertragen – die Dental Disposable

und im Griffbereich durch das Mikrofräsen

Spritzgießen, zur Verfügung und unterstüt-

gig von deren mechanischen Eigenschaften,

diesen provisorischen Zahnersatz gestellten

Sticks. Diese Einweg-Applikatoren werden

gefertigt wird. Zur Herstellung der komple-

zen vor Ort bei der Implementierung der

wie z. B. Härte und E-Modul. Darüber hin-

Anforderungen zu gewährleisten, sind Maß-

für das schnelle Auftragen von Materia-

xen Kupfersenkelektrode für den Kopfbe-

Technologien in verschiedene Maschinen-

aus können mit EDM geometrisch komplexe

toleranzen von bis zu fünf Mikrometern ein-

lien im schwer zugänglichen Mund-Kiefer-

reich wurde eine weitere Fertigungsstrategie

systeme. SENAI selbst kann auf diese Weise

Konturen und Freiformflächen mit höchster

zuhalten. Im Rahmen des Projekts verglichen

Bereich benötigt und weisen ebenfalls Struk-

entwickelt, welche die Mikrofräsbearbeitung

Industriepartner und -kunden in Brasilien

Präzision hergestellt werden. Die Fraunho-

die Fraunhofer-Experten die Fertigungstech-

turen und Toleranzen im Mikrometerbereich

mit der Drahterosion kombiniert. Dadurch ist

mit modernsten Mikroproduktionstechno-

fer-Wissenschaftler konzentrieren sich des-

nologien Mikrofräsen und Mikrosenkero-

auf. Eine zusätzliche Herausforderung lag

es gelungen, den Vorgang der Senkerosion

logien versorgen.

REVISÃO

01

auf die Konstruktion und das Design

sion zur Herstellung von Formeinsätzen aus

hier in der Zusammensetzung der Dental

auf zwei Bearbeitungsschritte zu reduzieren

von EDM-Werkzeugen, die Optimierung der

rostfreiem Edelstahl Böhler M340 Isoplast

Disposable Sticks aus zwei unterschiedli-

und die Fertigungskosten zur Herstellung des Spritzgusswerkzeugs zu verringern.

0203.3520

hergestellt werden, beruht auf einem redu-

Messverfahren zur Herstellung und Qualifi-

Verfahren ermöglicht die Bearbeitung von

Mikrospritzgusstechno- FGM halb TÍTULO:

prozess, bei dem die Spritzgussform im

elektrisch leitfähigen Werkstoffen unabhän-

NÃO MUDAR A ESCALA DO DESENHO

logien aus unterschiedlichen Kunststoffen

Jean Carlos

MANUF.

Gefertigte Kavität in Formenstahl (Draufsicht)

Die erarbeiteten Fertigungsstrategien wur-

SEÇÃO A-A

DES.

beide Technologien zur Verfügung gestellt.

Mikroform für die Dental Disposable Sticks

1,80

SE NÃO ESPECIFICADO: DIMENSÕES EM MILÍMETROS ACABAM. SUPERFÍCIE: TOLERÂNCIAS: LINEAR: ±0.1 ANGULAR: ±1º

739 µm

tal Provisional Abutments. Aufgrund der vor

0,5

+0,05 3,5 0

3° ±0,25°

743 µm

Herstellung der Spritzgussformen für Den-

9,79

2

4,79

sche Formen und Oberflächengüten bei der

±0,0

R0,4

+0,02 2,53 0

226 µm

tung durchgesetzt. Sie erzielte bessere koni-

Fertigungstechniken und Messverfahren

(54 HRC). Dabei wurden die Grenzen beider

chen Werkstoffen. Der Haltegriff besteht

Peek zierten Gewicht des Endprodukts und einem

A4 zur prozesssicheren Herstellung von Mik-

Verfahren im Hinblick auf die zu erreichende

aus Polyetheretherketon (PEEK), der Kopf

geringen Energie- und Werkstoffverbrauch.

roformeinsätzen sowie CFD-Simulationen

Bauteilgenauigkeit, Oberflächenqualität und

aus thermoplastischem Polymer mit filigra-

Zukünftig konzentrieren sich die AMP-

Ihre Ansprechpartner

Entscheidend für die Präzision medizintech-

des Mikrospritzverfahrens.

Fertigungsgeschwindigkeit in technologi-

nen Strukturierungen zur maximalen Auf-

Experten auf die Entwicklung von Strategien

David Carlos Domingos

schen Untersuchungen analysiert. Auf dieser

nahme von Flüssigkeiten.

30/04/13

MATERIAL:

PESO:

DES. Nº

ESCALA:10:1

FOLHA 1 DE 1

nischer Spritzgussreplikationen sind u. a. die Form- und Maßtoleranzen der verwendeten

►► Provisorischer Zahnersatz

Basis wurden anschließend verschiedene Fer-

zur effizienten Verknüpfung unterschiedli-

Telefon: +49 30 39006-413

cher Fertigungsverfahren zur Reduzierung

david.carlos.domingos@ipk.fraunhofer.de

Formeinsätze. Eine Schlüsseltechnologie ist

Dental Provisional Abutments sind aus Poly-

tigungsstrategien erarbeitet. Im direkten Ver-

Die Fraunhofer-Wissenschaftler entschieden

von Fertigungskosten. Ihrem brasilianischen

Tassilo-Maria Schimmelpfennig

hierfür das funkenerosive Senken oder Elec-

etheretherketon (PEEK) gefertigte Dental-

gleich dieser Fertigungsstrategien hat sich

sich bei der Herstellung der Dental Disposa-

Projektpartner SENAI stellen sie das gesamte

Telefon: +49 30 39006-416

trical Discharge Machining (EDM). Dieses

produkte, die vorübergehend bis zum Ein-

die Mikrofunkenerosion mit Kupfer als Elek-

ble Sticks für einen zweistufigen Spritzguss­

Spektrum an Fertigungstechnologien und

tassilo.schimmelpfennig@ipk.fraunhofer.de

11

12

Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik

Automatisierung in der Mikroproduktion Mit Hilfe von Automatisierungstechnik kann der hohe manuelle Anteil bei mehrstufigen Prozessketten in der Mikroproduktion reduziert werden. Dadurch können Hersteller die Effizienz ihrer Fertigung steigern und ihre Konkurrenzfähigkeit im nationalen und internationalen Wettbewerb am Hochlohnstandort Deutschland sichern. Vor allem die Handhabungstechnik gewährleistet in Kombination mit geeigneten Spannsystemen die Bauteilgenauigkeit bei mehrstufigen Fertigungsprozessen und kann zur präzisen Positionierung der Werkstücke eingesetzt werden.

Zum anderen erweitern Messtechnik sowie intelligente Auswertealgorithmen die Fähigkeiten einer Werkzeugmaschine. Wissenschaftler des AMP entwickeln aktuell in zwei Forschungsprojekten Automatisierungsstrategien für unterschiedliche Mikroproduktionsaufgaben.

►►in-Situ-Monitoring für adaptive Schneidkantenpräparation

Architektur des im Rahmen des Projekts WeiMA entwickelten Unterstützungssystems

riums für Wirtschaft und Energie (BMWI)

zeugen mit definierter Schneide eingesetzt.

in die Maschine ein- und nach der Bearbei-

eine automatisierte Verkettung von Werk-

Projekt »WeiMA« aufgebaute Verkettung

geförderten Projekts wurde zusammen mit

Der entwickelte Maschinenprototyp basiert

tung ausgespannt. Anschließend werden

zeugmaschinen ermöglicht. Hierbei steht

von Werkzeugmaschinen durch ein entspre-

Durch die automatisierte messtechnische

der Firma Otec Präzisionsfinish ein auf dem

auf einer miniaturisierten Streamfinishanlage

sie in einer Reinigungsstation mit Druckluft

die möglichst umfassende Integration von

chendes Messsystem für die Überprüfung

Erfassung von Form- und Oberflächenkenn-

Streamfinishing basierendes Maschinenkon-

vom Typ SF Compact der Firma Otec, welche

von Verfahrensmittelrückständen gesäu-

Maschinendaten in die Serviceprozesse im

gefertigter Bauteilgeometrien zu erweitern.

werten bearbeiteter Werkstücke kann eine

zept entwickelt, welches die automatisierte

mit einem 6-Achs-Knickarmroboter LR Mate

bert und durch den Roboter zum Messgerät

Vordergrund, um die Effizienz und Quali-

Durch die Kombination und Weiterführung

durchgängige Qualitätskontrolle realisiert

Werkstückpräparation und messtechnische

200iC der Firma Fanuc Robotics Deutschland

positioniert. Die Kantenfindung und präzise

tät korrektiver Instandhaltungsprozesse zu

beider Technologien soll außerdem die

werden. Auf der Grundlage einer Prozess-

Erfassung ermöglicht. Das Streamfinishing

und einem optischen Messgerät vom Typ

Ausrichtung zum Messgerät erfolgt durch

verbessern. Die Möglichkeit, vom Hersteller

Nachbearbeitung von Bauteilen verbessert

analyse und der Kenntnis der signifikanten

kann dem Verfahren Tauchgleitläppen

IF-SensorR25 der Firma Alicona Imaging

eine 2D-Bildauswertung der in dem Mess-

angefertigte Serviceprozessmodelle automa-

werden. So könnten anhand von erfassten

Prozessparameter kann darüber hinaus eine

zugeordnet werden und wird neben dem

erweitert wurde.

gerät integrierten Kamera. Mit dem Mess-

tisiert in Handlungsanweisungen auf einem

Abweichungen am Werkstück nach einer

automatisierte Nachbearbeitung erfolgen.

