Ressourceneffiziente Produktion und Leichtbau

Kernkompetenz "Ressourceneffiziente Produktion und Leichtbau"

 

Die Ressourcen- und Energieeffizienz ist der Schlüssel zu einer ökologisch wie ökonomisch nachhaltigen Wirtschaftsweise. Damit kann dem weltweit wachsenden Bedarf an Energie, der zunehmenden Mobilität, dem Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase und des daraus resultierenden Klimawandels wirkungsvoll begegnet werden. Ressourceneffiziente Produktionsprozesse sowie die Nutzung von Leichtbaustrukturen bieten hierfür sehr großes Potenzial. Dabei wird die Vision der Erschließung von vorhandenen Einsparpotenzialen sowohl in der Produktion als auch während der Nutzungsphase, die Strategie der sogenannten bivalenten Ressourceneffizienz (BRE-Strategie), verfolgt. Die Optimierung von Fertigungsprozessen, Industrie 4.0, Technologiefusion bewährter Basistechnologien, Integration intelligenter Systeme, Einsatz erneuerbarer Energien und Kreislaufwirtschaft stehen besonders im Fokus der Forschungsarbeit.

Eine energieautarke, nahezu emissionsfreie Produktion bei gleichzeitiger Reduzierung des Energiebedarfs und Erhöhung der Ressourceneffizienz kann z. B. durch Optimierung von Wirkungsgraden in der Produktion und der Entwicklung von Energiemanagementsystemen erreicht werden. Industrie 4.0 versteht sich dabei als Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel), inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme. Leichtbau gehört zu den Game-Changer-Technologien des 21. Jahrhunderts. Auch aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung der Mobilität wird Leichtbau immer wichtiger. Durch ein geringeres Gewicht von Transportfahrzeugen lassen sich Reichweiten entscheidend erhöhen. Besondere Einsparvorteile bei der Herstellung von Leichtbaustrukturen bietet die Fusion von derzeit noch getrennten Fertigungsprozessen bei der Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffgruppen wie Textilien, Kunststoffe und Metalle. Gleichzeitig kann eine Integration von intelligenten Systemen wie Sensorik und Aktorik erfolgen.

Die an der TU Chemnitz vorhandenen individuellen Kompetenzen und Potenziale unterschiedlicher Forschungsbereiche werden fakultäts- und themenübergreifend zusammengeführt und gebündelt. Die Integration von Grundlagenforschung und der Wissenstransfer zur Ableitung innovativer Produkte und Prozesse tragen zur strukturellen Entwicklung des Wissenschaftsstandortes Chemnitz und zur wirtschaftlichen Stärkung der regionalen Industrie bei.

Aktuelles

Forschungsschwerpunkte in der Kernkompetenz "Ressourceneffiziente Produktion und Leichtbau"

Effiziente Leichtbaulösungen nutzen die synergetische Kombination unterschiedlicher Materialien. Noch immer sind in vielen Bereichen Verarbeitungsprozesse der Textil-, Kunststoff- und Metallverarbeitung voneinander getrennt, wodurch separate Arbeitsschritte und aufwändige Fügetechnologien notwendig werden. Ziel der Forschung an der TU Chemnitz ist daher die Verschmelzung von großserientauglichen Basistechnologien zur ressourceneffizienten Herstellung von Leichtbaustrukturen mit hoher Leistungs- und Funktionsdichte.

Ergänzend zur Technologiefusion werden aktive Komponenten wie Sensoren, Aktuatoren und Generatoren als Elektronikmodule durch in-line oder in-situ Prozesse integriert, um die nächste Stufe hochfunktioneller Leichtbaustrukturen zu erreichen. Ziel ist es hier, diesen Schritt direkt in den Herstellungsprozess zu integrieren. Mit Sensoren oder Aktuatoren ausgerüstete Bauteile helfen bereits heute bei der frühzeitigen Entdeckung von Verschleiß, beispielsweise an Windkraftanlagen, und erleichtern eine häufig sehr aufwändige Wartung.

