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FAKULTÄT FÜR INGENIEURWISSENSCHAFTEN DER UNIVERSITÄT BAYREUTH

Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik

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Aktuelle Forschungsprojekte

ECO-FCGenEinklappen

Projektbeschreibung: Die weltweite Standardlösung für die dezentrale, autarke Stromversorgung wie auch die Generierung von Notstrom zur Versorgung kritischer und nicht-kritischer Infrastrukturen sind dieselmotorisch betriebene Gensets, bei kleinen Leistungen manchmal auch auf Basis von Benzinmotoren. Der Bedarf an Gensets, beispielsweise in Indien, ist groß. Indien gehört zu den größten Treibhausgasemittenten weltweit. Derzeit stammen 140 GW der installierten Leistung zur Energieversorgung aus Dieselgeneratornetzen. Diese verursachen ca. 940 Mio. Tonnen CO2, stellen jedoch nur 30 % der Elektrizität bereit. Gleichzeitig führt in vielen Regionen Diebstahl von Diesel und mangelnde Kraftstoffverfügbarkeit zu mehr als 8 Stunden Stromausfall pro Tag. Trotz der Aktivitäten zur Elektrifizierung ländlicher Bereiche sind immer noch 100 Mio. Menschen ohne Stromzugang.

Mit dem Wirtschaftswachstum des Landes steigt gleichzeitig auch der Energiebedarf, wodurch u. a. das Potenzial für Erneuerbare Energien (EE) groß ist. Der Zuwachs von EE von 84 GW auf 175 GW benötigt geeignete, skalierbare Speicher: Hier werden die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie die Lösung sein. Großes Potenzial bietet sich hierbei für die dezentrale und netzferne Stromversorgung von kritischen Infrastrukturen (Krankenhäuser, Mobil- und Behördenfunkmasten) sowie von Inselnetzen.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines dezentral arbeitenden, skalierbaren Genset-Prototyps auf PEM-Brennstoffzellenbasis. Nach Durchführung erster Dauertests in Indien sowie in Deutschland, erfolgt die Demontage und Verschleißanalyse beider Prototypen. Mit dem Vorhaben soll die Basis für die Entwicklung eines serientauglichen brennstoffzellenbasierten Gensets für den Feldeinsatz geschaffen werden.

Laufzeit: 01.01.2022 - 31.12.2024

Projektpartner:

  • CBC GmbH & Co.KG
  • Fraunhofer-Institut Produktionstechnik und
    Automatisierung IPA

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper, M.Sc. Linda Schlesinger

Effizient und nachhaltig produzierenEinklappen

Projektbeschreibung: Die Erdbevölkerung, und zu einem großen Teil die Industrie, konsumiert bereits mehr als das 1,5-fache der pro Jahr zur Verfügung stehenden Ressourcen. Steigende Preise für Rohstoffe, zunehmende Verknappung von natürlichen Ressourcen sowie der zunehmende europäische und globale Wettbewerb zwingt Unternehmen heute in noch größerem Maße als in der Vergangenheit dazu, effizienter und gleichzeitig nachhaltiger zu produzieren. Insbesondere KMU fehlt es oft an den notwendigen Strukturen, das entsprechende Know-how gleichzeitig im Bereich effizienter als auch nachhaltiger Produktionstechnologien eigenständig aufzubauen.

Das Projekt „Effizient und nachhaltig produzieren“ ist darauf ausgerichtet, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in produzierenden KMU die Chancen, die sich mit effizienten und nachhaltigen Produktionstechnologien und -methoden ergeben, aufzuzeigen und einen anwendungsorientierten Wissenstransfer aus dem universitären Wissen in die industrielle Anwendung durchzuführen. Zielsetzung ist es, den Teilnehmenden systematisch Anwenderwissen zu vermitteln, um die eigene Produktion sowohl effizienter als auch nachhaltiger zu gestalten und eine schnelle Integration und Umsetzung vermittelter Lerninhalte im eigenen Tätigkeits- und Verantwortungsbereich sicherzustellen.

Die Weiterbildungsmaßnahme beruht auf einem berufsbegleitenden Konzept mit zeitlich und örtlich flexiblem Lernprozess (Blended Learning). Die Inhalte der fünf Module können Sie hier abrufen. (https://www.campus-akademie.uni-bayreuth.de/de/zertifikatslehrgaenge/Effizient-und-nachhaltig-produzieren/Inhalte-und-Lehrmethoden/index.html)
Nähere Informationen zu den Teilnahmebedingungen finden Sie hier. (https://www.campus-akademie.uni-bayreuth.de/de/zertifikatslehrgaenge/Effizient-und-nachhaltig-produzieren/Anmeldung-und-Konditionen/index.html)

Das Projekt wird im Rahmen der Förderaktion 6 „Netzwerktätigkeiten zwischen Hochschulen und Unternehmen“ aus dem Europäischen Sozialfonds gefördert. Die Teilnahme an der Weiterbildung kann deshalb während des Projektzeitraums einmalig kostenfrei für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) aus Bayern angeboten werden. Interessierte Unternehmen wenden sich direkt an Herrn Stefan Zeh.