Polieren und Entgraten von Werkstücken,

Innerhalb eines vom Zentralen Innovations-

z. B. Nockenwellen oder Getriebeteilen, zur

In dem automatisierten Maschinenprototyp

programm Mittelstand des Bundesministe-

Schneidkantenpräparation von Schaftwerk-

werden die Werkstücke durch den Roboter

SF Compact mit integrierter optischer Messtechnik zur automatisierten Qualitätskontrolle

gerät werden dann die wichtigen Zielgrö-

mobilen Servicegerät zu überführen, dient

Bearbeitung automatisiert Strategien für

ßen wie Schneidkantenradius und K-Faktor

der Strukturierung und Unterstützung von

notwendige Korrekturen abgeleitet werden.

erfasst. Durch einen Soll-Ist-Vergleich und

Wartungsprozessen an der Anlage. Der Ser-

Eine direkte Kompensation wäre hier z. B.

die automatisierte Einstellung der zur Nach-

vicetechniker wird so Schritt für Schritt in

die Nachbearbeitung des Bauteils durch die

bearbeitung erforderlichen Prozessparame-

Abhängigkeit des aktuellen Maschinenzu-

Werkzeugmaschine mittels eines dynamisch

ter anhand eines Regressionsmodells kann

stands durch den Prozess geleitet. Die Arbei-

auf Basis der gemessenen Abweichungen

anschließend das Werkstück gezielt nach-

ten an der Anlage werden auf diese Weise

generierten NC-Codes.

bearbeitet und beispielsweise ein geforder-

automatisch dokumentiert und stehen dem

ter Schneidkantenradius hergestellt werden.

Hersteller als wichtiges Feedback transparent zur Verfügung.

►►Unterstützung von Serviceprozessen

►►Bessere Nachbearbeitung

Ein anderer Aspekt der Automatisierungs-

Die AMP-Experten wollen zukünftig den

technik wird im Rahmen des vom Bundes-

Anwendungsbereich der SF Compact mit

ministerium für Bildung und Forschung

integrierter optischer Messtechnik erweitern

(BMBF) geförderten Projekts »WeiMA«

und für neue Werkstücke wie Gewindeboh-

betrachtet. Hier entwickelten die Fraun-

rer oder Nockenwellen anpassen und testen.

hofer-Wissenschaftler in Zusammenarbeit

Auf diese Weise soll das Spektrum bearbeit-

mit den Firmen Zimmer und Kreim sowie

barer Bauteile und damit die Flexibilität der

Innosoft eine IT-Architektur zur Unterstüt-

Anlage erhöht werden. Auch bei automati-

Ihr Ansprechpartner

zung von Serviceprozessen an Maschinen

sierten Prozessketten bietet die Integration

Niels Raue

und Anlagen. Implementiert wurde sie an

von Messtechnik ein großes Potenzial zur

Telefon: +49 30 39006-419

dem Handhabungssystem Chameleon, das

Prozessoptimierung. So ist geplant, die im

raue@iwf.tu-berlin.de

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Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik

Mikromesstechnik für höchste Ansprüche Die stetig steigenden Anforderungen an neue Produkte hinsichtlich ihrer Sicherheit, Funktions- und Leistungsfähigkeit sowie Nachhaltigkeit erfordern zunehmend den Einsatz hochpräziser Fertigungsmesstechnik als Instrument der Qualitätssicherung. Trends wie die Miniaturisierung von Bauteilen oder die Zunahme der Bauteilkomplexität durch Integralbauweise zur Reduzierung des Montageaufwands verstärken den Bedarf an innovativen Prüfmethoden. Das Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP am Fraunhofer IPK verfügt über langjährige Erfahrungen in der Anwendung, Entwicklung und Maschinenintegration von Mikromesstechnik. Neben hochauflösenden optischen und taktilen Messverfahren gehören die industrielle Computertomographie zur zerstörungsfreien Prüfung

3D CT-Aufnahme eines Arduino Due Mikrocontroller

von Bauteilen sowie die Lichtmikroskopie im Bereich der Biotechnologie, Medi-

Spannprinzip der flexiblen Aufnahmevorrichtung X-GRIP MINI M des Herstellers Matrix Spannsysteme und Produktionsautomatisierung (Foto: Matrix GmbH)

zintechnik und Materialanalyse zu den Kernkompetenzen des AMP. Nachweis der Erbinformation, der Darstel-

computertomographische Prüfverfahren

deshalb eine adaptive Messunterstützung

umfangreicher Parameterstudien und der

lung bestimmter Mikroorganismenklassen

kombiniert. Die Anwendung der industriel-

zur Automatisierung des Einrichtprozesses

anschließenden messtechnischen Charak-

sowie der Synthese spezifischer intrazellu-

len Computertomographie (CT) innerhalb

bei der industriellen Computertomographie.

terisierung der Fräswerkzeuge wurden opti-

lärer fluoreszierender Produkte bis hin zu

dieser Prozesskette ermöglicht die zerstö-

Dafür nutzen sie ein Röntgen-CT des Typs

male Präparations- und Bearbeitungspara-

komplexen Darstellungen und Charakteri-

rungsfreie und dreidimensionale Erfassung

Metrotom 800 von Carl Zeiss IMT und ver-

meter für verschiedene Anwendungsfälle

sierungen von Biofilmen. Neben der biolo-

der inneren Strukturen elektronischer Kom-

binden eine wissensbasierte Aufnahmepara-

bestimmt. So konnte bei der Bearbeitung

gischen Forschung werden auch Material-

ponenten. Aufgrund der hohen Komplexität

meterauswahl mit einer durchstrahlungsfä-

von INCONEL 738 LC mit Kugelkopffräsern

studien durchgeführt.

dieses Prüfverfahrens wurden innerhalb des

higen und flexiblen Aufnahmevorrichtung

Verbundprojekts unter anderem der Einfluss

sowie industrieller Bildverarbeitung auf der

Rautiefe in der Spannut ermittelt. Anhand

die Werkzeug- und Maschinenbelastung dank präparierter Schneidkanten redu-

►►Computertomographie

der Aufnahmeparameter auf die Bildquali-

Basis optischer Sensoren. Durch die Integ-

ziert werden. Die Axialkraft sank um bis zu

für die Instandhaltung

tät untersucht und Aufnahmestrategien zur

ration des Systems wird eine Reduzierung

elektronischer Komponenten

optimalen Digitalisierung entwickelt.

der Messunsicherheit bei gleichzeitiger Erhö-

25 Prozent, das Schnittmoment sogar um bis zu 43 Prozent.

Die Instandhaltung und Reparatur von lang-

►►Lichtmikroskopie

und Verfügbarkeit von elektronischen Kom-

lebigen Gütern wird durch die Anfälligkeit

in der zellfreien Biotechnologie

AxioImager.M2m der Firma Carl Zeiss IMT

Ein wichtiges Arbeitsmittel zur Beantwor-

►►Bessere Werkzeuge

ponenten erschwert oder sogar verhindert.

hung der Flexibilität erreicht.

►►Adaptive Messunterstützung für die industrielle

►►Ausblick

Computertomographie

Zukünftig streben die AMP-Experten eine

Jedoch ist in Branchen mit hohen Sicher-

Eine Prüfmethode, die es ermöglicht, sowohl

stärkere Verknüpfung von Fertigungstechnik

der Gasturbinenindustrie. Für die messtech-

tung biologisch-technischer Fragestellun-

heitsanforderungen wie beispielsweise der

außen- als auch innenliegende Funktions-

und Fertigungsmesstechnik an. Hierzu sind

nische Erfassung der Fräswerkzeuge wurden

gen, denen am AMP die Arbeitsgruppe

Verkehrsindustrie eine Instandhaltung von

und Geometriemerkmale dreidimensional

Entwicklungen im Bereich CAx /CMM-

Wie gut ein Fertigungsprozess ist, zeigt sich

mit dem Messgerät Helicheck der Firma Wal-

»Produktionstechnik für die Biotechno-

elektronischen Komponenten aufgrund

zerstörungsfrei zu messen, ist die industrielle

Anbindung, Informationsmodelle und Kom-

an der Bewertung vorab definierter Merk-

ter Drall- und Spanwinkel, erster und zwei-

logie« nachgeht, ist die Lichtmikrosko-

hoher Anforderungen hinsichtlich ihrer

Computertomographie. Bislang erfordert ihr

munikationsstandards in der Produktion

male am Werkstück oder am Werkzeug. Die

ter Freiwinkel sowie Fasenbreite und Durch-

pie. In dem vom Bundesministerium für

Zulassungsverfahren notwendig. Kon-

Einsatz als zerstörungsfreie Prüfmethode in

geplant. Außerdem wollen sie die Messun-

Oberflächengüte ist z. B. ein Indikator für

messer in zwei Ebenen bestimmt. Für die

Bildung und Forschung (BMBF) geför-

ventionelle Instandhaltungsprozesse von

der fertigungsbegleitenden Qualitätssiche-

sicherheit, welche die Qualität eines Mess-

den Werkzeugverschleiß, welcher wiederum

Oberflächencharakterisierung in der Span-

derten Projekt »Zellfreie Biotechnologie«

bestückten Leiterplatten werden bislang

rung einen hohen manuellen Aufwand ent-

ergebnisses beschreibt und damit der Ver-

Rückschlüsse auf die Qualität der gewähl-

nut und für die messtechnische Analyse des

konnten die Wissenschaftler mit einem

mit hohem manuellem Aufwand durchge-

lang der gesamten Messprozesskette. Vor

gleichbarkeit von Messergebnissen dient,

ten Prozessparameter erlaubt. In einem

Schneidkantenradius wurde ein Messgerät

AxioImager.M2m von Carl Zeiss IMT die

führt und können vor allem bei mehrlagigen

allem das Fixieren und Ausrichten der Mess-

signifikant reduzieren.

vom Bundesministerium für Wirtschaft und

vom Typ InfiniteFocus der Firma Alicona ver-

zellfreie Produktion eines fluoreszierenden

Leiterplatten nicht zerstörungsfrei geprüft

objekte wird durch Bedienpersonal durchge-

dank optischer Messverfahren

Energie (BMWi) geförderten Verbundpro-

wendet. Dieses optische Messsystem basiert

Proteins in eigens gefertigten mikroflui-

werden. In einem vom BMWi geförderten

führt und stellt einen aufwändigen Prozess

jekt optimierten die Fraunhofer-Experten

auf dem Verfahren der Fokusvariation. Zur

dischen Strukturen nachweisen. Ein wei-

Verbundprojekt zur Instandhaltung elekt-

sowie eine häufige Fehlerquelle dar. Zusam-

Ihr Ansprechpartner

gemeinsam mit dem Werkzeughersteller

Bestimmung der Oberflächenrauheit wurde

teres Aufgabenfeld ist die Detektion von

ronischer Komponenten wurde deshalb am

men mit den Unternehmen Matrix Spann-

Nikolas Sawczyn

Sommertools Werkzeuge für die Bearbei-

der arithmetische Mittenrauwert, der quad-

Mikroorganismen in technischen Fluiden.

