Industrielabor Innovative Fertigungsverfahren

Das Industrielabor für Innovative Fertigungsverfahren (IL IFV) hat sich in den Jahren der Betriebsphase zu einer regional wie auch überregional bekannten Institution für Dienst- und Entwicklungsleistungen auf den Gebieten der Finish- und Reibschweißtechnologie entwickelt. Zu den zentralen Leistungen zählen Technologieentwicklungen für mittelständische Unternehmen aus den Industriezweigen Automobil- und Automobilzulieferindustrie sowie der Armaturenindustrie.

Campusstruktur

Campus

1991 gegründet ist der Name der Hochschule längst ein Markenzeichen für eine fundierte akademische Ausbildung, praxisorientierte Forschung und für eine engagierte Studierendenschaft.

Das praxisnahe Studium und die hervorragende Ausstattung ziehen unvermindert Studierende an. Sie bereichern nicht nur während des Studiums das Stadtbild, die Mehrzahl bleibt auch nach dem Abschluss in der Region und sorgt für Innovationen, von denen Wirtschaft und Gesellschaft profitieren.

Am Standort Magdeburg haben die folgenden drei Fachbereiche ihren Sitz in der Breitscheidstraße, unweit von Herrenkrug und Elbe.

Ingenieurwissenschaften und Industriedesign
Soziale Arbeit, Gesundheit und Medien
Wasser, Umwelt, Bau und Sicherheit

Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Industriedesign

Der Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Industriedesign (IWID) steht für eine berufsfeldbezogene akademische Ausbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren und (Industrie-)Designerinnen und Designern und für eine anwendungs- und technologietransferorientierte Forschung und Entwicklung.

Die Struktur des Fachbereichs IWID, in der organisatorischen Kombination aus klassischen Ingenieurdisziplinen mit gestalterischer Kompetenz, prägt dabei in ganz besonderer Weise die gemeinsame Nutzung einschlägiger Ressourcen und interdisziplinärer Möglichkeiten. Dies ist in Deutschland einmalig!

Der Fachbereich IWID ist sehr aktiv in der Forschung. Entsprechend den aktuellen Erfordernissen und den regionalen Bedürfnissen lassen sich die Forschungsaktivitäten in den Instituten folgenden Schwerpunkten zuordnen:

Innovative Technologien, Maschinen, Komponenten und Methoden
Nachwachsende Rohstoffe/Verbundstoffe
Regenerative Energien

Industrielabore der Hochschule Magdeburg-Stendal

Die Industrielabore sind ein offenes Abbild einer industriellen Fertigung mit relevanten Merkmalen von Industrie 4.0. Sie konzentrieren sich auf spezielle Anwendungen und Projekte für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) und stellt vor allem die Kompetenzen der Modellfabrik in den Mittelpunkt.

Die Modellfabrik widmet sich u.a. den Themen Digitalisierung, Industrial Internet of Things (IIoT), Automatisierung und maschinelles Lernen sowie virtuelle und erweiterte Realität in den Bereichen Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung sowie Lager, Logistik und Materialfluss. Anhand von greifbaren technischen Projekten wird modellhaft aufgezeigt, wie Industrie 4.0 für KMU Realität werden kann. Unter der Bezeichnung "Modellfabrik Wirtschaft 4.0" entsteht eine Einrichtung und eine Plattform, die unterschiedliche Schwerpunkte in sich vereint:

Referenzobjekt Fertigung 4.0
Transfer- und Serviceplattform Mittelstand 4.0
Lehr-, Lern- und Weiterbildungsfabrik
Innovations- und Ideenschmiede

Sektionen

Präzisionsreibschweißen

Das allgemeine Angebotsportfolio im Bereich Präzisionsreibschweißen erstreckt sich von Versuchsbearbeitungen über Weiterbildung und Beratung bis zur Produkt- und Verfahrensentwicklung.

Im Rahmen von Kooperations- und Industrieprojekten werden gegenwärtig das Reibschweißen von Miniaturbauteilen auf CNC-Maschinen entwickelt, Chancen und Wege moderner Fügetechnologien beim Schweißen neuartiger, warmfester Werkstoffe am Beispiel hochbelasteter Motorenkomponenten erarbeitet und Technologien zum Zykloidreibschweißen erprobt. Eine entwickelte Technologie zum Fügen schweißtechnisch problematischer Materialkombinationen bei höchsten Genauigkeitsanforderungen wird derzeit bei einem regionalen Automobilzulieferer umgesetzt und in die industrielle Serienreife überführt.

Zur hochpräzisen Ermittlung von axialen Prozess- und Querkräften bis 1000kN wurde im Jahr 2012 eine mobile Messplattform geplant, entwickelt, montiert und in Betrieb genommen.

