Cluster

Mit dem Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS startet die Fraunhofer-Gesellschaft ein hochambitioniertes Vorhaben. Das Ziel ist die internationale Technologieführerschaft bei Lasersystemen, die mit ultrakurzen Pulsen (UKP) höchste Leistungen erreichen, sowie die Erforschung von deren Einsatzpotenzialen im Verbund mit Fraunhofer-Partnern. Die neuen Systeme sollen alle bisherigen UKP-Laser um eine Größenordnung in der mittleren Laserleistung übertreffen. Gleichzeitig wird an der nötigen Systemtechnik sowie an möglichen Anwendungen in Industrie und Forschung gearbeitet.

Die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena koordinieren das neue Cluster. Die Applikationsentwicklung zusammen mit den Fraunhofer-Instituten FEP, IAF, IIS, IKTS, IMWS, ISE, ISIT, ITWM, IWM und IWS zielt darauf ab, neue Prozesse zu untersuchen und bekannte Verfahren zu industriell relevanten Durchsätzen zu bringen. Beispiele reichen von der Mikrostrukturierung und Oberflächenfunktionalisierung von Solarzellen, ultraharten Keramiken und Batteriekomponenten bis hin zum Schneiden von Gläsern und Leichtbau-Materialien.

Mit dem Leitprojekt futureAM hat die Fraunhofer-Gesellschaft eine neue Kooperationsplattform zur Weiterentwicklung der additiven Fertigung metallischer Bauteile ins Leben gerufen. Sechs Projektpartner, die Fraunhofer-Institute ILT, IWS, IWU, IGD und IFAM sowie die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, wollen den technologischen Vorsprung Deutschlands im Bereich Additive Manufacturing sichern und dezentral verteilte Ressourcen besser nutzbar machen. Ein Ziel ist es, den 3D-Druck von Metallbauteilen signifikant zu beschleunigen und gleichzeitig die Herstellungskosten zu reduzieren. In der Zusammenarbeit sollen dabei neue digitale Prozessketten sowie skalierbare und robuste AM-Prozesse entstehen. Zudem werden die entsprechende Systemtechnik und Automatisierung entwickelt und die Palette an verarbeitbaren Werkstoffen wird erweitert.

In einem gemeinsamen »Virtual Lab« entwickeln die futureAM-Partner Demonstrator-Bauteile, die die Praxistauglichkeit und das Potential der entwickelten Technologien zeigen sollen. Reale Systeme und Prozesse werden dazu digital abgebildet und mittels Simulationstools optimiert – so können etwa Vorhersagen besser getroffen oder Fehler schneller erkannt und behoben werden.

Einzelne Photonen und Quantenzustände gezielt präparieren, kontrollieren und für moderne Anwendungen nutzen – mit diesem Ziel starteten sechs Fraunhofer-Institute im Oktober 2017 das neue Leitprojekt QUILT (Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions). Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln in diesem gemeinsamen Vorhaben robuste, vermarktungsfähige Photonen-Quellen für bildgebende Verfahren auf quantentechnologischer Basis. Denkbare Anwendungsgebiete sind die Medizin- oder Messtechnik, in denen damit neue Bereiche des elektromagnetischen Spektrums erschlossen und Grenzen der Bildgebung erweitert werden können.

Projektpartner des Leitprojekts QUILT sind die Fraunhofer-Institute ILT, IMS, IOF, IOSB, IPM und ITWM.

Der Forschungscampus »Digital Photonic Production DPP« in Aachen erforscht neue Methoden und grundlegende physikalische Effekte für die Nutzung von Licht als Werkzeug in der Produktion der Zukunft. Mit dem Forschungscampus DPP wird eine neue Form der langfristigen und systematischen Kooperation zwischen RWTH Aachen, Fraunhofer-Gesellschaft und Industrie etabliert. Ziel dieser Zusammenarbeit ist die komplementäre Bündelung der verschiedenen Ressourcen unter einem Dach zur gemeinsamen anwendungsorientierten Grundlagenforschung. Dies wird durch ein neues Gebäude auf dem RWTH Aachen Campus ermöglicht: dem Industry Building DPP. Hier können die Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft auf ca. 7 000 qm Büro- und Laborfläche gemeinsam unter einem Dach im Rahmen des Forschungscampus DPP forschen.

Die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT und für Lasertechnik ILT haben im Jahr 2015 gemeinsam mit Partnern aus der Wissenschaft die ACAM Aachen Center for Additive Manufacturing GmbH gegründet. Ziel der ACAM ist die Unterstützung produzierender Unternehmen bei der Umsetzung additiver Fertigungsverfahren in ihren Produktionsprozessen. Das Zentrum für Additive Fertigung wird von Dr. Kristian Arntz, Fraunhofer IPT und Prof. Johannes Henrich Schleifenbaum, Fraunhofer ILT geleitet.

Die ACAM GmbH betreibt ein Center auf dem RWTH Aachen Campus Melaten und bündelt die Kompetenzen unterschiedlicher Forschungsinstitute in ihren Dienstleistungen. ACAM führt eine Expertencommunity rund um das Thema Additive Manufacturing zusammen und entwickelt das Know-how in diesem Bereich systematisch weiter. Die bestehende Expertise wird den Anwendern direkt zugänglich gemacht.

