"Best Practice" im Fraunhofer ISC, Würzburg am 14. Februar 2012

Unter dem Thema „Intelligente Materialien in der Automatisierungstechnik“ fand am 14. Februar ein gemeinsames PROFILE / Cluster-Treffen des Automation Valley Nordbayern e.V. und des Clusters Mechatronik und Automation im Center Smart Materials CeSMa am Fraunhofer ISC statt. Eingeladen dazu haben auch die nordbayerischen IHKs.

Das CeSMa am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg entwickelt intelligente Materialien und überträgt diese Technologien durch Transferprojekte in die Industrie. „Intelligente Materialien“ bzw. „adaptive Materialien“ haben aktorische und/oder sensorische Fähigkeiten. Ihre mechanischen Eigenschaften lassen sich entweder durch externe Einflüsse wie beispielsweise einem elektrischen Signal steuern oder sie erzeugen ein Mess-Signal, welches Auskunft über ihren Zustand gibt. Sie können sich an veränderliche Betriebsbedingungen selbstständig anpassen. Auf diese Weise werden Leistungsfähigkeit, Effizienz und Sicherheit in den Bereichen Antriebs- und Automatisierungstechnik sowie Maschinen- und Anlagenbau verbessert. „Einer der Treiber für die Entwicklungen aus dem ISC ist auch der Ersatz von mechatronischen Komponenten, die kritische Rohstoffe benötigen, durch neue steuerbare und leicht zugängliche Materialien“, so CeSMa-Leiter Dieter Sporn.

Nach Begrüßung durch Institutsleiter Prof. Dr. Gerhard Sextl und IHK-Bereichsleiter Oliver Freitag wurden im vollbesetzten Saal die Möglichkeiten und Einsatzgebiete der „intelligenten Materialien“ in spannenden Fachvorträgen erörtert.

Vonseiten der Anwender berichtete Herr Seifert von der Bosch-Rexroth AG über die Anforderungen an solche Materialien im Einsatz in der Antriebs- und Automatisierungstechnik. Grundlegend seien Kosteneffizienz, gesteigerter Leistungsumfang bei möglichst geringem Energieverbrauch sowie Zuverlässigkeit, aber auch die Umweltverträglichkeit von Produkten über die gesamte Lebensdauer und die Integration immer komplexerer Systeme. Typische Einsatzfelder für Smart Materials sieht Seifert in der Schwingungsdämpfung, in Sicherheitskonzepten für Überlastfunktionen mit hoher Dynamik, bei der Reduzierung von Verschleiß und Leckagen wie auch bei der Energierückgewinnung, der sogenannten Rekuperation. Am Beispiel Hydraulikzylinder gab Seifert einen Überblick über typische, teilweise konkurrierende Anforderungen: Genau vorgegebene Bewegungsfunktion für präzise Positionierung, geringer Energieverbrauch, zuverlässige Dichtigkeit, geringer Verschleiß und geringe Leckagen.

Dass solche Anforderungen auch umsetzbar sind, zeigte der Vortrag von Prof. Müller von der Hochschule Würzburg-Schweinfurt. „Die Anforderungen an die Produktion haben sich in den vergangenen Jahren gewandelt. Eine Fertigung von Massenstückzahlen ist aufgrund der Sättigung vieler Märkte nur durch eine individualisierte Produktion erreichbar“, beschrieb Müller eingangs die gegenwärtige globale Herausforderung an die Hersteller. In seinem Vortrag stellte er gemeinsam mit Rudolf Geiling, dem Geschäftsführer der Geiling GmbH, Gerolzhofen, am Beispiel eines adaptiven Türfeststellers den Einsatz intelligenter Materialien im Maschinen- und Anlagenbau konkret dar. Insbesondere Sicherheitsaspekte wie eine zuverlässige Verriegelung während der Fahrt und Entriegelung im Crash-Fall sowie die Reduktion beweglicher Komponenten und damit eine Ersparnis seien maßgebliche Ziele gewesen, die – unterstützt vom Fraunhofer ISC – erreicht werden konnten. Darüber hinaus eröffnet die Kombination mit Smart Materials eine Vielzahl neuer Funktionsmöglichkeiten wie z. B. eine stufenlose Kraft-Weg-Regelung, die auch weitere Anwendungsfelder über Fahrzeugtüren hinaus ermöglichen.

Im Anschluss an die einzelnen Vorträge bestand die Möglichkeit des Erfahrungsaustausches und der Diskussion. Diese wurde rege genutzt und war Grundlage interessanter Gespräche im Zuge des Get-together zum Ende der Veranstaltung.

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    Demonstratoren aus dem Center Smart Materials faszinieren mit erstaunlichen Funktionen für neue Produkte / Bildrecht: © S. Babonea, Fraunhofer ISC

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