Embed Size (px)
DESCRIPTION
begleitender Ausstellungs-Katalog zu der Veranstaltung "Fokus Maschinenbau: Unternehmenserfolg durch patentierte Hochschultechnologien" am 9. November 2009 im Rudolf Chaudoire-Pavillon der TU Dortmund.
Citation preview
fokusmaschinenbau
unternehmenserfolg durch patentierte hochschultechnologien
Erfinder
Jens Brandes (Fibretech GmbH)
Jan Meyer (Yachtwerft Meyer GmbH)
Prof. Dr.-Ing. Herbert Funke
Tel. 0231 9112-779
Fax 0231 9112-334
Vermarktung
Raimond Filges
Transferstelle FH Dortmund
Tel.: +49 (0)231.9112-268
Fax: +49 (0)231.9112-342
[email protected], Anfahrtsbeschreibung, Ausstellungskatalog und aktuelle
Informationen unter www.patente-gruendungen.de oder E-Mail an
[email protected]. Die Teilnahme ist kostenlos.
Bitte teilen Sie uns frühzeitig mit, ob Sie an den Führungen durch
die Institute für Spanende Fertigung (ISF) und Umformtechnik und
Leichtbau (IUL) teilnehmen möchten.
VeranstaltungsortTU DortmundCampus SüdRudolf Chaudoire-PavillonBaroper Str. 29744221 DortmundBitte nutzen Sie die Parkplatz-Einfahrten Nr. 42 und 52
VeranstaltungsorganisationTU Dortmund / TransferstelleJanita TönnissenBaroper Str. 28344221 DortmundTelelefon: 0231 / 755-6030Fax: 0231 / [email protected]
Wissenschaft vor Ort e.V.Thomas BerndsenLünener Str. 21159174 KamenTelefon: 02307 / 91206-30Fax: 02307 / [email protected]
Programm
15:00 bis 19:00 UhrPräsentation der patentierten Maschinenbau-Technologien aus den westfälischen Hochschulen offene Poster- und Prototypenausstellung
15:30 Uhr Begrüßung Prof. Dr. Metin Tolan Prorektor für Forschung, TU Dortmund
15:45 Uhr Erfolgreiche Kooperationsbeispieleaus dem Maschinenbaumoderierte Diskussionsrunde mit Unternehmens- und Hochschulvertretern
16:15 Uhr Pause mit Kaffee und Kuchen
16:45 Uhr Führung durch die Experimentierhalle derInstitute für Spanende Fertigung (ISF) und Umformtechnik und Leichtbau (IUL)
18:00 Uhr Get together mit einem kleinen Imbiss
fokus maschinenbauunternehmenserfolg durc hpatent i erte hoc hsc hultec hnolog i en09. november 2009
vorwort
Ursula Gather, Rektorin der TU Dortmund
POWeR – Patent Offensive Westfalen Ruhr
PROvendis – Wir beschleunigen Technologietransfer
technologieangebote
S. 14 WalzPro | Walzwerkzeug für prismatische Profile
S. 16 Wärmespeichermaterial | Temperaturgeschaltetes Wasseradsorbens
S. 18 Plasma-Composites | Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe durch Plasmaspritzen S. 20 Lichtbogensensor | Detektion einer breitbandigen Rauschquelle
S. 24 Resonator | Balkenförmiges Resonatormodul zur Schallreduktion
S. 26 FIBRETEMP | Elektrisch beheizbare Formen in Kunststoffbauweise
S. 28 Auxetische Strukturen | Intelligente Struktur zur Gewichtsreduktion von Bauteilen
S. 30 ConverSiC | Formteile aus SiC
S. 32 Sensorik für den LandmaschinenbauS. 38 IRU Inkrementelles Rohrumformen | Incremental Tube Forming
S. 39 3D-Profilbiegemaschine | Freiformbiegen von Profilen
S. 40 Prozessintegration | Strangpressen – elektromagnetische Umformung
- Wärmebehandlung
S. 41 Multiwerkzeug | Mehrfachwerkzeug für die IBU (Inkrementelle Blechumformung)
S. 45 Impressum
Sehr geehrte Damen und Herren, Spitzenwissenschaftler/innen aus den Hochschulen in Westfalen setzen mit ihren Ideenund ihrem Engagement Maßstäbe für Innovationen im Maschinenbau. Aus exzellenten Forschungsergebnissen werden vielversprechende Patente und Prototypen entwickelt. Doch nur durch engagierte Unternehmerinnen und Unternehmer werden die Potentiale der Forschung zu Motoren des wirtschaftlichen Wachstums. Dabei ist vor allem der Mittelstand für die Hochschulen ein unverzichtbarer Partner, er ist die Brücke zwischen genialer Idee und praktischer Anwendung. Auf dem „Fokus Maschinenbau“ an der TU Dortmund präsentieren wir Ihnen am 9. November 2009 unsere aktuellsten patentierten Maschinenbau-Erfindungen und öffnen die Türen zur Experimentierhalle der Institute für Spanende Fertigung und Umformtechnik und Leicht-bau. Treten Sie ein in diese Zukunftswerkstatt! Sie werden dort spannende Entdeckungen machen. Sprechen Sie mit Forscherinnen und Forschern und lernen Sie interessante Koope-rationspartner für Ihre Ziele kennen. Lassen Sie sich anhand zweier Best Practice-Beispiele von erfolgreichen Kooperationen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft inspirieren.