Das im Jahr 2012 begonnene Kooperationsprojekt REDAL befasst sich inhaltlich mit der Kombinationsbearbeitung Reibschweißen und Fließdrücken. Dabei sollen Aluminiumronden durch Rührreibschweißen hergestellt und anschließend durch Fließdrücken umgeformt werden. Ziel der Kooperation, mit drei weiteren regionalen Partnern, ist die Entwicklung einer Maschine, die beide Verfahren vereint.

Vertikalreibschweißmaschine KUKA Genius Power

Phasenzustände eines Reibschweißprozesses

Finishbearbeitung

Industrielle Aufgabenstellungen und Anwendungen zeigen immer öfter, dass keine geeigneten, anwendungsgerechten Bearbeitungssysteme und Finishgeräte am Markt existieren. Neben der Entwicklung, Fertigung und der Erprobung dieser Stein- und Bandfinishaufsatzgeräte steht die Weiterentwicklung der Kraftregelung für Finishprozesse im Mittelpunkt der FuE-Bemühungen auf dem Gebiet der Finishbearbeitung im Industrielabor Innovative Fertigungsverfahren.

Die Entwicklung, Umsetzung und Erprobung von Technologien und Regelungsstrategien für Finishprozesse dienen der Integration des Verfahrens in CNC-Dreh- und Fräszentren und somit der Erweiterung seines Einsatzspektrums und seiner Anwendungen.

Finishbearbeitung auf Standard CNC-Drehmaschinen

Verfahrensarten Finishbearbeitung

Finishbearbeitung auf Standard CNC-Fräsmaschinen

Verfahrensarten Finishbearbeitung

HPC-Prozesse Verfahrenskombination

Ziel ist es, die Varianten des Finishverfahrens, welche derzeitig auf Sondermaschinen für die Großserienfertigung flächendeckend etabliert sind, in moderne universale CNC-Bearbeitungszentren zu integrieren. Hierdurch wird eine intelligente, wandelbare, effiziente und nachhaltige Lösung für die Einzel- und Kleinserienproduktion geschaffen. Derzeit macht die Bearbeitung mit Finishaufsätzen auf Standardmaschinen etwa 2% aller Finishvarianten aus. Durch völlig neue technologische Ansätze soll dieser Wert auf über 20% angehoben werden.

Verfahrenskombination Schleifen-Finishen; Hartdrehen-Finishen; Fräsen-Finishen
Finishen auf CNC-Werkzeugmaschinen
Integration von adaptiven Finishwerkzeugen in CNC-Werkzeugmaschinen

Fertigungs- und Prozessmesstechnik

Als interdisziplinäre Einrichtung zur Qualitätsprüfung und Qualitätssicherung im Industrielabor Innovative Fertigungsverfahren nimmt das Ressort Fertigungs-messtechnik bei allen abgewickelten Forschungs- und Industrieprojekten eine bedeutende Stellung ein. Die Annahme und Durchführung von Aufträgen zum Vermessen von Maß-, Form-, Lage- und Oberflächenmerkmalen zählt aber ebenso zum aktuellen Betätigungsfeld der Abteilung Fertigungsmesstechnik. Hierbei steht modernste Messtechnik und gut ausgebildetes Personal zur Verfügung.

Ein wesentlicher Bestandteil der Abteilung FMT ist das Angebot von Dienstleistungen zum Messen und Prüfen. Der überwiegende Anteil der an das Industrielabor gestellten Anfragen und Messaufgaben kam aus der regionalen Automobilzulieferindustrie.

