Bestnoten für das Kooperationsmodell

Von unserem Redaktionsmitglied Dietmar Kieser

Sie ist Ideenpool und Praxisprüfstand für Innovationen aus Hochschulen und Forschungslabors: die Halle 18 der Hannover Messe. Unter ihrem Dach versammelt sie mehr als 600 Aussteller aus über 25 Ländern. Vielen Messegängern aus der Industrie ist der Besuch dieses Innovationsmarktes zur Pflicht geworden.

Im Vorjahr interessierten sich rund 80 000 der etwa 300 000 Hannover-Messe-Besucher für Forschungs-Exponate. Längst verharren die Blicke nicht mehr nur an technischen Zukunftslösungen, die auf einer Nettofläche von 10 000 m² präsentiert werden. Auch gezieltes Suchen nach Hilfestellung, Beratung und Kooperation belegt den Wandel, der sich in Halle 18 vollzogen hat.

Wie gut der Transfer von Technologien und Know-how funktioniert, zeigt sich daran, dass schon so manches Thema in die Praxishallen ausgewandert ist. Die Mikrosystemtechnik etwa hat schon längst den Produktmarkt erobert. Erstmals in Halle 7 zeigen die Spin-offs die industrielle Nutzung und Anwendung (siehe Seite 68). Die unter dem Begriff Micro Technology positionierte neue Messe widmet sich der gesamten Bandbreite mikrosystemtechnischer Produkte und Komponenten. Hingegen konzentriert sich das Angebot an Forschungsergebnissen auf diesem Sektor weiterhin in Halle 18. Abgenabelt hat sich auch der Gemeinschaftsstand Vision Laser. Mit praxisnahen Innovationen zeigen die Aussteller jetzt in Halle 7, wie innovativ sich der Laser in der Fertigung und Automatisierung einsetzen lässt.

Auf dem Gemeinschaftsstand Laser Technology (A12) zeigen beispielsweise Forscher des Dresdener Fraunhofer IWS was dabei herauskommt, wenn Lasertechnik, Elektronik und Informationstechnik kombiniert werden: ein Hochleistungs-Strahl-ablenkungssystem, das beim Schweißen stark gekrümmter Konturverläufe Vorschubgeschwindigkeiten von 10 m/min ermöglicht. Während der Roboter sehr schnell eine geglättete Bahnkontur abfährt, positionieren die Spiegel des Ablenksystems den Laserstrahlfokuspunkt exakt auf der realen, komplexen Bearbeitungskontur.

Laser und Mikrosysteme veranschaulichen, wie der rote Faden von der Forschung zur Anwendung führen kann. Für einige andere Gebiete zeichnet sich exakt dieser Weg jetzt ab: Im Nanohaus, an zentraler Stelle in Halle 18 positioniert, informieren rund 30 Aussteller über Anwendungen der Nanotechnologie (siehe Seite 140).

Auch neuartige High-Tech-Werkstoffe, die mit ihren Eigenschaften für jede Innovation speziell entwickelt werden, spielen im industriellen Wettbewerb eine Schlüsselrolle. Eine Alternative zum mechanischen Herstellen von nanokristallinen Metallen, etwa von Aluminium, zeigen Forscher der Universität des Saarlandes in Halle 18, Stand D13. Sie scheiden den Werkstoff elektrolytisch aus nicht-wässrigen Medien bei Raumtemperatur ab. Dabei verwenden sie Elektrolyte aus organischen Substanzen und den entsprechenden Metallsalzen. Auf diese Weise sollen sich nanostrukturierte und porenarme Deposite mit Teilchengrößen bis zu 10 nm herstellen lassen.

Nanoskalige Pulver verwenden Saarbrücker Forscher, um komplizierte Sinterteile ohne Nachbearbeiten herzustellen. Den Weg zu transparenten Formteilen erklären sie auf dem Saarländischen Gemeinschaftsstand (D13). Der Vorteil der Sintertechnik wird darin gesehen, dass im Falle von Glasformkörpern und -schichten die Prozesstemperatur gegenüber der Schmelztechnologie drastisch gesenkt werden kann. Dabei lassen sich auch spezielle Keramiken zu transparenten Formteilen verarbeiten. Überdies können komplexe Teile in nahezu endmaßnaher Abmessung gefertigt werden.

Wissenschaftler der TU Clausthal treten in Hannover den Beweis an, dass selektives Lasersintern den Aufwand der Modell- und Formenherstellung für komplexe keramische Körper drastisch verringert. Das neue Verfahren können Rapid-Prototyping-Interessierte am Stand J10 begutachten. Dabei werden mittels eines 3D-CAD-Systems Modelle im Rechner erstellt, in Schichten geschnitten und als NC-Datensatz exportiert. Hierfür verwenden die Forscher Standard-Programm-Module. In den Lasersinteranlagen werden die Datensätze von einem Post-Prozessor weiterverarbeitet und zum sukzessiven Aufbau keramischer Prototypen verwendet.