Im Namen der TU Dortmund und des Hochschulnetzwerkes POWeR möchte ich Sie herzlich zu dieser Veranstaltung einladen. Ich wünsche Ihnen einen spannenden Nachmittag, der Ihre Neugier wecken und Sie auf neue Perspektiven aufmerksam machen soll. Einen ersten Eindruck über die präsentierten Technologien und das Leistungsportfolio der Erfinder und Institute gibt Ihnen dieser Ausstellungskatalog.
Wir freuen uns auf Ihren Besuch!
Herzliche Grüße
Ursula GatherRektorin der TU Dortmund
9
Das Hochschulnetzwerk POWeR – Patent Offensive Westfalen Ruhr Die Universitäten in Bielefeld, Dortmund, Münster und Paderborn haben sich im Rahmen der Patent Offensive Westfalen Ruhr (POWeR) zu einem Verbund zusammengeschlossen. Das Netzwerk strebt durch Projekte, Erfahrungs- und Informationsaustausch sowie hochschul-übergreifende Strukturentwicklung eine nachhaltige Patent- und Gründerkultur an. Die mit der Zusammenarbeit gewonnenen Erfahrungen schlagen sich in der gemeinsamen regionalen Verwertungsstrategie nieder, die von den Hochschulen des POWeR-Verbundes mit Unterstützung des nordrhein-westfälischen Ministeriums für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie erstellt wurde. Diese ist Grundlage für das von den Hochschulen gewollte regionale Engagement im Verwertungs- und Gründungsbereich. Die gemeinsame Verwertungsstrategie bekennt sich dabei unter anderem zum regionalen Netzwerk für die Verwertung eigener Forschungs- und Entwicklungsergebnisse zur stärke-ren Betonung von Unternehmensgründungen und Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft im Verwertungsspektrum der Hochschulen zur Option, weitere Netzwerkpart-ner der außeruniversitären Wissenschaft, der regionalen Wirtschaft und der Kommunen in die Arbeit zu integrieren. Mit dem Projekt „Patente Gründungen Westfalen Ruhr“ unterstützt das POWeR-Netzwerk Gründerinnen und Gründer aus den Ingenieurs- und Naturwissenschaften und schult Hoch-schulverwaltungen in Patentangelegenheiten. Unsere gemeinsamen Initiativen zielen dabei ausdrücklich auch auf die enge Einbindung der kleinen und mittleren Unternehmen in das Universitätsnetzwerk. Mehr dazu unter www.patente-gruendungen.de.