Fraunhofer IPK eine innovative Prozesskette

systeme und Produktionsautomatisierung

Telefon: +49 30 39006-414

tung schwer zerspanbarer Werkstoffe aus

ratische Mittenrauwert und die gemittelte

Hier reicht das Anwendungsspektrum vom

entwickelt, die elektrische, optische und

sowie In-Situ entwickeln die Wissenschaftler

sawczyn@iwf.tu-berlin.de

15

16

Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik

Nachhaltige Kunststoffe – Produkte aus bioabbaubaren Polymeren Die Herstellung und Verarbeitung von Kunststoffen stellt einen wichtigen europäischen Wirtschaftszweig dar. Im globalen Vergleich nimmt Europa den zweiten Platz der kunststoffproduzierenden Nationen ein und generiert einen jährlichen Exportüberschuss von über 18 Milliarden Euro. Innerhalb der Europäischen Union besitzt Deutschland eine herausragende Position: Ein Viertel des Kunststoffes wird hier verarbeitet. Ein Großteil davon wird für die Herstellung von kurzlebigen Verpackungen eingesetzt. Im europäischen Kontext werden derzeit drei Viertel der Kunststoffabfälle entweder gar nicht oder nur energetisch recycelt und sind demzufolge als hochgradig umweltbelastend einzustufen. Die Europäische Kommission definierte daher das Ziel, bis 2025 nahezu alle anfallenden Kunststoffabfälle einem nachhaltigen Recyclingprozess zuzuführen. Am Fraunhofer IPK wurde dieses Ziel in der Arbeitsgruppe Produktionstechnik für die Biotechnologie aufgegriffen und in Form von abbaubaren Biopolymeren, aus biogenen Reststoffen und mit einer natürlichen Degradation, weitergedacht.

►►Biotechnologie trifft

Abbaubedingungen in industriellen Kom-

aten können allerdings nicht nur als Verpa-

Kunststofftechnik

postanlagen gebunden. So können Kunst-

ckungsmaterial verwendet werden. Auch

Die Bioproduktion des Kunststoffs beruht

stoffabfälle vermieden werden, insbeson-

technische und hochwertige Kunststoff-

auf einem vollständig biotechnologischen

dere im Hinblick auf Produkte mit geringer

produkte mit definiertem Produktlebens-

Syntheseprozess der Polymere durch Mik-

Lebensdauer. Die entwickelten Biopoly-

zyklus können damit hergestellt werden.

roorganismen. Dazu werden biogene

mere auf der Basis von Polyhydroxyalkano-

Solche Produkte müssen hohe qualitative

Reststoffe, etwa Abfallfette, in technisch nutzbare Polyester umgesetzt. Molekular-

Mittels Pikosekundenlaser abtragend mikrostrukturierte PGLA-Probe

Versuchsanlage auf Basis einer Battenfeld Microsystem 50 Mikrospritzgussanlage

genetisch modifizierte Mikroorganismen

Ansprüche erfüllen. Um den Anforderun-

konnten die beteiligten Biotechnologen

ermöglicht das Institut den Transfer aktuells-

dienen dabei als Biokatalysatoren. Es ent-

gen an Form- und Lagetoleranzen, Ober-

die Werkstoffeigenschaften weiter anpas-

ter produktionstechnologischer Entwicklun-

steht aber keine Konkurrenz zur Lebens-

flächenqualität oder Reproduzierbarkeit zu

sen und modifizieren. Damit wurde die Vor-

gen in innovative medizinische Applikationen.

mittelindustrie, da biogene Reststoffe als

genügen, sind hochspezialisierte Replika-

aussetzung für eine replikative Verarbeitung

Die hier beschriebenen Anwendungsfälle

Substrat eingesetzt werden. Mit Hilfe che-

tionsprozesse notwendig. Um den Werk-

und Anwendung geschaffen.

stehen exemplarisch für Innovationsfelder

mischer Reinigungsprozesse und einer

stoffeigenschaften zum Beispiel hinsichtlich

umfangreichen Werkstoffoptimierung ent-

der Duktilität gerecht zu werden, müssen

►►Medizinische Anwendungen

neuartiger Biopolymere zur Optimierung des

wickelte die Arbeitsgruppe eine neuartige

Plastifizierungs- und Verarbeitungsparame-

In einem weiteren Projekt werden Techno-

Produktlebenszyklus von Kunststoffproduk-

mit wachsender Bedeutung: den Einsatz

Werkstoff­familie, die den Anforderungen

ter angepasst werden. Darüber hinaus ent-

logien zur Be- und Verarbeitung von medi-

ten des täglichen Lebens und die Entwick-

an technische Kunststoffe entspricht. Die

wickelt die Arbeitsgruppe Werkzeug- und

zinisch relevanten Polyester wie beispiels-

lung von Fertigungsverfahren zur Verarbei-

Wissenschaftler konnten die erdölbasierten

Prozesstechnologien, welche aktuelle Verar-

weise Poly (DL-lactide-co-glycolide)

tung von abbaubaren Polymeren für

Synthesebestandteile komplett ersetzen und

beitungstrends wie Variothermspritzgießen

entwickelt. Diese werden innerhalb kürzester

medizinische Anwendungen.

verfolgten dann das Ziel, einen umweltver-

oder Spritzprägen auf die Verarbeitung von

Zeit im Körper abgebaut und ermöglichen

träglichen Recyclingprozess zu ermöglichen.

neuartigen Biopolymeren anwenden. Die

somit völlig neuartige Anwendungen im

hierfür eingesetzte Maschinentechnik muss

Hinblick auf Kurzzeitimplantate. Im beson-

►►Natürliches Recycling

deutlich präziser als handelsübliche Spritz-

deren Fokus befinden sich Technologien zur

Die entwickelten Kunststoffe werden nicht

gusssysteme sein. Die Maschinenkomponen-

Erzeugung von Mikrostrukturen mit Hilfe

nur durch Mikroorganismen vollständig syn-

ten werden auch kaum elektrisch beheizt,

abtragender oder urformender Fertigungs-

Ihr Ansprechpartner

thetisiert, sie können auch durch natürlich

wie sonst üblich. Indem mit verschiedenen

prozesse. Das Fraunhofer IPK kooperiert

Christoph Hein

vorkommende Mikroorganismen abgebaut

molekularen Zusammensetzungen und Auf-

dabei eng mit Forschungspartnern, die im

Telefon: +49 30 39006-405

werden. Dabei sind sie nicht an spezifische

reinigungsprozessen experimentiert wurde,

Bereich der Humanmedizin aktiv sind. Somit

christoph.hein@ipk.fraunhofer.de

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18

Forschung und Entwicklung

FUTUR 2/2015

Mikroproduktionstechnik

Mikroproduktion meets Biotechnologie Am Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP des Fraunhofer IPK beschäftigt sich seit fünf Jahren die Arbeitsgruppe Produktionstechnik für die Biotechnologie mit der Verknüpfung von mikroproduktionstechnischen Themen, die eine Anwendung in der Biotechnologie finden. Oder anders gesagt: mit biotechnologischen Fragestellungen, die eine produktionstechnische Lösung benötigen.

Die Biotechnologie ist laut OECD-Definition eine Anwendung von Wissenschaft und Technik auf biologische Systeme zur Herstellung von Gütern und zur Bereitstellung von Dienstleistungen. Sie zählt damit nach wie vor zu jenen Schlüssel-

Mikrofluidikkanäle zur fluiddynamischen Abtrennung von Blutplasma

technologien, die als Wachstumsmotor und als nachhaltige Produktionsweise

Blutplasmaseparator im Versuchsbetrieb

besondere Förderung durch die Hightech-Strategie der Bundesregierung erfahren.

Deutsche Biotechnologie-Unternehmen

unterschiedliche Herangehensweisen und

Kollegen aus der Biotechnologie getestet

►►Mikrobiologie technischer Fluide

die eingesetzten Biozide schützt. Es ist also

haben ihre Schwerpunkte in der Gesund-

Lösungswege zu verstehen und gewinnbrin-

und die Qualität des separierten Blutplasmas

Etwas anders ausgerichtet ist ein drit-

meist nur ein Teil der aus dem Biofilm gelös-

heits- und Medizinbranche, der industriel-

gend einzusetzen. Die Biotechnologen lern-

ermittelt werden. In einem weiteren Schritt

tes Thema, mit dem sich die Gruppe von

ten Bakterien, der mit den herkömmlichen

len Biotechnologie und in biotechnologisch

ten, ihre Aufgabenstellungen so zu formulie-

wird daran gearbeitet, den Herstellungspro-

Anfang an beschäftigt hat. Im Fokus steht

Tests ermittelt werden kann. Es besteht

orientierten Dienstleistungsunternehmen.

ren, dass sie von den Fertigungstechnologen

zess auf den Spritzguss und eine mögliche

die mikrobielle Kontamination von techni-

daher ein dringender Handlungsbedarf, die

Die industrielle Biotechnologie stellt bioba-

umgesetzt werden konnten. Dazu müssen

Serienfertigung zu adaptieren.

schen Fluiden, wie Schmierstoffen, Farben

Reinigung von Kühlschmierkreisläufen und

oder Lacken. Besonders wichtig sind hier -behältern zu optimieren, die mikrobiologi-

sierte Produkte in großen Maßstäben her.

sie genaue Maße und Parameter vorgeben.