In Sachen Ausbildung bietet die ACAM GmbH maßgeschneiderte Seminare an. Interessierte Unternehmen können sich kostenpflichtig an der ACAM Community beteiligen. Die Partnerfirmen können sich bei Bedarf auch direkt auf dem Campus mit eigenen Ressourcen ansiedeln. Die Mitarbeiter dieser Firmen können auch an Aus- und Weiterbildungsangeboten der RWTH Aachen University teilnehmen und sind in das universitäre Umfeld eingebunden.

Die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT und Lasertechnik ILT sowie das Werkzeugmaschinenlabor WZL und der Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen starteten am 28.10.2015 in Aachen mit 19 renommierten Industriepartnern das »International Center for Turbomachinery Manufacuring – ICTM«.

Zu den zur Zeit 30 Industriepartnern des Netzwerks zählen Turbinenhersteller sowie Konzerne und mittelständische Unternehmen, die zusammen alle Bereiche der Prozesskette abdecken. Im Mittelpunkt des Centers steht die Forschung rund um die Reparatur und Herstellung von Turbomaschinen. Das Forschungszentrum wurde ohne jegliche staatliche Förderung gegründet und gehört damit zu den wenigen selbstständigen Netzwerken, die aus den Fraunhofer- Innovationsclustern »TurPro« und »ADAM« hervorgingen. Der zehnköpfige Lenkungskreis besteht aus Vertretern der beteiligten Industrieunternehmen und Forschungsinstitute.

Das Aachener Zentrum für 3D-Druck ist eine gemeinsame Forschungsgruppe des Fraunhofer ILT und der FH Aachen mit dem Ziel, kleinen und mittelständischen Unternehmen den Zugang zur gesamten Prozesskette im Bereich Additive Manufacturing (AM) zu eröffnen. So sollen die ökonomischen und technologischen Chancen genutzt werden, die diese innovative Technologie bietet.

Kleine und mittlere Unternehmen durchleuchten ihre Anwendungen und sehen zunehmend die ökonomischen und technologischen Chancen des AM in ihren Produktionsumgebungen. Oftmals scheuen sie allerdings die Investitionsrisiken. Vor allem aber verfügen sie nur selten über qualifizierte 3D-Druckspezialisten und ausgebildete Facharbeiter. Hier setzt das eng kooperierende Expertenteam des Fraunhofer ILT und der FH Aachen an.

Im Exzellenzcluster »Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer« entwickeln Aachener Produktions- und Materialwissenschaftler Konzepte und Technologien für eine nachhaltige wirtschaftliche Produktion. Insgesamt sind 18 Lehrstühle der RWTH Aachen University sowie das Fraunhofer- Institut für Lasertechnik ILT und für Produktionstechnologie IPT an dem bis Ende 2017 angelegten Projekt beteiligt. Der mit rund 40 Mio Euro dotierte Exzellenzcluster ist die umfassendste Forschungsinitiative in Europa mit dem Ziel, die Produktion in Hochlohnländern zu halten.

Dazu müssen Wege gefunden werden, gleichzeitig die Variabilität in den Produkten zu steigern und trotzdem zu Kosten einer Massenproduktion zu produzieren. Dies erfordert produktgerechte, wertoptimierte Prozessketten, deren Wirtschaftlichkeit nicht durch überhöhte planerische Aufwände gefährdet wird. Die Produktionstechnik von morgen benötigt daher ein grundlegend neues Verständnis dieser elementaren Zusammenhänge, die im Rahmen des Exzellenzclusters in den vier Forschungsfeldern »Individualisierte Produktion«, »Virtuelle Produktion«, »Hybride Produktion« und »Selbstoptimierende Produktion« erarbeitet werden.

Das Zentrum für Nanophotonik bündelt am Fraunhofer ILT eine Reihe von Aktivitäten, bei denen Analysesysteme mit einer Auflösung im nm-Bereich entwickelt werden, aber auch Produkte und Komponenten mit Strukturen bis hinunter in den Bereich von einigen Nanometern. Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit den in diesen Gebieten tätigen Fakultäten der RWTH-Aachen (u.a. Fakultät Physik/Naturwissenschaften, Fakultät Elektrotechnik) durchgeführt.

Die Aachener Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT, für Lasertechnik ILT sowie für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME wollen im International Center for Networked, Adaptive Production gemeinsam mit namhaften Industriepartnern neue Produktionssysteme und Wertschöpfungsketten im Sinne der Industrie 4.0 entwickeln und damit die Standards für die Fertigung von morgen setzen.

Der Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung« ist eine Initiative der Fraunhofer-Institute ILT und IPT mit Expertisen in der Laser- und Produktionstechnik. Er bietet eine Plattform für Fragestellungen in der Materialbearbeitung in Bezug auf Prozesse, Maschinen und aktuelle industrielle Fertigung. Mit diesem Angebot richtet sich die Initiative an Unternehmen aus den Bereichen des Maschinenbaus, der Anlagenintegratoren und des produzierenden Gewerbes.