Herstellungsverfahren, Funktions- und Strukturintegration, Verifikation & Validation

Prof. Dr.-Ing. Roland Platz, Prof. Dr. Dmitry Rychkov

Konkrete Beispiele zu fachgebietsübergreifenden Forschungsprojekten sind:

• Steuerung der Prozessparameter in der additiven Fertigung (3D-Druck) aus Kunststoffabfällen via Fused Granular Fabrication unter Nutzung des überwachten maschinellen Lernens. Um mindestens die gleiche Produktqualität nach dem 3D-Druck aus lediglich geschreddertem Kunststoffabfällen zur er-reichen, müssen die Prozessparameter des 3D-Drucks neu konzipiert werden. Dazu werden Verfahren des überwachten maschinellen Lernens angewendet und weiterentwickelt.

• Optimierung und Fehlervermeidung bei Herstellungsprozessen von Kunststoffprodukten mit Hilfe der Statistischen Versuchsplanung und Sensitivitätsanalyse wie z. B. Design of Exeriments DoE sowie Zuverlässigkeitsanalysen wie z. B. Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse FMEA und Einfluss von Unsicherheit.

• Ladungsstabilisierung in Meltblown Filtermedien: Ein großer Teil der in der Filtrationstechnik verwendeten Filtermedien werden aus synthetischen Fil-tervliesen hergestellt. Mittels Meltblown-Prozesse wird geschmolzenes Polymer über Spinndüsen zu sehr fein Filter-Vliese umgewandelt. Syntheti-sche Filtervliese werden sowohl in Schutzmasken als auch in der Reinlufttechnik verwendet. Innerhalb weniger Monate verlieren die Meltblown-Fasern die gespeicherten Ladungen, und die Filtrationseffizienz wird dadurch halbiert. Unter bestimmten Bedingungen, wie hohe Luftfeuchtigkeit oder hohe Temperaturen kann dieser Effekt noch zusätzlich verstärkt werden. Es wird untersucht, ob die Methoden der Ladungsstabilisierung in Elektretfolien in den Meltblownprozess integriert werden können. Die bisher vom TZ Weißenburg entwickelten Methoden ermöglichen eine Erhöhung der Ladungsstabilität um mehr als 100°C, und können die Lebensdauer von Filtervliesen um mehrere Jahre verlängern. Dieses Projekt wird bereits mit der Firma IREMA Filter GmbH im Rahmen einer Förderung durch Bayerischen Forschungsstiftung seit Oktober 2022 gefördert.

• Integrierte Aktuatorik und Sensorik: Moderne Herstellungsverfahren, wie z. B. Additive Fertigung, ermöglichen nahtlose Integration der elektroaktiven Komponenten in den Bauteilen. Dadurch entstehen Produkte mit herausragenden Eigenschaften wie Flexibilität, geringes Gewicht, Festigkeit, die gleichzeitig als Sensoren, Aktuatoren oder Energy-Harvester funktionieren können. Diese Anwendungen erfordern Materialien mit bereits integrierten Eigenschaften - sogenannte Smart Materials. Am TZ Weißenburg werden solche Materialien entwickelt, verarbeitet, charakterisiert und mit verschiedenen Fertigungsmethoden in Bauteile wie Sensoren oder Aktuatoren integriert.