Kontakt
Michael Asche
TU Dortmund, Transferstelle, Baroper Str. 283, 44227 Dortmund
Tel.: 0231 / 755-2425
Fax: 0231 / 755-4783
www.patent-offensive.de
10
11
Wir beschleunigen Technologietransfer Schutzrechtlich abgesicherte Spitzentechnologie an die Wirtschaft zu vermarkten, ist unsere Kernaufgabe. Ziel ist es, den Transfer des Wissens aus den Hochschulen in Unter-nehmen zu beschleunigen. Die PROvendis GmbH bildet ein wichtiges Bindeglied zwischen Hochschulen und Wirtschaft: Wir bringen beide Seiten professionell zusammen und fördern dabei nachhaltig Kooperationen. Durch zahlreiche Kontakte – vom regionalen Mittelstand bis zum Global Player – und durch die Zusammenarbeit mit anderen Verwertungspartnern ermöglicht PROvendis eine effiziente Technologieverwertung. Unternehmen verschiedener Branchen bietet PROvendis exklusiven Zugang zu den schutzrechtlich gesicherten neuen Technologien und vermitteln den Kompetenzträgern der Hochschulen Kontakte in die Wirt-schaft und umgekehrt. Der technologische Fortschritt ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor für unsere Gesellschaft und erfolgreicher Technologietransfer gewinnt daher immer mehr an Bedeutung. Gleichzeitig ist die patentrechtliche Situation sehr komplex und anspruchs-voll. PROvendis betreut Erfinder aus den Hochschulen und einigen Forschungseinrichtungen des Landes Nordrhein-Westfalen. Speziell für die Fakultäten der Applied Sciences hat PRO-vendis ein Team zusammengestellt. Das Applied Sciences-Team besteht aus Mitarbeitern mit ausgewiesener Fach- und Branchenexpertise der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Mit patentrechtlichem Know-how steht dieses Team Wissenschaftlern kompetent zur Seite: von der Erfindungsberatung über die Patentanmeldung bis zum Verwertungsabschluss.
Kontakt
PROvendis GmbH, Eppinghofer Str. 50, 45468 Mülheim an der Ruhr
Tel: 0208 / 94105-0
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
WalzPro Wärmespeichermaterial Plasma-Composites Lichtbogensensor
14
WalzPro ist ein Einwalzwerkzeug zur Aufweitung vonProfilen mit unrunden Querschnitten (z. B. Vierkant-Profilen) bzw. zur Herstellung von kraftschlüssigen Fügeverbindun-gen zwischen einem inneren und einem äußeren Profil mit unrundem Querschnitt durch plastisches Aufweiten des inneren Profils.
kommerzielle anwendung WalzPro erweitert das Anwendungsspektrum des Fügens durch Einwalzen von den klassischen runden Rohren und Profilen auf die unterschiedlichsten prismatischen Formen (z. B. Vierkant oder Sechskant).Mit WalzPro lassen sich Leichtbaurahmen von unterschied-lichster Form für Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge oder Flugzeuge herstellen. Ein wichtiger Vorteil des Fügens durch Einwalzen liegt dabei in der Möglichkeit, dass sich auch artfremde Materialien wie Stahl und Aluminium oder auch Kunststoffe miteinander verbinden lassen, womit das Verfahren einen deutlichen Vorteil gegenüber der konventi-onellen Schweißtechnik aufweist.
aktueller stand Die Erfindung ist durch deutsche und internationalePatentanmeldungen geschützt.Das Werkzeug konnte in zahlreichen Versuchen seineFunktionsfähigkeit beweisen. Die gefügten Verbindungen sind stabil und zeigen in Auszugsversuchen enorm hohe Belastungswerte.PROvendis bietet im Auftrag der Universität Dortmund inte-ressierten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung an.
vorteile . Fügen prismatischer Profile. preiswertes Verfahren. Fügen unterschiedlicher Materialien. durch Tests bestätigt
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Klaus Weinert
Dr.-Ing. Michael Hagedorn
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Tel.: 0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105 50
www.provendis.info
WalzPro | Walzwerkzeug für prismatische Profile
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann
Dr.-Ing. Dipl.-Inform. Andreas Zabel
Tel.: 0231 / 755-2708
Fax: 0231 / 755-5141
www.isf.de
Das Institut für Spanende Fertigung (ISF) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. D. Biermann beschäftigt sich in Forschung und Lehre mit allen relevanten Zerspanprozessen ebenso wie mit dem informationstechnischen Umfeld der Zerspa-nung. Betrachtet werden die Verfahren Drehen, Bohren, Tiefbohren, Fräsen, Schleifen, Honen und Strahlen. Viele der genannten Prozesse werden am ISF im Hochgeschwindig-keits- (HSC) oder im Hochleistungsbereich (HPC) betrieben oder innerhalb aktueller Forschungsarbeiten für diese hoch produktiven Verfahren qualifiziert. Weiterhin stellen die Mikrobearbeitung (beim Bohren, Fräsen, Tiefbohren und Lasertiefbohren) sowie die Einführung der Trocken- bzw. der Minimalmengen bearbeitung zentrale Aspekte der Arbeiten am ISF dar. Die Durchführung von virtu ellen Zerspanpro-zessen auf der Basis verschiedener Modellierungskonzep-te sowie die Optimierung von produktionstechnischen Prozessen werden ebenfalls umfassend untersucht. Die genannten Forschungsfelder bilden ein Spektrum, das von eher grundlagenorientierten, z. B. im Rahmen von öffentlich geförderten Forschungs projekten durchgeführten, bis hin zu anwendungsbezogenen Projekten, die innerhalb direkter Kooperationen mit Partnern aus der Industrie bearbeitet werden, reicht.