Moderne Werkstoffe virtuell entwerfen und testen – dieses Prinzip machen sich Wissenschaftler der Universität Hannover am Stand J10 zu eigen. Sie haben eine Methode entwickelt, mit der sich das materialspezifische Verhalten schnell und kostengünstig ermitteln lässt – unerlässlich für jeden Ingenieur, der Bauteile auslegt. Hierbei bilden sie den mikrostrukturellen Aufbau eines Materials dreidimensional im Rechner nach. Zugleich wird das Verhalten der Einzelkomponenten und ihre Wechselwirkung mit bekannten physikalischen Gesetzen beschrieben. Im Rechner simulierte Versuche liefern dann – wie real durchgeführte Versuche – eine statistische Verteilung der Materialdaten. Konstrukteure erfahren so beispielsweise Elastizitätsmodul und Querdehnzahl, die eine genaue Vorhersage des Materialverhaltens erlauben.

Computergestützt gehen auch Wissenschaftler des Fraunhofer IBMT aus St. Ingbert ans Werk. Am Stand D50 in Halle 17 zeigen sie, was es bringt, wenn Technologien gekoppelt werden: Sie verknüpfen Konstruktions- und Simulationswerkzeuge wie etwa Struktur-, Feld-, Strömungs- oder Temperaturberechnungen und simulieren so komplette Messsysteme am Rechner. Auf diese Weise lassen sich akustische Sensoren und Fluidiksysteme schneller entwickeln.

Mittels Simulation optimieren bisher fast nur Großbetriebe ihre Fertigung. Künftig sollen auch kleinere Unternehmen von der Rechnerhilfe profitieren. Forscher der Universität Dresden (Halle 18, Stand M16) haben ein System auf Basis einfacher, aber flexibler Grundbausteine entwickelt. „Rosi“ unterstützt Fertigungsplaner beim schnellen Aufbau von Modellen. Seine Praxistauglichkeit hat das System bereits bewiesen: In der Industrie leistet es gute Dienste bei der Feinplanung der Fertigung.

Vielfalt prägt auch das Thema Fabrikautomation: Bislang ist es aufwendig, Werkstücke auf Formplatten oder mehrschichtig in Gitterboxen abzulegen. Kein Wunder also, dass die meisten Firmen die ungeordnete Ablage in Gitterboxen vorziehen. Dies hat aber zur Folge, dass die Werkstücke manuell entnommen werden müssen. Forscher des Stuttgarter Fraunhofer IPA schaffen jetzt mit einer automatischen Lösung Abhilfe. Das auf der Hannover Messe (Halle 17, Stand D34) gezeigte Robotersystem soll sich an nahezu alle Werkstücke anpassen lassen, sowohl an bearbeitete als auch an unbearbeitete Guss-, Blech- oder Kunststoffteile. Der Roboter findet die günstigste Greifposition, indem er die Lage des Werkstücks mit Hilfe eines Tiefenbildes bestimmt. Zugleich haben die Stuttgarter eine spezielle Kollisionserkennung integriert, die unerwünschtes Berühren bei Aufnahme, Transport und Ablage vermeidet.

Ebenfalls aus Stuttgart stammt eine Messeneuheit, die sich als hilfreich im Vorrichtungsbau erweist: Matrix X-Support nennt sich das in Hannover gezeigte System (Halle 18, Stand G06), das Werkstückauflagen für die Mess- und Produktionstechnik umfasst. Entwickelt haben es Ingenieure der Matrix GmbH, einem Spin-off aus dem Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart. Wer bislang Messvorrichtungen je nach Größe der Werkstücke herstellt oder aufbaut, benötigt viel Zeit. Dies gilt bei Messvorrichtungen für Prototypen sowie für Vor-, Klein- oder Mittelserien und für Teile mit Freiformflächen. Die Schwaben haben ein System erdacht, mit dem sich teilespezifische Auflagen durch simples Eindrücken und Fixieren in ein Stößelfeld schnell und reversibel herstellen lassen. Das gesamte System besteht aus unterschiedlichen Modulen.

Aufhorchen dürften Konstrukteure bei den Forschungsergebnissen, die Wissenschaftler der TU Clausthal auf Stand J 10 in Halle 18 präsentieren. Ihre Untersuchungen und Berechnungen zum Betriebsverhalten von Welle-Nabe-Verbindungen führen dazu, dass sich deren Gestaltfestigkeit verbessern lässt, während der Verschleiß abnimmt. Die Ergebnisse setzten die Forscher in Berechnungsansätze, Normen und Konstruktionshinweise um.

Mit Realitätsnähe überzeugt auch das Konzept der Minifabrik aus dem Baukasten. Advanced Modular Microproduction System, kurz AMMS, nennen die IPA-Forscher ihre Innovation, die Produktionsbetrieben aus einem Dilemma helfen soll (Halle 17, Stand D34): Die vorhandenen Fertigungsanlagen sind zu groß für die neue Produktserie, die im Mikromaßstab produziert werden muss. AMMS enthält im Kern einen miniaturisierten Baukasten, mit dem sich schnell und flexibel unterschiedliche Fertigungsabläufe für vielfältige Anwendungen umsetzen lassen.