Dazu zählen Enzyme, Vitamine, Fein- und

Andererseits lernten die Fertigungstechnolo-

Bulkchemikalien, Wirkstoffe für Kosmetika,

gen, dass nicht alle Einflussgrößen bei einem

In der industriellen Biotechnologie verbleiben

Behälter und Kreisläufe in den vergange-

von Biofilmen anzupassen und, in einem

Nahrungsmittelzusatzstoffe und organische

biologischen Experiment voraussehbar sind,

die gewünschten Syntheseprodukte häufig

nen Jahren ausführlich untersucht und Kon-

nächsten Schritt, die Behälter und Leitungen

Säuren wie Zitronen- oder Milchsäure. In der

da biologische Systeme viel zu komplex sind.

Medizin- und Gesundheitsbranche konzen-

Die Stärke der Gruppe liegt gerade darin,

trieren sich die biotechnologischen For-

dieses Wissen zu kombinieren und in den

Diese Schritte werden als Downstream-Pro-

lungsmöglichkeiten ab, um das Wachstum

schungs- und Entwicklungsaufgaben zum

Projekten umzusetzen.

zesse zusammengefasst. Derzeit fallen etwa

der Mikroorganismen mit seinen negati-

►►Effektive Zellaufschlussverfahren

5 µm

wasserbasierte Kühlschmierstoffe, deren

in den Zellen, so dass diese aufgeschlossen

taminationsursachen ermittelt wurden. Aus

so auszulegen, dass eine Biofilmbildung

und die Produkte isoliert werden müssen.

diesen Ergebnissen leiten die Forscher Hand-

erschwert wird.

70 Prozent der Kosten biotechnologischer

ven Folgen zu vermeiden. Hier stehen also

Als sehr gutes Beispiel erweist sich das der-

Prozesse im Downstream an. Die Arbeits-

zunächst die Mikroorganismen und nicht die

heiten oder auf die Herstellung von minia-

zeit bearbeitete Projekt zur Blutplasma­

gruppe untersucht deshalb einen effiziente-

Mikrostrukturen im Vordergrund.

turisierten Zellmodellen für die Entwicklung

separation. Eine schnelle und qualitativ

ren Einsatz der Hochdruckhomogenisation

Beispiel auf diagnostische Verfahren zur molekulargenetischen Detektion von Krank-

und Austestung von neuen Impfstoffen und

hochwertige Separation des Plasmas vom

als mechanischem Zellaufschlussverfahren.

Wasserbasierte Kühlschmierstoffe werden

Arzneimitteln. Auch die Verbindung von Bio-

Vollblut wird für verschiedene innovative

Unter anderem wird derzeit ein Prototyp

regelmäßig auf die Anwesenheit von Bak-

technologie und Medizintechnik, zum Bei-

und nicht-invasive Diagnosemethoden

weiterentwickelt, der es ermöglichen soll

terien untersucht. Bei einer zu hohen Kon-

spiel bei der Funktionalisierung von Implan-

benötigt. Die Untersuchung von Blutplasma,

die einwirkende Aufschlusskraft individuell

zentration werden Biozide nachdosiert oder

tatoberflächen, ist hier ein wichtiges Thema.

auch als »liquid biopsy« bezeichnet, erhöht

anzupassen. Hierbei werden vor allem Mög-

der Kühlschmierstoff wird durch einen

lichkeiten in der Änderung der Prozessfüh-

neuen ersetzt. Die Langzeituntersuchungen

die Sensitivität in der Tumor- und Posttrans-

►►Innovative Diagnosemethoden

plantationsdiagnostik und umgeht die Ent-

Zunächst galt es in der Arbeitsgruppe Pro-

nahme von Zellgewebe unter anderem auch

5 µm

Fluoreszenzmikroskopische Bilder von Bakterien mit unterschiedlichen Farbstoffen

sche Überprüfung an das Vorhandensein

rung betrachtet. Auch kleinste Änderungen

in der Arbeitsgruppe ergaben allerdings,

in der Geometrie und den Oberflächen der

dass nur ein Bruchteil der Bakterien in der

duktionstechnik für die Biotechnologie, in

in der pränatalen Diagnostik. Das Ziel des

Rahmenbedingungen festgelegt. Die For-

Ventile können den Aufschluss effizienter

Flüssigkeit selbst vorhanden ist. Die meisten

der sowohl Biotechnologen als auch Ferti-

Vorhabens ist die Optimierung und Herstel-

scher entwarfen die notwendigen mikro-

gestalten und Verschleiß an den Ventilen

Bakterien befinden sich auf den Innenwän-

gungstechnologen arbeiten, eine gemein-

lung einer mikrofluidischen Separationsme-

fluidischen Strukturen für eine erfolgreiche

verhindern. Neue Entwicklungen werden

den der Behälter und Zuleitungen. Dort bil-

same Sprache zu finden. Die Wissenschaftler

thode für die Gewinnung von Blutplasma

Trennung und testeten eine Prozesskette zur

dann sofort getestet und können zum Bei-

det sich ein Biofilm, der wie ein zäher

Ihre Ansprechpartnerin

loteten Themenfelder aus, die interdiszip-

als point-of-care Separationsmodul. Dafür

Herstellung der Strukturen über Lithogra-

spiel für die Gewinnung von Zell-Lysaten für

Schleim auf den Oberflächen sitzt, schlecht

Dr.-Ing. Anja Spielvogel

linär bearbeitet werden können. Für das

wurden zunächst zusammen mit den Bio-

phie und Galvanik. Die so erfolgreich herge-

die zellfreie Proteinsynthese oder die Isola-

durch Reinigung zu entfernen ist und zusätz-

Tel.: +49 30 39006-403

gemeinsame Verständnis war es wichtig,

technologen und medizinischen Anwendern

stellten Prüfmuster konnten direkt von den

tion von Bioplastik-Granulaten aus R. eutro-

lich die Bakterien vor der Abtötung durch

anja.spielvogel@ipk.fraunhofer.de

pha eingesetzt werden.

19

20

Interview

FUTUR 2/2015

Präzisionskunststoffteile für Automotive, Medizintechnik und Elektrotechnik Die Kunststoffindustrie rangiert mit einem Jahresumsatz von rund 59 Milliarden Euro auf dem neunten Platz der wichtigsten Industriebranchen Deutschlands. Mit circa 311 000 Beschäftigten in über 2 866 Betrieben ist sie vorwiegend mittelständisch geprägt. FUTUR sprach mit Mario Cuba, Geschäftsführer des Familienunternehmens Cuba Kunststoffverarbeitung, über Faszination und Erfolg moderner Mikrospritzgusstechnologien.

FUTUR: Ihre Firma ist auf den Spritzguss

Kenntnissen, langjährigen Erfahrungen und

und Dienstleistungen an erster Stelle. In Zei-

deren Einhaltung, die die Faszination Fein-

aufgebaut. Die Zusammenarbeit mit dem

von technischen Kunststoffteilen spezialisiert.

Fähigkeiten – auch in Zusammenarbeit mit

ten, in denen Produkte und Service immer

werktechnik ausmachen. Oder werfen wir

Fraunhofer IPK ermöglicht uns und unseren

unseren Kooperationspartnern – setzen wir

höhere und präzisere Qualitätsansprüche

einen Blick in Richtung Optik und Analytik,

Kunden den Zugriff auf eine Forschungsein-

die Ideen unserer Kunden kreativ und enga-

erfüllen müssen und auch der internationale

wo Einzelteile und Systeme im Mikrospritz-

richtung und ist somit ein weiterer Baustein im Entwicklungsprozess.

Welche Leistungen bieten Sie Ihren Kunden?

Mario Cuba: Wir sind Hersteller technischer

giert in innovative Lösungen um.

Kunststoffteile im Kunststoffspritzgießverfahren. Als Dienstleister fertigen wir Pro-

FUTUR: Was ist Ihr Erfolgsrezept?

dukte aus allen handelsüblichen Thermo-

Wettbewerb mit jedem Tag wächst, nimmt

guss hergestellt und vermessen werden

der Stellenwert eines ganzheitlichen Quali-

müssen. Strukturen im Mikrometerbereich

tätsmanagements als ein bedeutender Wett-

stellen hier besondere Ansprüche an Mess-

FUTUR: Sie behaupten sich als kleiner mit-

bewerbsfaktor weiter zu. Wir sind zertifiziert

technik und Prozesse. Immer kleiner, kom-

telständischer Familienbetrieb seit 1990

Zur Person

plasten und Elastomeren wie ABS, CA, PP,

Cuba: Schon die ersten Schritte auf dem

nach DIN EN ISO 9001:2008. Durch unsere

pakter und kombinierbarer – was heute

auf dem Markt. Was sind Ihre Ziele für die

Mario Cuba ist gebürtiger Berliner und

PE, PC, PA, PMMA, POM, PPS, PBT, SAN,

Weg zu neuen Produkten stellen die Wei-

Kunden werden wir regelmäßig durch Kun-

noch nicht möglich ist zu entwickeln, dass

nächsten 25 Jahre?

machte nach seinem Realschulabschluss 1991

TPE u.v.m. 1990 als One-Man-Business-

chen für den späteren wirtschaftlichen

denaudits nach DIN ISO/TS16949 bzw. ISO

macht die Faszination an der Feinwerktech-

Show in einer kleinen Werkstatt begon-

Nutzen und den Erfolg im Markt. Bereits

13485 auditiert.

nik für uns aus.