Institut für Spanende Fertigung (ISF), Fakultät Maschinenbau, TU Dortmund
Zerspanung Schleiftechnologie
Optimierungsmethoden
forschungsgebiete am institut für spanende fertigung
Prozess und Simulation
15
Die Erfindung betrifft eine neue Klasse von porösenAdsorbensmaterialien. Deren Porenwände sind mit einem Material beschichtet, das ein temperaturinduziertes, reversibles Umschalten der Oberflächeneigenschaften von hydrophilem zu hydrophobem Verhalten zeigt. Dadurch ist eine gezielte Kondensation und Verdampfung von Wasser bei einer durch das Beschichtungsmaterial vorgegebenen Temperatur möglich.
kommerzielle anwendung Die hohe Kondensationsenthalpie des Wassers und der hohe Beladungshub des Materials in einem engen Temperaturbe-reich bewirken eine deutlich höhere Energiespeicherdichte als konventionelle Adsorptions- und Phasenwechsel-Spei-chermaterialien und stellen einen wirtschaftlichen Einsatz in thermochemischen Energiespeichersystemen in Aussicht. Neben der Anwendung in Wärmepumpen und thermisch angetriebenen Kältemaschinen erscheint auch der Einsatz als selbstregulierender ‚Wärmepuffer’ in Gebäuden oder als Thermostatmaterial besonders interessant.
aktueller stand Die Erfindung wurde von der TU Dortmund im August 2008 zum Patent angemeldet. Die Entwicklung und Optimierung solcher Adsorbermaterialien für unterschiedliche Einsatz-zwecke kann auf der Basis einer breiten Palette poröser Trägermaterialien und möglicher Beschichtungen erfolgen. Mögliche Kandidaten für Beschichtungs- und Trägermaterial werden aktuell untersucht. Für eine tiefergehende Analyse müssen weitere Forschungsaktivitäten folgen. Die erwarte-ten neuen Materialeigenschaften können zu gänzlich neuen Anwendungen und technischen Lösungen führen.
vorteile . Hohe Energiespeicherdichte. Einstellbare Arbeitstemperatur. Selbstregulierender Wärmepuffer. Umweltverträgliches Medium
300 350 400
Poren unterschiedlich
er Grössemit
temperaturschaltbarem Coating
gasförmig
flüssig
Hydrophobe Poren
Hydrophile Poren
Bulk-WasserP
T (K)
280 300 320 340 360 380 40010-3
10-2
10-1
100
Grosse
Poren
Kleine
Poren
gasförmig
ArbeitsbereichP /
bar
T / K
flüssigBulk-Wasser
Prinzip der Wärmespeicherung und Wärmetransformation
Stand der Technik
Erfindung
Wärmespeichermaterial | Temperaturgeschaltetes Wasseradsorbens
Erfinderteam
Prof. Dr. Alfons Geiger
Dr. Ivan Brovchenko
Dr. Alla Oleinikova
Dr. Ferdinand Schmidt, Fraunhofer- Institut
für solare Energieforschung (ISE)
Vermarktung
PROvendis GmbH, Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Tel.: 0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
www.lifesciencepatente-nrw.de16
In der Arbeitsgruppe „Physikalische Chemie III“ werden mit Methoden der „Computational Chemistry“ Forschungs-arbeiten auf dem Gebiet der Simulation von molekularen Vielteilchensystemen betrieben. Ziele sind die Aufklärung mikroskopischer Strukturen und Prozesse, sowie Verständ-nis und Vorhersage makroskopischer Materialeigenschaften auf der Basis der molekularen Wechselwirkungen. Hierzu werden auch Methoden- und Programmentwicklungen durchgeführt. Für die Durchführung der numerischen Rech-nungen steht ein eigener Linux-Cluster mit 180 Prozessoren sowie die Großrechenanlage LIDO an der TU Dortmund zur Verfügung.Die Simulationsrechnungen, die zu dem vorgestellten Patent führten, wurden im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts „Netzwerk neue hochporöse Materialien und Systeme zur Energiespeicherung und Wärmetransformation“ durchge-führt. Die Rechnungen erfolgten in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für solare Energieforschung (ISE) in Freiburg/Breisgau. Ziel war die Verbesserung bisher benutzter Speichermaterialien. Hierzu wurden mit sog. Gibbs-Ensemble-Monte Carlo-Rechnungen das Phasenver-halten von Wasser in Nanoporen unterschiedlicher Wasser-Wand-Wechselwirkungsstärke berechnet, insbesondere auch das Phänomen der Kapillarkondensation und -evaporation in hydrophob/hydrophil schaltbaren Poren.