Laufzeit: 07.2021 bis 12.2022

Projektpartner: Campus Akademie, sowie zahlreiche kleine und mittelständische Unternehmen der nordbayerischen Wirtschaft – vom produzierenden Unternehmen über Dienstleister bis hin zu Handelsunternehmen.

Ansprechpartner: M. A. Stefan Zeh

Homepage: https://www.campus-akademie.uni-bayreuth.de/de/zertifikatslehrgaenge/Effizient-und-nachhaltig-produzieren/index.html

Entwicklung von Gestaltungsrichtlinien für die recyclinggerechte Konstruktion von BatteriesystemenEinklappen

Projektbeschreibung: Aktuelle Lithium-Ionen-Batteriesysteme werden speziell hinsichtlich Leistung, Energiedichte und Kosten optimiert. Aspekte eines kreislauf- bzw. recyclinggerechten Designs von Zellen, Modulen und Systemen, insbesondere hinsichtlich einer funktionserhaltenden Refabrikation, werden bislang nicht betrachtet.
Angesichts stark zunehmender batteriesystembedingter Stoffströme durch die Anwendung im wachsenden Markt der Elektromobilität zielt das Projekt auf die systemische Analyse und Ableitung von Gestaltungsrichtlinien für die recyclinggerechte Konstruktion, um geschlossene, effiziente und rohstoffverlustarme Batteriesystemkreisläufe zu ermöglichen.

Laufzeit: 12.2020 bis 11.2023

Projektpartner:

  • TU Braunschweig
    Institut für Konstruktionstechnik (IK)
    Prof. Thomas Vietor
    Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
    Prof. Christoph Herrmann

  • Fraunhofer IKTS Dresden
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
    Prof. Mareike Wolter

  • Universität Bayreuth
    Lehrstuhl Elektrische Energiesysteme (EES)
    Prof. Michael Danzer
    Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik (LUP)
    Prof. Frank Döpper

Ansprechpartner:
Dr. Bernd Rosemann, Jan Koller

Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung

Website:
BMBF - Batterieforschung in Deutschland

BMBF – Clusterprojekt GreenBatt/Redesign

InnoInkEinklappen

Projektbeschreibung: InnoInk (Entwicklung einer innovativen Tinte für den High Speed Sintering (HSS)-Prozess)​ 

Projektbeschreibung: Ziel des Forschungsprojektes InnoInk ist die Entwicklung einer infrarotabsorbierenden Tinte, um sowohl die Produktivität als auch die Ressourceneffizienz des HSS-Prozesses zu steigern.

Laufzeit: 01.05.2020 bis 30.04.2022

Projektpartner:

  • Sindlhauser Materials GmbH

Förderung: ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand)

Ansprechpartner: M.Sc. Daniel Pezold

InQConEinklappen

Projektbeschreibung: Um dem aktuellen Wandel von der Großserienproduktion hin zu höherer Produktvarianz und geringeren Stückzahlen aufgrund kürzerer Produktlebenszyklen zu entsprechen, muss die verwendete Fertigungstechnologie angepasst werden. Dieser Aufgabe sind konventionelle 5-Achs-Fräszentren nicht gewachsen, da ihre Flexibilität mit hohen Programmier- und Rüstzeiten erkauft werden muss. Die geforderte Flexibilität stellen Vertikal-Knickarmroboter als Führungskinematik bereit. Jedoch entsprechen die hierbei erreichbaren Genauigkeiten noch nicht denen, der konventionellen Maschinen.

Ziel des Projektes InQCon ist es deshalb, durch den Einsatz von Sensorik und Aktorik unter Verwendung des maschinellen Lernens notwendige Genauigkeitskenngrößen der Roboterkinematik zu erhöhen.