Cuba: Zurzeit planen wir eine Standorter-

niker, Fachrichtung Anlagentechnik bei der

eine Berufsausbildung zum Energieelektro-

nen, ist die Firma Cuba Kunststoffverar-

in der Anfangsphase neuer Entwicklun-

weiterung, da unsere aktuellen Kapazitä-

Deutschen Bahn. Anschließend arbeitete er als

beitung heute zu einem mittelständischen

gen können wir unseren Kunden als kom-

FUTUR: Was macht für Sie die Faszination

FUTUR: Welche Rolle spielen Forschung

ten erschöpft sind. Nach derzeitiger Planung

Data Service Engineer und International Project

Feinwerktechnik aus?

und Entwicklung in Ihrem Unternehmen?

sollte uns diese im ersten Quartal 2016 zur

Manager bei Colt Telecom. Von 2003 bis 2006

Verfügung stehen. Was sich in der Vergan-

absolvierte er ein berufsbegleitendes BWL-

Unternehmen einschließlich Berufsausbil-

petenter Partner zur Seite stehen und bie-

dung mit über 20 Mitarbeitern gewachsen.

ten umfangreiche individuelle Leistungen

Kunststoffspritzgießmaschinen der Firma

an. Mit DTL Werkzeugbau haben wir einen

Cuba: Tagtäglich sind wir umgeben von

Cuba: Da wir keine eigenen Produkte haben,

genheit bewährt hat, wollen wir auch in

Studium zum Diplom-Betriebswirt (VWA) und

ARBURG mit Schließkräften bis 100 Tonnen

Kooperationspartner im Bereich Konstruk-

Kunstoffen. Teils in sehr einfacher Form

betreiben wir keine direkte Forschung und

der Zukunft beibehalten. Das ist eine breite

trat 2006 in den Familienbetrieb seines Vaters,

produzieren hier im Schichtbetrieb Präzisi-

tion und Werkzeugbau. Das umfangreiche

einer Schale oder eines Löffels, aber auch

Entwicklung. Im Zuge neuer Kundenpro-

Branchenvielfalt, aber auch die weiterhin

Dietmar Cuba Kunststoffverarbeitung, ein. Im

onskunststoffteile für ein breites industriel-

Fachwissen, ein großes Potenzial an Kreati-

kompakten Baugruppen. Nehmen wir zum

jekte arbeiten wir sehr eng mit den Entwick-

hoch flexible Bedienung unserer Kunden.

November 2008 übernahm Mario Cuba die

les Spektrum wie zum Beispiel Automotive,

vität und eine Ausstattung mit modernster

Beispiel den Kombischalter eines Motor-

lungsabteilungen unserer Kunden zusam-

Mit der neuen Kapazität wollen wir ver-

rechtliche und geschäftliche Nachfolge und ist

Medizintechnik oder Elektrotechnik.

CAD-Technik ermöglichen es unseren Kons-

rades am Lenker. Wo früher Licht, Blinker

men und sind meist sehr frühzeitig in einem

stärkt die Integration weiterer Wertschöp-

seitdem Geschäftsführer von Cuba Kunststoff-

trukteuren, kunststoffgerechte Lösungen zu

und Hupe Platz fanden, haben wir heute

solchen Projekt mit eingebunden.

fungen wie System- und Baugruppenferti-

verarbeitung.

konstruieren. Bereits bei der Gestaltung der

weit mehr Funktionen unterzubringen.

sche Herstellung von Präzisionskunststofftei-

Kundenprodukte berücksichtigen und inte-

Tempomat, Bordcomputer, ABS oder Len-

FUTUR: Wie bewerten Sie die Zusammen-

len, aber auch die Umspritzung diverser Ein-

grieren wir alle weiteren Leistungsmerkmale,

kerheizung sind neue Features, welche vom

arbeit mit Fraunhofer?

legeteile wie Kabel, Folien-Hinterspritzung

die über die reine Artikelgestaltung hinaus-

Kunden gewünscht werden. Von außen

(IML), Metallteile (Metall-Insertverfahren)

gehen, denn nur ein perfekt durchdachtes

betrachtet ein einfacher Schalter, aber aus

Cuba: Wir haben das Fraunhofer IPK im

oder auch die 2-Komponenten-Fertigung.

Produkt wird später durch Form, Funktion

Sicht der Konstruktion eine feinwerktechni-

Zuge eines Forschungsprojektes einer unse-

Diese legiert unterschiedliche Materialien

und wirtschaftliche Herstellung zum Erfolg.

sche Herausforderung – ein Zusammenspiel

rer Kunden kennen gelernt. Ziel des Projek-

unterschiedlichster Materialen und Bauteile

tes war die Entwicklung und Herstellung

Weich-Verbindungen möglich und unter-

Höchste Kundenzufriedenheit ist bei uns

aus Kunststoff, Metall und Elektronik, mon-

eines mikrofluidischen Systems. Neben der

schiedliche Farben kombinierbar. Wir bie-

außerdem das Ergebnis einer permanenten

tiert auf engstem Raum, mit dem Anspruch

sehr angenehmen und konstruktiven Zusam-

Kontakt

ten unseren Kunden individuelle Beratung

Qualitätskontrolle und ständiger Verbesse-

unter allen denkbaren Umwelteinflüssen wie

menarbeit im Projekt ergaben sich weitere

Mario Cuba

Zu unseren Leistungen gehören die klassi-

zu einem Bauteil. Dabei sind auch Hart-

gung anbieten, wie es verstärkt vom Markt verlangt wird.

von der Idee bis zum fertigen Serienpro-

rung des QM-Systems. Seit der Gründung

Kälte, Hitze, Feuchtigkeit und Staub tadel-

Synergien. Insbesondere im Bereich der Pro-

Telefon: +49 33931 347-34

dukt und begleiten sie auch während des

des Unternehmens Cuba Kunststoffverarbei-

los zu funktionieren. Es sind unter anderem

duktionssysteme, Messtechnik und Analyse

info@kunststoff-cuba.de

Produktionsprozesses weiter. Mit unseren

tung steht die Qualität unserer Erzeugnisse

die Toleranzketten solcher Baugruppen und

wurde eine weitere intensive Kooperation

www.kunststoff-cuba.de

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22

Partnerunternehmen

Laborporträt

Scholz – Hightech in Kunststoff

Bio-Produktionslabor

FUTUR 2/2015

Produktionstechnik für die Biotechnologie Die Horst Scholz GmbH & Co. KG produziert Hightech in Kunststoff. Technische

Die Biotechnologie zählt nach wie vor zu jenen Schlüsseltechnologien, die als

Präzisionsteile, Mikro-, Verzahnungs- und Medizintechnik sind die Schwerpunkte

Wachstumsmotor besondere Förderung durch die Hightech-Strategie der Bundes-

des Unternehmens aus Kronach in Nordbayern. Oberste Priorität hat eine hohe

regierung erfahren. Am Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP

Qualität, die mit zahlreichen Maßnahmen und einem umfassenden Manage-

des Fraunhofer IPK wurde von 2009 bis 2014 im Rahmen der Investitionen in die

mentsystem gesichert wird. Der inhabergeführte Betrieb setzt auf ein hochqua-

Forschungsinfrastruktur eine Nachwuchsgruppe unter dem Namen »PrE-BioTec«

lifiziertes Team und Produktion in Deutschland, von wo aus Kunden in aller Welt

vom BMBF gefördert. Sie beschäftigt sich mit der Verknüpfung von Biotechnologie

beliefert werden.

und klassischen Ingenieurwissenschaften. Wissenschaftler der Fachgebiete Fertigungstechnik, Werkstoffwissenschaften, Biologie und Mikrobiologie entwickeln Wie beim Umgang mit den Mitarbeitern

innovative Verfahren zur Anwendung im industriellen Kontext.

ist auch in der Produktion Innovation ein wichtiges Thema, betont Ebert. So geht der Trend in den letzten Jahren in Richtung Mik-

►►Ausstattung und Methoden

rotechnik, die auch in der Medizintechnik an

–– Reinraumbedingungen nach DIN ISO 7

Bedeutung gewinnt. Dabei handelt es sich

und S1 Labor der Biotechnologie

nicht nur um eine Verkleinerung der Bau-

–– Molekulargenetik – Untersuchung von

teildimensionen. Vielmehr sind völlig neue

DNA, RNA und Proteinen:

Fertigungstechnologien gefordert – vom

–– Klassische PCR und Real Time PCR

Formenbau bis zur Entformung und Hand-

–– DNA Analysen (Elektrophorese,

habung der Artikel.

Imager), DNA-Isolierung –– Expressionsanalysen (Gelelek­tro­

Gerade in der Mikrotechnik, aber auch

phorese, Blottingverfahren)

bei den übrigen Produkten ist Präzision als

–– Photometer, Mikrotiterplattenreader

Hauptkriterium der Qualität das A und O.

(Molecular Devices, Filter Max F5)

Das Renommee von Scholz beruht wesent-

–– Mikrobiologie:

lich auf der überragenden Qualität seiner

–– Sicherheitswerkbank / Sterilbank

Erzeugnisse, die auf verschiedenen Faktoren

–– Anzucht von Mikroorganismen

Scholz wurde 1974 in Marktrodach gegrün-

groß sind der Zusammenhalt in der Beleg-

det und zog 1982 nach Kronach um. Die

schaft und die Identifikation jedes Einzelnen

basiert. Selbstverständlich werden die Bau-

Als ein Ergebnis der Infrastrukturmaßnahme

►►Forschung und Entwicklung

–– Fluoreszenzmikroskop

über 40 Jahre Erfahrung spürt man in allen

mit dem Unternehmen sowie seinen Zielen.«

teile in Reinräumen mit genau definierten

entstand am AMP neben einem Reinraum

–– Herstellung und Verarbeitung

–– Autoklav

Umweltbedingungen produziert. Ein eigener

ein »Bio-Produktionslabor« und damit die

Top-Experten mit einem Know-how, das

Für Ebert sind es die Atmosphäre bei Scholz,

Werkzeug- und Formenbau gibt dem Unter-

Voraussetzung für interdisziplinäre Projekte

in Kombination mit einem außergewöhn-

die Herausforderung durch ständige Neu-

nehmen die Kontrolle von der ersten Idee bis

mit umfangreichen produktionstechnischen

Management von technischen Fluiden,

lich hohen Engagement für entscheidende

entwicklungen, der Erfolg auf dem Welt-

zur Serienfertigung. Hinsichtlich Dokumen-

Inhalten aus den Bereichen Beschichtung,

insbesondere Kühlschmierstoffen

Bereichen des Betriebs. Hinzu kommen

von Biopolymeren –– Mikrobiologische Untersuchung und

Wettbewerbsvorteile sorgt. »Wir sehen uns

markt und vieles mehr, was sich zu einem

tationen, Risikomanagement, etc. geht man

Mikrospritzguss, Anlagenbau und Messtech-

–– Zellfreie Proteinsynthese: Verfahren

als große Familie«, sagt der Technische Lei-

motivierenden Ganzen fügt. Entsprechend

über die einschlägigen Normen hinaus. Dazu

nik. Im Bio-Produktionslabor unterstützen

und Technologien zur Synthese von

ter Karl-Herbert Ebert. »Und entsprechend

gering fällt die Fluktuation im Team aus – ein

kommen Hochleistungsspritzgießmaschinen

die AMP-Experten ihre Kunden bei der

Proteinen, die auf den Einsatz vitaler

Indiz für die »Balance von Fordern und Aner-

und Messtechnik auf dem neuesten Stand,

Durchführung von mikrobiologischen Unter-

Mikroorganismen verzichten

kennung«, wie Ebert findet. Weil Wissen

inklusive Computertomografen.