Modellsimulationen zur Adsorption von Wasser in hydrophilen Poren und
zugehörige Phasendiagramme.
Phase Equilibria of Water Adsorbed in Idealized Cylindrical Pores
Schnappschuss einer Simulation: Wasseradsorption auf
thermoschaltbarer Oberflächenbelegung.
Phase Equilibria of Water Adsorbed in
Idealized Cylindrical Pores
HydrophilicPoreHydrophobic Pore
2.4 nm
Hydrophilic Pore
Physikalische Chemie III, TU Dortmund
Kontakt
Prof. Dr. Alfons Geiger
Tel.: 0231 / 755-3937
Fax: 0231 / 755-3748
http://ganter.chemie.uni-dortmund.de
17
18
Kohlenstoffverbundwerkstoffe besitzen ausgezeichnete me-chanische und thermische Eigenschaften, ihre Herstellung verläuft bislang aber über einen aufwändigen und relativ teuren mehrstufigen Prozess. Beim neuen Plasmaverfahren wird durch die Pyrolyse von Holz in der Flamme eines Plas-mabrenners eine offenporige Kohlenstoffstruktur bereitge-stellt. In der gleichen Anlage wird im nachfolgenden Schritt durch Plasmaspritzen ein metallischer oder keramischer Werkstoff in die Matrix eingebracht.
kommerzielle anwendung Die Erfindung erweitert die Palette möglicher Kohlenstoff/Metall- bzw. Kohlenstoff/Keramik-Verbundwerkstoffe um vorher nicht zugängliche Kombinationen. Die schnelle und kostengünstige Produktionsweise eröffnet ein breites An-wendungspotenzial für die Automotivindustrie (Brems- und Kupplungsscheiben), die Hochleistungselektronik (mecha-nisch geschaltete Kontakte), die Luft- und Raumfahrtindus-trie (Strukturbauteile) bis hin zur Sportartikelindustrie (Ski und Snowboards).
aktueller stand Eine Patentanmeldung wurde im September 2005 beim Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegt. Das Verfah-ren konnte in zahlreichen Versuchen seine Vorteile bewei-sen. PROvendis bietet im Auftrag der TU Dortmund interes-sierten Unternehmen Lizenzen für dieses Verfahren, Gerät und die Möglichkeit zu Forschungskooperationen an.
