Die industrielle Fertigung steht vor einem tiefgreifenden Wandel, geprägt von der Notwendigkeit zur Kundenindividualisierung und der Herstellung von kleinen Losgrößen. An der Universität Siegen entwickeln Forscher innovative Werkzeugkonzepte, um Bauteile flexibler, effizienter und ressourcenschonender zu produzieren. Diese Entwicklungen werden im Rahmen eines Forschungsprojekts unterstützt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über einen Zeitraum von zwei Jahren gefördert wird.
Der Schulterschluss von Megatrends wie Individualisierung und nachhaltigem Wirtschaften führt dazu, dass die Nachfrage nach Kleinserienfertigung steigt. In der Umformtechnik stehen Unternehmen vor der Herausforderung, skalierbare und flexible Fertigungsverfahren zu entwickeln. Seit 2023 wird das Projekt „Kinematisches werkzeuggebundenes Profilbiegen durch Transformer-Werkzeuge“ an der Universität Siegen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel und Prof. Dr. Ulf Lorenz vorangetrieben. In der aktuellen Phase erhält das Projekt rund 568.000 Euro bis 2027.
Innovative Werkzeugkonzepte
Bisherige starre Umformwerkzeuge sind oft in ihrer Flexibilität eingeschränkt und nicht nachhaltig. Typischerweise erfordert die statische Werkzeugkontur ein eigenes Werkzeug für jede neue Geometrie, was kostspielig und zeitaufwendig ist. Das Forschungsteam hat alternative Werkzeugkonzepte mit segmentierter, verstellbarer Bauweise entwickelt. Diese eröffneten neue Möglichkeiten zur Realisierung verschiedener Bauteilgeometrien mit einem einzigen Werkzeugsatz.
Moderne algorithmische Ansätze und mathematische Strukturoptimierungsansätze sind essenziell, um innovative Designs zu erforschen. Das erklärte Ziel des Projekts ist es, die Produktion von Bauteilen flexibler, effizienter und ressourcenschonender zu gestalten. Insbesondere der metallpulverbasierte 3D-Druck spielt hierbei eine entscheidende Rolle, indem er neue Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Werkzeugen bietet. Neben den Transformer-Werkzeugen werden auch Holzwerkzeuge, 24h Werkzeuge und Sekundärwerkzeuge erforscht.
Langfristige Visionen und Herausforderungen
Die langfristige Vision der Forschung an der Universität Siegen umfasst die Entwicklung hochflexibler „intelligenter Werkzeuge“, die mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet sind und sich automatisch an unterschiedliche Anforderungen anpassen. Dies soll zu hochflexiblen Fertigungsprozessen führen und somit den wachsenden Anforderungen der Industrie gerecht werden.
Die Herausforderungen, vor denen die Produktion der Zukunft steht, sind deutlich: Der Klimawandel und die begrenzte Verfügbarkeit von Ressourcen zwingen Unternehmen, nachhaltigere Produktionsprozesse zu gestalten. In diesem Kontext wird auch die Notwendigkeit, umweltfreundliche Produkte und effiziente Herstellungsverfahren anzubieten, immer relevanter. Digitale Technologien und die Ressourcenwende werden als Schlüsselfaktoren angesehen, um die gewünschten Veränderungen in der Produktion aktiv zu gestalten.
Der Einsatz von Recycling und die Wiederverwendung von Materialien sind zentrale Aspekte, um den Ressourcenverbrauch zu minimieren. Künstliche Intelligenz und moderne digitale Technologien werden zunehmend in Produktionsprozesse integriert, um eine automatisierte und vernetzte Fertigung zu ermöglichen. Unternehmen müssen sich nicht nur auf die gesetzlichen Anforderungen zur Nachhaltigkeitsberichterstattung vorbereiten, sondern auch auf die Nachfrage nach innovativen, nachhaltigen Lösungen reagieren. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Politik ist notwendig, um diesen Wandel erfolgreich zu gestalten.