suchungen sowie der Entwicklung von

das wichtigste Kapital des Unternehmens

schnellen und einfachen Testverfahren. Sie

–– Entwicklung und Optimierung von

–– Stammhaltung –– Enzymkonservierung –– Feinwaage –– Bioverfahrenstechnik: –– Fermenter »Biostat B Single MO 2L« –– HighSpeed Zentrifuge Avanti® J30I (G-Zahl 110.000) –– Hochdruckhomogenisator, Probenvolumen 2 bis 15 ml

mikrofluidischen Systemen

Kontakt

ist, legt Scholz Wert auf kontinuierliche

Das Qualitätsmanagement ist exemplarisch

entwickeln speziell angepasste Detektions-

–– Replikative Fertigung von biotechnolo-

Scholz GmbH & Co. KG

Aus- und Weiterbildung. Zudem erhalten die

für die Philosophie von Scholz, die Begriffe

systeme und bieten zudem fundierte For-

gischen und medizintechnischen Strukturen mittels Spritzguss

Nalser Straße 39

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter über die

wie Nachhaltigkeit, Verlässlichkeit, Transpa-

schungs- und Entwicklungsdienstleistungen

96317 Kronach

eigentliche Arbeit hinaus Rückendeckung,

renz und Verantwortungsbewusstsein

auf dem Gebiet der Miniaturisierung und

Ihre Ansprechpartnerin

Telefon: +49 9261 6077-0

denn Scholz ist regionaler Partner der Initia-

beschreiben. »All das prägt unsere tägliche

Systemintegration an.

Dr.-Ing. Anja Spielvogel

E-Mail: info@scholz-htik.de

tive »Lebensqualität für Generationen« und

Arbeit«, so Ebert, »und wird dies, da sind

Tel.: +49 30 39006-403

der »Initiative gesunder Betrieb«.

wir konservativ, auch morgen tun.«

anja.spielvogel@ipk.fraunhofer.de

www.scholz-htik.de

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24

Ereignisse und Termine

FUTUR 2/2015

Im Dienste der Menschenrechte

Frauen vor!

Chilenische Delegation informiert sich über Fraunhofer Reko-Technologie

Femtec-Veranstaltungen am Fraunhofer IPK MINT – das steht für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. Nur jede Dritte aller Studierenden in diesen Bereichen

Im Rahmen ihrer Delegationsreise für ein Auslandsprojekt zum

ist eine Frau. In der Forschung ist es sogar nur jede Fünfte. Gemein-

Thema »Menschenrechte« besuchten Anfang Mai Dr. Patricio Bus-

sam mit dem Femtec-Hochschulkarrierezentrum für Frauen möchte

tos Streeter, Nationaldirektor des Rechtsgesundheitsdienstes Chiles,

das Fraunhofer IPK das ändern und mehr Mädchen für die MINT-

Jaime Madariaga, Leiter der Menschenrechtsabteilung des chileni-

Fächer motivieren!

schen Justizministeriums und Iván Couso, Leiter der Internationalen Kooperationseinheit des Justizministeriums sowie Vertreter der Bot-

Am 20. März hatten deshalb zahlreiche Schülerinnen und Studen-

schaft Chiles das Fraunhofer IPK. Nach einer kurzen Einführung in

tinnen die Gelegenheit, sich vor Ort über unsere Forschung zu

das Projekt der automatisierten virtuellen Rekonstruktion zerrissener

informieren. Über 100 technikbegeisterte junge Frauen kamen für

Stasi-Unterlagen konnten sich die Gäste bei einer Live-Demonst-

den Femtec-Alumnae Networking-Day ans Fraunhofer IPK. Nach

ration im SecVerification Lab und an den Lektoratsplätzen selbst

einer Podiumsdiskussion im Hörsaal zum Thema »Energie freiset-

von der Technologie überzeugen. Die Potenziale der Technologie

zen – Ideen umsetzen« ging es für einen Abendimbiss und ein

für die Aufarbeitung von Gewaltregimen und die Wiederherstel-

aktives Netzwerken ins Versuchsfeld. Schon wenige Tage später

lung kultureller Güter standen anschließend im Mittelpunkt der

durften wir wiederum 45 Studentinnen begrüßen, die im Rahmen

Gespräche. Die chilenischen Gäste waren dabei vor allem an den

einer Unternehmensexkursion das Fraunhofer IPK als potenziellen

Anwendungsmöglichkeiten von Bildanalyse- und Mustererkennungs-

zukünftigen Arbeitgeber besichtigten.

methoden, beispielsweise Gesichts- und Handschriftenerkennung, für die Identifizierung von Opfern von Militärdiktaturen interessiert.

Ihr Ansprechpartner

Erst zuhören, dann selbst reden: die Teilnehmerinnen des Networking-Days (Foto: Femtec/Jacek Ruta)

Steffen Pospischil

Wie die Rekonstruktionstechnologien des Fraunhofer IPK bei der

IPK-Experte Jan Schneider (links) im Gespräch mit Dr. Patricio Bustos Streeter, Leiter der chilenischen Menschenrechtsdelegation (mitte)

Aufarbeitung von Gewaltregimen helfen können, wird auch Thema eines Workshops im Herbst 2015 in Santiago de Chile sein.

Ihr Ansprechpartner

Telefon: +49 30 39006-140

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

steffen.pospischil@ipk.­fraunhofer.de

Telefon: +49 30 39006-201 bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

Der Kunde im Mittelpunkt

AMP auf der 15. Internationalen euspen Konferenz

Hannover Messer 2015 Fit für die kundenindividuelle Produktion – auf der Hannover Messe

Die älteste und größte Universität Flanderns, KU Leuven, war vom

zeigte das Fraunhofer IPK vom 13. bis 17. April, wie produzierende

1. bis 5. Juni Gastgeberin der 15. Internationalen euspen Konferenz

Unternehmen dieses Ziel erreichen. Der Schlüssel: flexible Prozesse

in Belgien. Die European Society for Precision Engineering and Nano-

und Technologien von der Administration bis in die Fertigung. Drei

technology (euspen) bringt alljährlich weltweit führende Experten

Geschäftsfelder des Instituts demonstrierten gemeinsam, wie Fle-

aus Industrie und Wissenschaft auf dem Gebiet der Mikro- und

xibilität durchgängig im gesamten Unternehmen verankert werden

Ultrapräzisionsbearbeitung zusammen. Das Anwendungszentrum

kann. Das »Industry Cockpit« aus dem Geschäftsfeld Unterneh-

Mikroproduktionstechnik AMP des Fraunhofer IPK präsentierte

mensmanagement macht Prozesse in allen Unternehmensberei-

u. a. seine neuesten FuE-Ergebnisse in der Mikrozerspanung und

chen jederzeit an auftragsspezifische Erfordernisse und Wünsche

Maschinenentwicklung. Auf besonderes Interesse stießen ein inno-

anpassbar. Technologien der Geschäftsfelder Automatisierungstech-

vatives Maschinenkonzept für die beidseitige Bearbeitung von rota-

nik und Produktionssysteme machen Industrieroboter zu Bearbeitungsmaschinen, die schnell und kostengünstig für die Fertigung

Fraunhofer-Vorstandsmitglied Prof. Alexander Verl (2. v. l.) und Prof. Uwe Clausen, Leiter Fraunhofer IML (1. v. l.) informierten sich bei IPK-Experte Gerhard Schreck über den Demonstrator. (Foto: Tobias Herbst)

tionssymmetrischen Werkstücken sowie ein neuer Schneidstoff aus Japan, der am AMP zur Zerspanung von Hartmetall eingesetzt wird.

immer neuer Produkte und Produktvarianten eingerichtet werden können – wirtschaftlich selbst bei kleinen Stückzahlen. Die auf der

mit dem Industry Cockpit die Strukturen, das Verhalten und die

Ihr Ansprechpartner

HMI gezeigte Kombination von Industry Cockpit und hochflexiblem

Entscheidungsregeln einer intelligenten und vernetzten Produk-

Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt

Bearbeitungsroboter fand großen Anklang. Vor allem ausländische

tion abgebildet und auf dieser Grundlage Produkte, Maschinen,

Telefon: +49 30 39006-159

Delegationen aus China und Lateinamerika waren beeindruckt, wie

Informationssysteme und Menschen miteinander verknüpft werden.

dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de

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26

Ereignisse und Termine

FUTUR 2/2015

Instandhaltung elektronischer Komponenten

Exportschlager Industrie 4.0 Fraunhofer IPK und Jiangsu Economic and Information Technology Commission unterzeichnen Memorandum of Understanding

Abschlusspräsentation des Verbundprojekts INPIKO Die Wartung und Instandhaltung langlebiger Wirtschafts- und Kon-

Das kostet Zeit, Geld und führt häufig zu fehlerhaften Ergebnissen.

sumgüter im Schienen- und Fahrzeugbau, der Luftfahrtindustrie

Experten des Fraunhofer IPK entwickelten deshalb gemeinsam mit

und dem Anlagenbau wird durch die wachsende Durchdringung

Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft eine innovative Prozess-

mit elektronischen Komponenten erschwert. Ein Hauptproblem

kette für Instandhaltungsunternehmen, mit der sie investitionsinten-

besteht darin, dass die für die Erstellung von Prüfplänen und Repara-

sive und obsolete PCBs bei Nichtverfügbarkeit von Dokumentation

turen von PCBs (Printed Circuit Boards) notwendigen Schalt-, Layout-

oder Schaltplänen (ECAD-Daten) inspizieren, reparieren und gege-

und Bestückungspläne häufig nicht verfügbar sind. Die fehlenden

benenfalls nachentwickeln können.