vorteile . nur ein Arbeitsgang. variable C-Matrix. große Auswahl an Verbundmaterialien. schnell. preiswert. flexibel
Plasma-Composites | Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe durch Plasmaspritzen
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Wolfgang Tillmann
Dr.-Ing. Evelina Vogli
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
Funktionsweise des Plasmaspritzens
Plasmapyrolisiertes Kiefernholz
19
Lehre und Forschung unter einem Dach – Der Lehrstuhl für Werkstofftechnologie an der TU Dortmund liefert Konzepte und Dienstleistungen für ein breites Spektrum an Anwen-dungen. Der Lehrstuhl für Werkstofftechnologie (LWT) an der TU Dortmund setzt sich mit einem breiten Feld an werkstoff-technologischen Anwendungen und Fragestellungen ausei-nander. Unter der Leitung von Prof. Dr. Wolfgang Tillmann bietet er Problemlösungen und neuartige Konzepte zur Werkstoffauswahl, Werkstoffherstellung und eine anwen-dungsorientierte Werkstoffprüfung und -analytik. Der LWT beschäftigt zurzeit etwa 30 wissenschaftliche, technische und verwaltungstechnische Mitarbeiter sowie ca. 25 studen-tische Mitarbeiter. Zur Bearbeitung zahlreicher Forschungsaufträge stehen dem LWT Anlagen zur Abscheidung dünner (PVD) und dicker Schichten (Plasma-, Hochenergieflamm- und Lichtbogen-spritzen, sowie Plasma-Pulverauftragsschweißen), zur Hoch-temperaturfüge- und Wärmebehandlung, sowie Anlagen zur Press- und Sintertechnik zur Verfügung. Im Bereich der Analytik verfügt der LWT über eine komplett ausgestattete Metallographie, ein Labor zur mechanischen und thermischen Charakterisierung von Werkstoffen, ein Korrosionslabor, sowie verschiedene Rasterelektronenmi-kroskope, unter anderem ein Großkammer-REM und ein Feldemissions-REM. Arbeitsschwerpunkte sind:- Beschichtungsverfahren- Fügetechnische Fertigungsverfahren- Pulvermetallurgische Fertigungsverfahren- Werkstoffentwicklung, -prüfung und -analytik.Weitere Informationen unter: www.lwt.mb.uni-dortmund.de
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Wolfgang Tillmann,
Lehrstuhl für Werkstofftechnologie, Fakultät Maschinenbau, TU Dortmund
Tel.: 0231 / 755-2583
Fax: 0231 / 755-4079
www.lwt.mb.uni-dortmund.de
Lehrstuhl für Werkstofftechnologie, Fakultät Maschinenbau, TU Dortmund
20
Durch die Einführung des 42-V-Bordnetzes für die kom-mende Automobilgeneration wird der Forderung nach geringerem Gewicht bei gleichzeitig steigender Anzahl an elektrischen Sensoren und Aktoren Rechnung getragen. Eine höhere Bordnetzspannung verringert nicht nur das Gewicht der Versorgungsleitungen, sondern führt auch bei den verwendeten Halbleiterbauelementen zu einer deutlichen Kostenreduzierung. Ferner bedeutet eine höhere Bordspan-nung eine Steigerung des Wirkungsgrades und damit eine drastische Reduktion des Benzinverbrauchs und Reduktion der CO2-Emissionen. Ein großes Problem bei der Einführung der höheren Spannung ist aber immer noch die Erkennung und das Löschen eines Lichtbogens, da dieser durch die höhere Betriebsspannung große Schäden an der Bordelek-tronik und dem gesamten Fahrzeug anrichten kann.
kommerzielle anwendung Die erfindungsgemäße Schaltung überprüft permanent das Gleichspannungsbordnetz des Kraftfahrzeuges und erkennt Lichtbögen dabei an ihrer charakteristischen Amplituden-form. Die Erfindung bietet nicht nur einen Schutz vor Über-spannungsschäden, sondern entspricht auch den sonstigen strengen Anforderungen der Kraftfahrzeug-Produzenten nach einer robusten und vor allem preiswerten Lösung.
aktueller stand Auf die Erfindung wurde ein Europäisches Patent erteilt. Die Funktion des Verfahren wurde in vielen Tests validiert. PROvendis sucht im Auftrag der FH Dortmund Lizenznehmer für die Erfindung/das Patent.
vorteile Effektiver Schutz vor Leitungsbrand im Kfz Reduktion von . Gewicht . Verbrauch . CO2-Emissionen
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Manfred Krüger
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
Raimond Filges
Transferstelle FH Dortmund
Tel.: 0231 / 9112-268
Fax: 0231 / 9112-342
Schaltung zur Erkennung von Lichtbögen im Kfz
Lichtbogensensor | Detektion einer breitbandigen Rauschquelle
Institut für Mikrosensorik und Fahrzeugelektronik IfM & FE, FH Dortmund
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Manfred Krüger
Tel. und Fax: 0231 / 9112-152
Höhenprofil einer Sensorstruktur
Das Institut für Mikrosensorik und Fahrzeugelektronik IfM & FE wurde im Dezember 2002 als Institut der Fachhochschule Dortmund im Fachbereich Informations- und Elektrotechnik gegründet. Zielsetzung des Institutes ist die anwendungs-orientierte Forschung und Entwicklung von Elektronik- und Sensorsystemen. Die Kernkompetenzen liegen in den Berei-chen Fahrzeugelektronik, Automotive Sensoren, Gassensorik & MEMS und Bordnetze. Anwendungsschwerpunkte sind dabei die Automobilindus-trie, die Prozessautomatisierung sowie die Gebäudesystem-technik. Auf der Basis physikalischer Prinzipien entwickeln wir Gassensoren. Für den Einsatz in Fahrzeugen werden z.B. Druck-, Beschleunigungs-, Neigungs- und Magnetfeld-sensoren untersucht. Deren Charakterisierung erfolgt im Temperaturbereich von -40°C bis +150°C mit den Zielen, die Eigenschaften des Sensorsystems genau zu analysieren und hieraus Vorgaben für die Fertigung, die Zuverlässigkeit und den Produktionstest abzuleiten. Sämtliche Projekte werden im Rahmen einer öffentlichen Förderung in Kooperation mit Industriepartnern umge-setzt. Das IfM & FE ist weiterhin in der Lage, komplette Entwicklungsprojekte für Auftraggeber aus der Industrie durchzuführen.
