Die industrielle Fertigung steht an einem Wendepunkt, der durch zunehmende Kundenindividualisierung und schrumpfende Losgrößen geprägt ist. An der Universität Siegen werden deshalb innovative Werkzeugkonzepte entwickelt, die eine flexiblere, effizientere und ressourcenschonendere Produktion von Bauteilen ermöglichen. Das Forschungsprojekt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für zwei Jahre gefördert wird, initiierte 2023 unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel und Prof. Dr. Ulf Lorenz die Entwicklung neuer Technologien im Rahmen des Projekts „Kinematisches werkzeuggebundenes Profilbiegen durch Transformer-Werkzeuge“. Mit einer Unterstützung von rund 568.000 Euro bis 2027 soll die bestehende starre Werkzeugtechnik revolutioniert werden.
Die Herausforderung, die die Umformtechnik aktuell meistert, liegt in der Entwicklung skalierbarer und flexibler Fertigungsverfahren. Der Druck auf Unternehmen, Kleinserien effizient herzustellen, wächst durch Megatrends wie Individualisierung und nachhaltiges Wirtschaften, die eine steigende Nachfrage nach flexiblen Produktionsmöglichkeiten mit sich bringen. Bisherige starre Umformwerkzeuge, welche oft eigene Werkzeuge für jede neue Geometrie benötigen, sind sowohl zeit- als auch kostenintensiv. Alternativen werden nun durch segmentierte, verstellbare Bauweisen ermöglicht, die es bieten, verschiedene Bauteilgeometrien mit einem einzigen Werkzeugsatz zu realisieren.
Innovative Ansätze in der Werkzeugtechnik
Das Forschungsteam setzt moderne algorithmische Ansätze sowie mathematische Strukturoptimierungsansätze ein, um neue Designs zu entwickeln. Diese Konzepte sollen nicht nur die Flexibilität erhöhen, sondern auch die Ressourcenschonung in der Produktion unterstützen. Im Rahmen dieser Entwicklungen wird auch der metallpulverbasierte 3D-Druck eingehend erforscht, der neue Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Werkzeugen eröffnet. Neben den Transformer-Werkzeugen werden auch Varianten wie Holzwerkzeuge, 24-Stunden-Werkzeuge und Sekundärwerkzeuge in Betracht gezogen, um den Anforderungen der modernen Fertigung gerecht zu werden.
Langfristig strebt das Projekt die Schaffung hochflexibler „intelligenter Werkzeuge“ an. Diese sind mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet, die eine automatische Anpassung an wechselnde Anforderungen ermöglichen. Solche Entwicklungen sind notwendig, um den hohen Anforderungen an Effizienz und Flexibilität in modernen Produktionsprozessen gerecht zu werden.
Nachhaltigkeit in der Produktion
Die Herausforderungen, vor denen die Produktion der Zukunft steht, sind vielfältig. Klimawandel und Ressourcenknappheit zwingen Unternehmen dazu, ihre Produktionsprozesse nachhaltiger zu gestalten. Die wachsende Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten und effizienten Herstellungsverfahren erhöht den Druck auf die Industrie. Digitale Technologien spielen dabei eine entscheidende Rolle, indem sie flexible und effiziente Prozesse ermöglichen. Innovative Ansätze zur Ressourcenwende und die Förderung nachhaltiger Herstellungsmethoden werden angestrebt, um den Verbrauch von Materialien zu minimieren und den Energieverbrauch zu senken.
Die Mobilitätswende und die Entwicklung klimaneutraler Städte erfordern eine stärkere Integration von Industrie- und Umweltaspekten. Unternehmen sind gefordert, energieeffiziente Produktionsstätten zu schaffen und erneuerbare Energien zu nutzen. Dabei kommen moderne Technologien wie autonome Transportsysteme, flexible Fertigungsstraßen und vernetzte Logistiklösungen zum Einsatz, um Materialflüsse zu optimieren und Engpässe zu vermeiden.
Ein zukunftsträchtiges Beispiel ist das Projekt „addmanu“, welches den 3D-Druck in der industriellen Produktion fördert. Diese Technik hat das Potenzial, Produktionszeiten deutlich zu verkürzen und Materialabfälle zu reduzieren, während sie gleichzeitig maßgeschneiderte Lösungen ermöglicht. Die enge Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Politik ist zentral, um diesen Wandel aktiv zu gestalten und die Kombination aus Nachhaltigkeit und Effizienz in der Produktion der Zukunft voranzutreiben.
Weitere Informationen zu den geförderten Projekten der DFG finden Sie in den entsprechenden Berichten auf der Website der DFG sowie zu den Entwicklungen in der innovativen Produktion auf nachhaltigkeit-wirtschaft.de.