Industrie 4.0 versteht sich in diesem Kontext als Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel), inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme.

Innovative Lösungen bestehend aus verschiedenen Komponenten bedürfen eines verantwortungsvollen Umgangs mit Ressourcen. Im Fokus steht hier nicht nur der sparsame Einsatz von Rohstoffen bei der Herstellung eines Produkts, auch die Ressourceneffizienz während der Nutzung eines Produkts ist entscheidend für eine Senkung der CO2 –Emission. Weiterhin sind Strategien zur Nutzung von erneuerbaren Rohstoffen sowie die Recyclingfähigkeit von Multimaterialsystemen zentrale Punkte der Forschungsarbeiten an der TU Chemnitz.

Kontakt

Sprecher des Arbeitskreises "Ressourceneffiziente Produktion und Leichtbau":

Stellvertreter:

Projekte (Auswahl)

SFB/TRR 96 "Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: 2011-2023
Webseite

FOR 5380 "Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeitsprozesse: Mikrostruktur, Mechanismen und Modellentwicklung (FUNDAM³ENT)"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: seit 2022
Webseite

"Advanced Materials and manufacturing technologies United for LightwEighT (AMULET)"
Fördermittelgeber: EU/HORIZON2020
Förderperiode: 2021-2024
Webseite

"Forschungsplattform Kälte- und Energietechnik (KETEC)"
Fördermittelgeber: BMBF/7. Energieforschungsprogramm
Förderperiode: 2021-2025
Webseite

"KI-gestützte, teilautomatisierte Demontage von Traktionsbatterien (KaDoTE)"
Fördermittelgeber: BMWK
Förderperiode: 2023-2025

"Carbon, Systems and Mobility Solutions Saxony am Kraftwerksstandort Boxberg/Oberlausitz (InnoCarbEnergy)"
Fördermittelgeber: BMWK
Förderperiode: 2022-2026

EXC 1075 "Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen (MERGE)"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: 2012-2019
Webseite

SFB/TRR 39 "Großserienfähige Produktionstechnologien für leichtmetall- und faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktoren (PT-PIESA)"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: 2006-2018
Webseite

SFB 692 "Hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe für Sicherheitsbauteile (HALS)"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: 2006-2017
Webseite

FOR 1497 "Zwillingspolymerisation von organisch-anorganischen Hybridmonomeren zu Nanokompositen"
Fördermittelgeber: DFG
Förderperiode: 2011-2019
Webseite

"Digitale Technologien für hybride Leichtbaustrukturen"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen/EFRE/ESF
Förderperiode: 2020-2022
Webseite

ESF-Nachwuchsforschergruppe "Automatisierte, bauteilkonturnahe Fertigung biobasierter Leichtbau-Sandwich-Strukturen (ecoWing)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen
Förderperiode: 2020-2022
Webseite

ESF-Nachwuchsforschergruppe "Hochentropielegierungen als Beschichtungswerkstoffe für Oberflächenschutzanwendungen (HEA-SurfProtect)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen
Förderperiode: 2020-2022
Webseite

ESF-Nachwuchsforschergruppe "Neue Materialien für Brennstoffzellen (NeMaCell)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen
Förderperiode: 2020-2022
Webseite

"Sächsische Allianz für Material- und Ressourceneffiziente Technologien (AMARETO)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen/EFRE
Förderperiode: 2017-2020
Webseite

"Seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crashstrukturen (hybCrash)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen/EFRE/ESF
Förderperiode: 2016-2020
Webseite

Spitzentechnologiecluster der Landesexzellenzinitiative Sachsen "Energieeffiziente Produkt- und Prozessinnovationen in der Produktionstechnik« (eniPROD)"
Fördermittelgeber: EU/Freistaat Sachsen
Förderperiode: 2009-2015
Webseite

"Collaborativer Digitaler Zwilling in Wertschöpfungsnetzwerken (Co-TWIN)"
Fördermittelgeber: BMBF
Förderperiode: 2019-2022
Webseite

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