21
ResonatorFIBRETEMPAuxetische StrukturenConverSiCSensorik für den Landmaschinenbau
24
Die Erfindung betrifft ein i. d. R. balkenförmiges Resonator- element mit einer einseitigen Dämpfungsfolienbeschich-tung. Dabei wird erfindungsgemäß durch eine ganz spezielle Auslegung der Beschichtung erreicht, dass der Resonator keine rückwirkende Anregung des Bauteils verursacht.
kommerzielle anwendung Das Modul soll zur Schwingungsreduktion und damit zur Reduktion von Körperschall (Entdröhnung) in Maschinenge-häusen und Fahrzeugen eingesetzt werden.Als potenzielle Lizenznehmer kommen vor allem Hersteller aus den Bereichen Automotive, Flugzeugtechnik und Schiffs-bau in Frage.
aktueller stand Die Erfindung wurde von der FH Dortmund im Februar 2007 zum Patent angemeldet. Im Juli 2009 erfolgte eine Anmel-dung beim EPA. Derzeit arbeiten die Erfinder an der techni-schen Umsetzung und Optimierung des Resonators.
vorteile . integrierbares System. breitbandeffizient. rückkopplungsfrei. kostengünstig nachrüstbar
PROvendis bietet im Auftrag der FH Dortmund interessier-ten Unternehmen Lizenzen an der Erfindung / dem Verfahren an. Ferner besteht die Möglichkeit zur Kooperation mit dem Erfinder, um spezielle Problemlösungen zu erarbeiten.
Erfinder
Prof. Dr. Thomas Borchert
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Tel.: 0231 / 755-6421
jk@prov endis.info
www.prov endis.info
www.lif esciencepatente-nrw.de
Raimond Filges
Transferstelle FH Dortmund
Tel.: 0231 / 9112-268
Fax: 0231 / 9112-342
Frequenzspektren einer spektral erregten Platte ohne (blau), mit Reso-
natoren (rot) und mit definiert gedämpften Resonatoren (hellgelb)
Innenseitig integrierbarer Resonator an Pkw-Fahrzeugtür
Resonator | Balkenförmiges Resonatormodul zur Schallreduktion
25
Aufgaben unseres Instituts in der Lehre: Vermittlung der Grundkenntnisse im Fach Mechanik, schwingungs-technische und maschinenakustische Praktika für die Studierenden des Maschinen- und Fahrzeugbaus. Aufgaben unseres Instituts in der Forschung: Entwicklung von Resonatoren zur frequentiell breitbandef-fizienten Schwingungs- und Schallreduktion von Maschinen, Fahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen.
Equipment unseres Instituts: Schwingungs- und Schallmesssystem PULSE von Brüel&Kjaer, Gestaltungs-, Konstruktions- und Berechnungssoftware (CATIA, SOLID WORKS, ANSYS, MAPLE), Bremsenprüfstand, Fahrzeugprototypen, Fahrzeugchassiselemente. Unser Team: Prof. Dr.-Ing. Thomas Borchert,Stud.-Ing. Carla Burges, Stud.-Ing. Swetlana Grebennikov,Stud.-Ing. Rebecca Kalweit,Stud.-Ing. Johanna Uhl,Cand.-Ing. Felix Weusthof.