Fertigungsmesstechnik

Projekte

Aktuelle Forschungs- und Industrieprojekte zum Finishen

Projekt / Projektart	Beschreibung	Laufzeit
FumOFin / Nemo Netzwerk	Funktionale mikrostrukturierte Oberflächen durch Finishen	2012 bis 2015
FumOPlan / ZIM	Herstellen von funktionsgerechten Planflächen durch parametergeregeltes Rotationsfinishen	2012 bis 2014
FumOAdap / ZIM	Neuartiges adaptives Finish-werkzeug-System zur Verfahrensintegration in CNC-Bearbeitungszentren	2012 bis 2014
FumOWalz / ZIM	Herstellung funktionsoptimierter Oberflächen an Großwalzen	2012 bis 2014
FumOMobile / ZIM	Anwendungsbasierte Mess- und Auswertungsverfahren für die Oberflächentech-nik	2013 bis 2015
FumOGleit / ZIM	Funktionsabsicherung und Lebensdauererhöhung mittels modernster Endbearbei-tungs- und 3D-Messstrategien	2013 bis 2015
FumORay / ZIM	Funktionsflächenherstellung durch Kurzhubhonen mit sich anpassendem Andrück-system (Finray-Stytem)	2014 bis 2016
KombiFin / BMBF	KombiFin – Grundlagenuntersuchungen für die allgemeine Gestaltung von kombinierten Finishprozessen	2014 bis 2017
BMBF	Intelligente Industriearmaturen durch Einsatz modernster Informations- und Kommunikationstechnik – Einführung von Industrie 4.0 im Spezialanlagenbau	2017 bis 2019
BMBF	Entwicklung von intelligenten Vorrichtungen im Rahmen von Industrie 4.0 Teilprojekt	2017 bis 2019
BMBF	Entwicklung und Erprobung von neuen Fertigungstechnologien für Prüfstandsmotoren	2017 bis 2019
BMBF	Smart3 „Entwicklung und Test modularer Einheiten als Baukasten für smarte Finish-Technologien“	2017 bis 2021
BMBF	Modellfabrik 4.0 für KMU	2018 bis 2022
ZIM	Entwicklung des Gesamtprozesses zur automatisierten Herstellung der Funktionsfläche für Scharniergelenke	2017 bis 2020
ZIM	Kombinierte Finishbearbeitung für UHMWPE Komponenten in der Endoprothetik	2020 bis 2022
ZIM	Entwicklung eines Simulators für die Analyse und Bewertung von Gelenken	2020 bis 2022
ZIM	Intelligente kraftgeregelte 5-Achs-Prozessführung zur Herstellung von sphärischen Funktionsflächen	2020 bis 2022
ZIM	Entwicklung eines neuartigen mobilen Bodenprüfgerätes	2020 bis 2022

Aktuelle Forschungs- und Industrieprojekte zum Reibschweißen

Projekt	Beschreibung	Partner
Herstellung von Hartmetallverbindungen	Verbindungsherstellung zwischen Hartmetallwerkstoffen und Schaftwerkstoffen für die Werkzeugindustrie	2 regionale Partner
Zykloidreibschweißen	Zykloidreibschweißen von metallischen Werkzeugen Technologieentwicklung zum Zykloidreibschweißen	2 regionaler Partner
Rührreibschweißen	Weiterentwicklung des Rührreibschweißens zum Präzisionsfügeverfahren	3 regionale Partner
Rotationsreibschweißen von Getriebekomponenten	Versuchsschweißungen Technologie- und Verfahrensentwicklung Maschinenentwicklung	1 regionaler und 2 überregionale Partner
Untersuchungen zum winkelorientierten Rotationsreibschweißen		1 überregionaler Partner
Untersuchungen zum Schweißen von TiAl-Werkstoffen		2 regionale Partner
Rotationsreibschweißen von neuartigen Aluminiumlegierungen		1 überregionaler Partner

Netzwerke

Das Industrielabor beteiligte sich an der Arbeit in verschiedenen Netzwerken. Dazu zählen die NEMO-Netzwerke

InnFütecRS – Innovative Fügetechnik Reibschweißen,
Innovative Gleitlagertechnik,
FumOFin – Funktionale mikrostrukturierte Oberflächen durch Finishen.

Die Struktur der Netzwerke als auch die des Industrielabors sind so aufgebaut, dass die wissenschaftlichen Ressourcen personeller und technischer Art des IL IFV mit den Wertschöpfungspotentialen der Unternehmen einen Verbund bilden. Dieser Verbund gewährleistet einen intensiven Wissensaustausch, bei dem für komplexe Aufgabenstellungen aus der Wirtschaft anwendungsorientierte Lösungsmöglichkeiten im Industrielabor erarbeitet werden.

Die Industriepartner bilden im Netzwerk einen Mix aus Anwendern von Finish- und Reibschweißtechnologien einerseits und Ausrüstern andererseits. Bei den Anwendern gibt es vorrangig Unternehmen aus dem Kreis der Automobilzulieferindustrie, der Armaturenindustrie, der Lagerherstellung und der Energietechnik. Ausrüster sind zum einen Maschinenhersteller, die bereits seit Jahren in den Bereichen der Feinbearbeitung und dem Reibschweißen agieren und zum anderen Partner auf dem Gebiet der Messtechnik. Mit dieser Struktur wird ein intensiver Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft möglich. Zudem trägt die wissenschaftliche Zusammenarbeit dazu bei, die wirtschaftliche Leistung und Wettbewerbsfähigkeit der Industriepartner zu stärken.

Besonderer Dank für die Unterstützung bei der Durchführung der dargestellten Forschungs- und Entwicklungsprojekte gilt:

dem Kompetenznetzwerk für Angewandte und Transferorientierte Forschung KAT (Gemeinschaftsinitiative der Hochschulen des Landes Sachsen-Anhalt und des Kultusministeriums)
dem Kultusministerium und dem Ministerium für Wissenschaft und Wirtschaft des Landes Sachsen-Anhalt
dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
den Industriepartnern der Hochschule Magdeburg-Stendal