Unterlagen werden gegenwärtig meist aufwändig nachmodelliert.

Die Ergebnisse des vom BMWi geförderten Verbundprojekts »Integrierte Prozesskette für die Instandhaltung elektronischer Komponenten« (kurz: INPIKO) wurden am 8. Juli in Karlsfeld präsentiert.

Live-Demonstrationen der Partnerunternehmen Lacon, Digitaltest, in-situ und EasyLogix sowie von Fraunhofer IPK und IWF TU Berlin veranschaulichten die nunmehr automatisierte und zerstörungsfreie Erstellung von fehlerfreien Netzlisten, Schalt- und Layoutplänen.

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Hendrik Grosser Telefon: +49 30 39006-295

Prof. Holger Kohl, Prof. Eckart Uhlmann (beide Fraunhofer IPK) und Xu Yiping, General Director JSEIC unterzeichneten das MoU (vordere Reihe von links) im Beisein von Li Xueyong, Gouverneur von Jiangsu (hintere Reihe, 4. von rechts).

hendrik.grosser@ipk.­fraunhofer.de Platine mit SMD-Komponenten

Hoher Besuch aus dem Reich der Mitte: Der Gouverneur der Provinz Jiangsu, Li Xueyong, war mit einer Delegation von Vertretern aus Wirtschaft und Politik am 15. Juni zu Gast im Fraunhofer IPK. Grund seines Besuchs war die Unterzeich-

Top-Platzierungen für Fraunhofer beim 14. Berliner Firmenlauf

nung eines Memorandums of Understanding über die zukünftige Zusammenarbeit von Fraunhofer IPK und JSEIC – Jiangsu Economic and Information Tech-

Rund 150 Läuferinnen und Läufer von »Fraunhofer in Berlin« nahmen am 12. Juni am Ber-

nology Commission im Bereich Industrie 4.0. Darin vereinbaren beide Parteien,

liner Firmenlauf teil. Und das mit großem Erfolg! In der Mannschaftswertung landeten die

in den nächsten zwei Jahren gemeinsame Strategien für die Standardisierung

Kollegen auf Platz drei. In der Einzelwertung bei den Frauen kam Dawn Domaschk vom

Ihr Ansprechpartner

von Industrie 4.0 zu entwickeln sowie den Austausch und die Kooperation auf

Fraunhofer FOKUS auf den zweiten Platz. Insgesamt waren bei der 14. Auflage des Ber-

Steffen Pospischil

dem Gebiet intelligenter Fertigungs- und IuK-Technologien zu stärken. Ziel ist es,

liner Firmenlaufs rund 12 000 Teilnehmerinnen und Teilnehmer am Start, die den Abend

Telefon: +49 30 39006-140

ein Industrie 4.0 Anwendungszentrum als Showcase für neueste Technologien

beim schönstem Wetter am Brandenburger Tor ausklingen ließen.

steffen.pospischil@ipk.­fraunhofer.de

und Anwendungsszenarien in der Provinz Jiangsu zu etablieren. Internationale Konferenzen zu Intelligent Manufacturing und Industrie 4.0 vor Ort sollen darüber hinaus Experten, Wissenschaftler und Unternehmer zusammenbringen und den Dialog zwischen Jiangsu und Deutschland fördern. Außerdem wird das Fraunhofer IPK die chinesischen Partner bei der Entwicklung eines Industrie 4.0 Ausbildungsprogramms unterstützen und die Gesamtstrategiefindung für »Smart Production and Internet+« für die Provinz Jiangsu im Kontext von »Made in China 2025« begleiten.

Ihr Ansprechpartner Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon: +49 30 39006-233 holger.kohl@ipk.­fraunhofer.de Das PTZ Versuchsfeld hinterließ Eindruck beim Gouverneur: vorn Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann, links dahinter Li Xueyong.

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Ereignisse und Termine

FUTUR 2/2015

Tschechischer Vizepremier besucht das Fraunhofer IPK

Nachhaltigkeit erlernen SFB 1026 startet Schulkooperation

Am 30. Juni empfing das Fraunhofer IPK eine hochrangige Delegation aus der Tschechischen Republik. Vizepremier Dr. Pavel

»Dürfen wir jetzt unsere eigenen Handys auseinandernehmen«,

Der Lehrgang zu Ressourcenverbrauch bildete den Auftakt einer

Bělobrádek, Minister für Forschungs-, Entwicklungs- und Innova-

fragt ein dunkelhaariger Junge begeistert. Er und seine Klassenka-

langfristigen Lehrkooperation zwischen dem SFB 1026 und der

tionsbeihilfen der Tschechischen Republik, war in Begleitung sei-

meraden haben soeben erfolgreich Handys wieder zusammenge-

Wilma-Rudolph-Oberschule, die bereits seit 2013 in Planung war.

nes Staatssekretärs Dr. Arnošt Marks sowie des Botschafters der

baut, nachdem die Einzelteile und verbauten Rohstoffe analysiert

In den nächsten Schritten umfasst die Kooperation unter ande-

Tschechischen Republik in Berlin, Tomáš Jan Podivínský, zu Gast im

waren. Die Teenager besuchen eine Klasse mit MINT-Schwerpunkt

rem den Einsatz der Schüler als Pilotklasse zum Einsatz der im SFB

Institut. Prof. Jörg Krüger und Dr. Bertram Nickolay begrüßten die

an der Berliner Wilma-Rudolph-Oberschule, mit der der Sonderfor-

erstellten Lehrmaterialien für Oberschulen sowie den begleiteten

Delegation des Ministers, der sich ein Bild von der Funktionsweise

schungsbereich (SFB) 1026 kürzlich eine Lehrkooperation zu nach-

Aufbau eines 3-D-Drucker-Projekts.

des Fraunhofer-Modells und der Arbeit des Fraunhofer IPK machen

haltiger Produktion aufgenommen hat.

wollte. Neben Aufbau und Mission der Fraunhofer-Gesellschaft und einzelnen Projekten des Fraunhofer IPK waren vor allem die Aktivi-

Am 12. Juni 2015 besuchte die Klasse das Produktionstechnische

Ihre Ansprechpartnerin

täten des Instituts in der Tschechischen Republik sowie die bereits

Zentrum Berlin für einen Lehrgang zum Ressourcenverbrauch in

Ina Roeder, M. A.

Fertigungsprozessen und Produkten. Zuvor hatten sich die Acht-

Telefon: +49 30 39006-246

stand der Gespräche. Für die tschechischen Gäste war dabei das

klässler mit Hilfe von Lehrmaterial zu nachhaltiger Produktion auf

ina.roeder@ipk.fraunhofer.de

geplante Fraunhofer Project Center in Prag, das in Kooperation mit

bestehenden Kooperationen mit tschechischen Partnern Gegen-

die Exkursion vorbereitet, das vom Projekt Public Awareness (PA) des

der Tschechischen Technischen Universität Prag aufgebaut werden

SFB entwickelt und zur Verfügung gestellt worden war. Nach einem

soll, ein wichtiger Themenpunkt.

Dr. Bertram Nickolay, Prof. Jörg Krüger, Vizepremier Dr. Pavel Bělobrádek, Staatssekretär Dr. Arnošt Marks, Botschafter Tomáš Jan Podivínský (v. l. n. r.)

Einführungsvortrag zu Nachhaltigkeit in der Produktion wurde den

Ihr Ansprechpartner

Schülern ein Lehrfilm zu dem Thema gezeigt, gedreht von TU-Stu-

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

dierenden, angeleitet durch SFB-Wissenschaftler. Anschließend

Telefon: +49 30 39006-201

wurde die Klasse in Arbeitsgruppen geteilt und widmete sich den

bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

Rohstoffen in Handys und einer Demonstration zu nachhaltigen Technologien im Versuchsfeld des Produktionstechnischen Zentrums.

Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik auf der »parts2clean« In diesem Jahr fand die dreizehnte internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung vom 9. bis 11. Juni erstmals in alleiniger Verantwortung der Deutschen Messe AG statt.

Die Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik, nachwievor fachlicher Koordinationspartner der parts2clean, war wieder mit einem Messestand in unmittelbarer Nachbarschaft zum Fachforum vertreten.