Laufzeit: 01.07.2021 – 30.06.2023

Projektpartner:

Förderung: ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand)

Ansprechpartner: M.Sc. Lukas Haas

KI-HUB NordbayernEinklappen

Projektbeschreibung: Im Projekt KI-HUB Nordbayern wird ein Wissenstransfer-Netzwerk mit Blended Learning zur Qualifizierung von Mitarbeiter/-innen in KMU zum Themenkomplex der Digitalisierung und der Künstlichen Intelligenz (KI) zum Ausgleich des Fachkräftemangels und Reduzierung der Auswirkung des demografischen Wandels geschaffen und etabliert. Zielsetzung ist die Bereitstellung von anwendungsnahem Methodenwissen für Mitarbeiter/- innen sowie Führungskräfte in Unternehmen und die Etablierung eines Wissenstransfer-Netzwerks. Im Projekt wird kostenfrei und öffentlich zugänglich ein berufsbegleitendes, Weiterbildungskonzept mit abschließender Zertifizierung entwickelt. Durch Nutzung der Kenntnisse von Technologien zum Thema Transfer von virtuellen und augmentierten Inhalten (Mixed-Reality) können völlig neue Lern- und Lehrerfahrungen generiert und geschult werden. Hieraus ergibt sich auch speziell im Falle der alternden Gesellschaft und der daraus resultierenden Fachkräftereduzierung ein bedeutender Mehrwert. Die Wissensverstetigung in KMU hat maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen - das Projekt adressiert dies und erzielt damit erhebliche Wettbewerbsvorteile für die KMU.

Laufzeit: 01.07.2021 - 31.12.2022

Projektpartner:

  • Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) sowie über 30 KMU aus verschiedenen Branchen

Homepage: https://ki-hub-nordbayern.de

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Tim Sokollek

LithoMillEinklappen

Hauptbestandteile der für die herkömmliche Werkzeugherstellung verwendeten Hartmetalle sind die Rohstoffe Wolfram und Kobalt. Beide werden aufgrund Ihrer beschränkten und auf wenige Länder konzentrierten Vorkommen als kritische Rohstoffe eingestuft. Im Forschungsvorhaben LithoMill soll daher ein beschichteter Schaftfräser aus einem Verbundwerkstoff auf Basis von hochverfügbarem und aus umwelttechnischer Sicht unbedenklichem Gesteinsmehl entwickelt werden. Darüber hinaus soll der gesteinsbasierte Verbundwerkstoff zur Reduzierung der auftretenden Werkzeugschwingung im Bearbeitungsprozess beitragen.

Der zu entwickelnde Schaftfräser soll bei der spanenden Bearbeitung von Bauteilen aus Kunststoff und Aluminium zum Einsatz kommen. Die Werkzeuggeometrie, welche auf den neuartigen Werkstoff abgestimmt sein muss, wird mit Hilfe einer Finite-Elemente-Simulation entwickelt. Die Herstellung des Werkzeuggrundkörpers erfolgt durch ein additives Fertigungsverfahren.

Laufzeit: 10/2021 bis 09/2023

Projektpartner:

  • Lehrstuhl Keramische Werkstoffe (Universität Bayreuth)
  • RSB Schleifdienst GmbH
  • SAM Coating GmbH
  • Alfred Schweizer GmbH & Co. KG
  • Biersack Aerospace GmbH & Co. KG

Ansprechpartner: M.Sc. Julian Schmidt

Nachhaltigkeit und Resilienz durch additive InnovationenEinklappen

Projektbeschreibung: Im Zertifikatslehrgang Nachhaltigkeit und Resilienz durch additive Innovationen erhalten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter produzierender KMU aus Bayern einen praxisorientierten Einblick in die Chancen zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Resilienz, die innovative additive Fertigungsverfahren ermöglichen.

Die sechs Veranstaltungen fokussieren die wichtigsten Themen rund um die additive Fertigung, die für eine Steigerung der Innovativität, Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit in Bezug auf undefinierbare Krisen nützlich sind.

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer steigen mit den grundlegenden Potenzialen wie Leichtbau, Flexibilisierung der Produktion oder Steigerung der Ressourceneffizienz ein und werden durch additive Geschäftsmodelle, fertigungstechnische Besonderheiten, sowie rechtliche Belange und die Arbeitssicherheit geführt. Abgerundet wird der Lehrgang mit Inhalten zum Management von Innovationen und Veränderungsprozessen im Unternehmen. Zielsetzung ist es, den Teilnehmenden systematisch Anwenderwissen zu vermitteln, um die nachhaltigen und resilienten Potentiale der additiven Innovationen zu erkennen und im eigenen Unternehmen umzusetzen.

Da das Projekt im Rahmen der Aktion 19 "Berufliche Qualifizierung - Wissenstransfer aus den Hochschulen in die Unternehmen" durch den Europäischen Sozialfonds gefördert wird, kann die Teilnahme an diesem Programm kostenfrei angeboten werden. Als interessierter Teilnehmender müssen Sie in einem kleinen oder mittleren Unternehmen (KMU) in Bayern angestellt sein.