Letzteres bot mit dem Schwerpunktthema »Anforderungen und Besonderheiten bei der Reinigung von Leichtbauwerkstoffen« unter der Moderation und fachlichen Leitung der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik wieder zahlreiche Fachvorträge aus Industrie und Wissenschaft zu den Themen Reinigungsmedien, Badpflege, Sonderverfahren Entgraten, vor- und nachgelagerte Prozesse sowie Qualitätssicherung und Analytik. Insgesamt waren 254 Unternehmen aus 15 Ländern auf der diesjährigen Messe vertreten. Rund 4 100 Fachbesucher kamen auf das Stuttgarter Messegelände. »Die parts2clean ist eine der wichtigsten Plattformen für die FraunhoferAllianz Reinigungstechnik. Neben der Präsentation unserer Forschungsergebnisse bietet uns die Messe hervorragende Gelegenheiten, konkrete Entwicklungsprojekte mit Entscheidungsträgern aus

Ihr Ansprechpartner

der Industrie anzubahnen. Das hat sich auch in diesem Jahr wieder

Dipl.-Ing. (FH) Johannes Mankiewicz

bestätigt«, so Johannes Mankiewicz, Sprecher der Geschäftsstelle

Telefon: +49 30 39006-154

der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik.

johannes.mankiewicz@ipk.­fraunhofer.de

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30

Ereignisse und Termine

FUTUR 2/2015

Mediendialog Berlin – Virtual Reality

Termine

»Reality leaves a lot to the imagination.« John Lennon

Mehr Können – Veranstaltungen 2015 Unsere Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Konferenzen, Technologietagen,

Im kommenden Jahr launchen Oculus und Sony ihre ersten mit

mentation eines Produkts. Typischerweise sind sie hochgradig ver-

Spannung erwarteten Virtual-Reality-Brillen für den Massenmarkt.

netzt, Anforderungen, Funktionen und Bauteile bilden ein kom-

Doch nicht nur die Technologie stößt auf großes Interesse, sondern

plexes System. Rothenburg zeigte, was er und seine Kollegen vor

21. September 2015

Seminar: Geschäftsprozessmanagement 2 – für Fortgeschrittene

auch die Frage nach den Möglichkeiten, die sich daraus ergeben.

allem im Bereich der intuitiven Interaktion mit virtuellen Prototypen

21. – 25. September 2015

Seminar: PLM Professional (3. Lehrgangswoche in Berlin)

Beim Mediendialog Berlin – Virtual Reality, einer gemeinsamen

leisten: innovative haptische Interaktionsmethoden, Echtzeitsimu-

Veranstaltung des Medienboard Berlin-Brandenburg und der IHK

lation und Techniken der Virtuellen Realität ermöglichen es Pro-

23. – 25. September 2015

Seminar: Grundlagenseminar Reinigungstechnik

Berlin am 14. Juli im Bikini Berlin, wagten drei VR-Experten aus

duktentwicklern, frühzeitig komplexe Produkte funktional erlebbar

25. September 2015

Workshop: Lifecycle Monitoring

den Bereichen Medienproduktion, Forschung und Werbung einen

zur erproben, wie es derzeit nur mit physischen Prototypen möglich

1. Oktober 2015

Studiengang: Internationaler Master (M.Sc.) Global Production Engineering

Blick in die Zukunft und stellten ihre Erfahrungen aus der Praxis

ist. Allen Akteuren im Produktentstehungsprozess wird dadurch eine

vor. Uwe Rothenburg, Leiter der Abteilung Modellbasiertes Entwi-

Entwicklungsumgebung zur Verfügung gestellt, die dazu beiträgt,

26. – 29. Oktober 2015

Tagung: TRIZ Future Conference 2015

ckeln am Fraunhofer IPK, übernahm den Forschungspart und gab

dass Verbesserungsschleifen verkürzt werden, Produkte wie geplant

2. – 5. November 2015

Tagung: WAFA 2015 – 3. International Conference in Africa and Asia on Welding and Failure Analysis

den über 100 Gästen der Veranstaltung einen Einblick in neueste

funktionieren und vom Anwender akzeptiert werden.

Entwicklungen im Bereich Virtual und Augmented Reality und der

Weitere Informationen dazu unter:

3. November 2015

PDM/PLM realisieren!

11. November 2015

Seminar: Industrielle Teilereinigung mit Kohlendioxid

12. – 13. November 2015

IAK: Forum Strahltechnik

17. November 2015

Tagung: 5. Berliner Requirements Engineering Symposium

20. November 2015

Seminar: Wissensmanagement mit Social Media

23. November 2015

Seminar: Best Practice Manager

23. – 27. November 2015

PLM Professional (1. Lehrgangswoche in Berlin)

www.medienboard.de

Anwendung von VR im industriellen Kontext.

Ihr Ansprechpartner Modellbasiertes Entwickeln stellt virtuelle Produktmodelle in das

Dipl.-Ing. Uwe Rothenburg

Zentrum der Entwicklungstätigkeit. Diese Modelle tragen die

Telefon: +49 30 39006-125

wesentlichen Informationen für die Erzeugung, Analyse und Doku-

uwe.rothenburg@ipk.­fraunhofer.de

Uwe Rothenburg, VR-Experte am Fraunhofer IPK, war einer der Speaker beim Mediendialog Berlin ((Foto: Medienboard Berlin-Brandenburg)

Industrieworkshops und in Seminaren. Wo und wann Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter www.ipk.­fraunhofer.de/weiterbildung

TIPP Applikationen der Mikrozerspanung Industrieworkshop aus der Reihe »Praxis der Mikrofertigung«, 10. – 11. März 2016 Die Herstellung von miniaturisierten Bauteilen mit Features im Mikrometerbereich ist ein stark wachsendes Spezialgebiet der zerspanenden Fertigung. Wie die gewünschte Präzision am Bauteil erreicht werden kann, erfahren Sie beim 14. Industrieworkshop aus der Reihe »Praxis der Mikrofertigung«. Anwendungsnahe Makro-Innovationen speziell aus dem Bereich der Mikrozerspanung bilden den Rahmen für eine Auswahl interessanter Einsatzfelder und Praxislösungen. ReferentInnen aus Industrie und Wissenschaft werden sich hier vor allem den Themenschwerpunkten der Werkzeug-, Maschinen- und Prozesstechnik widmen und über aktuelle FuE-Trends berichten. Das vielfältige Programm aus Vorträgen von Anbietern, Anwendern und Forschungseinrichtungen richtet sich an ExpertInnen aus Industrie und Wissenschaft und bietet Ihnen die Gelegenheit neue Impulse zu setzen. Weitere Informationen und Anmeldung: www.ipk.­fraunhofer.de/weiterbildung

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Kurzprofil Produktionstechnisches Zentrum (PTZ) Berlin Das Produktionstechnische Zentrum PTZ Berlin umfasst das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der Technischen Univer­sität Berlin und das ­Fraunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Kons­ truktionstechnik IPK. Im PTZ werden Methoden und Technologien für das Management, die Produktentwicklung, den Produktionsprozess und die Gestaltung industrieller Fabrikbetriebe erarbeitet.

Zudem erschließen wir auf Grundlage unseres fundierten Know-hows neue Anwendungen in zukunftsträchtigen Gebieten wie der Sicherheits-, Verkehrs- und Medizin­technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eigenen Beiträgen zur anwendungs­orientierten Grundlagenforschung neue Technologien in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das PTZ überführt die im Rahmen von Forschungsprojekten erzielten Basisinnova­tionen gemeinsam mit Industriepartnern in funktionsfähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der Produktidee über die Produktentwicklung und die Fertigung bis hin zur Wiederverwertung mit von uns entwickelten oder verbesserten Methoden und Verfahren.

Hierzu gehört auch die Konzipierung von

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon +49 30 39006-233 holger.kohl@ipk.­fraunhofer.de Virtuelle Produktentstehung, Industrielle Informationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark Telefon +49 30 39006-243 rainer.stark@ipk.­fraunhofer.de Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-101 eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IPK) Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Telefon +49 30 8104-1550 michael.rethmeier@ipk.­fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IWF) Prof. Dr.-Ing. Driss Bartout Telefon +49 30 314-21082 driss.bartout@tu-berlin.de Automatisierungstechnik, Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-181 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Telefon +49 30 314-22014 guenther.seliger@mf.tu-berlin.de Qualitätsmanagement, Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Telefon +49 30 39006-118 roland.jochem@ipk.­fraunhofer.de Medizintechnik Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Telefon +49 30 39006-120 erwin.keeve@ipk.­fraunhofer.de

Produktionsmitteln, deren Integration in komplexe Produktionsanlagen sowie die Innovation aller planenden und steuernden Prozesse im Unternehmen.

­Fraunhofer Innovationscluster LCE Life Cycle Engineering Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-100 eckart.uhlmann@ipk.­fraunhofer.de Next Generation ID Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-183 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de

­Fraunhofer -Allianzen

Kompetenzzentren

AdvanCer Hochleistungskeramik Christian Schmiedel Telefon +49 30 39006-267 christian.schmiedel@ipk.­fraunhofer.de

Additive Fertigung Dipl.-Ing. André Bergmann Telefon: +49 39006-107 andre.bergmann@ipk.­fraunhofer.de

autoMOBILproduktion Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de

Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik (AMP) Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de

Generative Fertigung Dipl.-Ing. Benjamin Graf Telefon: +49 39006-374 benjamin.graf@ipk.­fraunhofer.de

Benchmarking Dipl.-Wirt.-Ing. Oliver Riebartsch Telefon +49 30 39006-262 oliver.riebartsch@ipk.­fraunhofer.de

Numerische Simulation von Produkten, Prozessen Dipl.-Ing. Raphael Thater Telefon +49 30 39006-375 raphael.thater@ipk.­fraunhofer.de

Elektromobilität Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Reinigungstechnik Dipl.-Ing. Johannes Mankiewicz Telefon +49 30 39006-154 johannes.mankiewicz@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2015 Claudia Engel Telefon +49 30 39006-238 claudia.engel@ipk.­fraunhofer.de

SysWasser Dipl.-Ing. Gerhard Schreck Telefon +49 30 39006-152 gerhard.schreck@ipk.­fraunhofer.de

PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de

Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Prozessmanagement Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Arbeitskreise

Simulation und Fabrikplanung Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen) Dipl.-Ing. (FH) Lukas Prasol, M. Sc. Telefon +49 30 314-23568 prasol@iwf.tu-berlin.de Keramikbearbeitung Alexander Eulitz, M. Sc. Telefon +49 30 314-24963 eulitz@iwf.tu-berlin.de Mikroproduktionstechnik Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de Strahltechnik Simon Motschmann Telefon +49 30 39006-269 simon.motschmann@ipk.­fraunhofer.de Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe M. Sc. Dipl.-Ing. (FH) Paul Fürstmann Telefon +49 30 314-21791 paul.fuerstmann@iwf.tu-berlin.de

Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de Virtual Reality Solution Center (VRSC) Dr.-Ing. Johann Habakuk Israel Telefon +49 30 39006-109 johann.habakuk.israel@ipk.­fraunhofer.de Wissensmanagement Dipl.-Kfm. Ronald Orth Telefon +49 30 39006-171 ronald.orth@ipk.­fraunhofer.de Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP) Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de