Laufzeit: 01.2022 bis 12.2023

Projektpartner: Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD; Lehrstuhl für Entrepreneurship und digitale Geschäftsmodelle; Lehrstuhl für Bürgerliches Recht, Immaterialgüter- und Wirtschaftsrecht sowie zahlreiche kleine und mittelständische Unternehmen der bayerischen Wirtschaft – vom produzierenden Unternehmen über Dienstleister bis hin zu Handelsunternehmen.

Ansprechpartner: Hajo Groneberg, M. Sc.

Homepage: https://www.additive-innovationen.uni-bayreuth.de/de/Weiterbildung/index.html



PräziMillEinklappen

Projektbeschreibung: Das Forschungsprojekt PräziMill hat die Entwicklung eines belastungsoptimierten Vollhartmetall (VHM)-Mikroradiusfräsers zur Stabilisierung des Fräsprozesses in der 3D-Hartbearbeitung als Ziel. Dies ist notwendig, um die radiale Werkzeugabdrängung, insbesondere bei VHM-Mikroradiusfräsern mit großem Längen/Durchmesser (L/D)-Verhältnis, zu reduzieren und damit die Fertigungsqualität von Werkstücken zu erhöhen.

Der Fokus liegt in der Entwicklung einer optimierten Werkzeuggeometrie. Zur Zielerreichung sollen Simulationsmodelle zur Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens sowie des Spanabflusses entwickelt werden. Basierend auf den Ergebnissen sollen anschließend Demonstratorwerkzeuge hergestellt und im Labormaßstab sowie in der industriellen Praxis erprobt werden. Nach erfolgreicher Erprobung sollen die Optimierungsergebnisse auf weitere Fräswerkzeuge übertragen werden.

Laufzeit: 01.05.2021 bis 31.10.2022

Projektpartner:

  •  Schunk Präzisionswerkzeuge GmbH

Förderung: ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand)

Ansprechpartner: M. Eng. Steffen Globisch

ReproStAF (Reduzierung prozessbedingter Stützstrukturen durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Pulverbetts in der additiven Fertigung)Einklappen

Projektbeschreibung: Ziel des Forschungsprojektes ReproStAF ist es durch die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Pulverbettes beim Laserstrahlschmelzen (eng. laser beam melting, LBM) die Menge an benötigten Stützstrukturen um durchschnittlich 50 % und den kritischen Downskin-Winkel von δ = 45° auf δ = 15° zu reduzieren. Dies wird durch eine Adaption der Fertigungsmaschine und des Fertigungsprozesses angestrebt. Hierdurch wird sowohl die Produktivität und Materialeffizienz als auch die geometrisch-konstruktive Freiheit beim LBM erhöht. Die Entwicklung ist in bestehende LBM-Fertigungsmaschinen integrierbar.

Laufzeit: 01.04.2021 bis 31.03.2023

Projektpartner:

  •   inkjet.parts (Jan Franck)

Förderung: : ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand)

Ansprechpartner: M.Sc. Andreas Hofmann

Sens2IQ (Restfeuchte in Surface Mount Devices (SMD))Einklappen

Projektbeschreibung: Restfeuchte in Surface Mount Devices (SMD), oberflächenmontierten, elektronischen Bauteilen, kann im Lötprozess zu Bauteilausschuss führen. Bei hohen Temperaturen verdampft die Feuchtigkeit im Bauteil schlagartig und dehnt sich dadurch aus. Dies führt zum Platzen der Bauteile, dem sogenannten Popcorning. Feuchtigkeit wird in Umgebungen mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit in die Bauteile eingelagert, weshalb die Aufenthaltsdauer für SMDs in der Produktion begrenzt ist. Aktuell werden die Bauteile nach Ablauf der Aufenthaltsdauer, der sogenannten Floortime, in Öfen rückgetrocknet. Ziel des Projektes ist die Erstellung eines digitalen Prozessmodells auf Grundlage eines Restfeuchtesensors um die kosten- und zeitintensive Rücktrocknung bedarfsoptimiert in den Produktionsprozess einzubinden.

Laufzeit: 15.01.2019 bis 14.01.2022

Projektpartner:

  • elektron Systeme und Komponenten GMBH & CO. KG
  • SEHO Systems GmbH
  • aDROP Feuchtemeßtechnik GmbH
  • FAPS
  • IPA

Förderung: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie – StMWi

Projektträger: VDI/VDE-IT

Ansprechpartner:  M.Sc. Lukas Haas


Verantwortlich für die Redaktion: Gabriele Mauthe

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