Kontakt
Prof. Dr. Thomas Borchert
Tel.: 0231 / 9112-292, -298
Fax: 0231 / 9112-334
www.fh-dortmund.de/~borchert
Labor für Schwingungstechnik und Akustik, Fachbereich MaschinenbauFH Dortmund
26
cfk-heizformeneine erfindung der fachhochschule dortmund
Energieeffizienz bei der Bauteilherstellung Große Strukturbauteile aus Kunststoff bekommen insbe-sondere in den Bereichen Transportwesen und Logistik eine immer größere Bedeutung. Üblicherweise werden für die Herstellung massive Werkzeuge mit Stahlverstärkung verwendet, die häufig von außen, etwa in Öfen, aufgeheizt werden müssen. Je nach Größe der Form sind erhebliche Energiemengen für ihre Aufheizung erforderlich, umgekehrt ist die Abkühlphase sehr lang. Beides macht die Verwendung massiver Formwerkzeuge für große Kunststoffbauteile kostenintensiv und ineffizient. Eine Alternative bietet die Entwicklung von Prof. Dr. Herbert Funke und seinem Team an der Fachhochschule Dortmund: kurze wärmeflusswege und leichtbauweise garantieren hohe energieeffizienz
Statt aus Metall wird die Form aus einem Verbundwerkstoff in Wabensandwichbauweise gefertigt. Er besteht aus zwei dünnen Kohlefasergewebeschichten an den Außenseiten und einem dickeren Wabenkern. Solche kohlenfaserverstärkte Verbundwerkstoffe werden wegen ihrer hohen Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht auch im Flugzeugbau verwendet. Kernpunkt dieser Innovation im Formenbau: Beheizt wird die Form direkt an ihrer Oberfläche. Dazu wird durch die Kohlefaserschicht auf der Innenseite der Form Strom gelei-tet. Der hohe elektrische Widerstand der Kohlefasern sorgt für eine gleichmäßige Erwärmung, die sich sehr präzise steuern lässt. Der Wabenkern wirkt zusätzlich als Wärmei-solation. Nur die innen liegende 1-2 mm dünne Formschale
muss erwärmt bleiben. Der Rest der Form bleibt durch die gute Isolation relativ kühl. Das spart bei einigen industriel-len Herstellprozessen bis zu 90% der Heizenergie ein. Eingesetzt wird diese Technologie unter der Markenbezeich-nung FIBRETEMP bereits bei der Herstellung von Boots-rümpfen sowie der Herstellung von Rotoren für Windkraft-anlagen. Dort konnten in ersten Anwendungen bereits beim Formenbau Kosten eingespart werden. In der Produktion von Windkraftrotoren konnten die Zykluszeiten durch die effiziente Aufheizung mit den beheizbaren CFK-Formen teilweise halbiert werden. Entsprechende Formen sind bis über 40 m lang.
vorteile . Hohe Energieeffizienz beim Beheizen großer Oberflächen. Gleichmäßige Temperaturverteilung und hohe Aufheizgeschwindigkeit
. Geeignet für Oberflächen von 0,5 m² bis über 100 m²
. Hohe Maßhaltigkeit der Formwerkzeuge(keine Wärmedehnung)
. Kostengünstige Formen durch die Integration von Oberflächenstruktur und Heizelement
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Herbert Funke
Jens Brandes (Fibretech GmbH)
Jan Meyer (Yachtwerft Meyer GmbH)
Vermarktung
Raimond Filges
Transferstelle FH Dortmund
Tel.: 0231 / 9112-268
Fax: 0231 / 9112-342
FIBRETEMP | Elektrisch beheizbare Formen in Kunststoffbauweise
27
F & E-Schwerpunkte Prof. Dr. Funke, Fachbereich Maschinenbau, FH Dortmund
Der Maschinenbau ist eine der ältesten angewandten Wis-senschaften und zugleich permanenter Motor des techni-schen Fortschritts. Von den Konstrukteuren der Hilfsmittel zum Bau der ägyptischen Pyramiden über Leonardo da Vinci bis hin zum modernen Ingenieurberuf reicht die Tradition, die stetige Innovation in den Mittelpunkt stellt. Im Maschinenbau werden Anlagen und Geräte für verschie-denste Anwendungsbereiche konstruiert und betrieben, von Bauwerken über Fahrzeuge bis hin zu Kraftwerks- und Produktionsanlagen. In zunehmendem Maße erfordern die vielfältigen Einsatzbereiche fundierte Spezialkenntnisse, um einen aktuellen und umfassenden Kenntnisstand zu ge-währleisten. Das Studienangebot des Fachbereiches Maschi-nenbau orientiert sich am Bedarf der Industrie und umfasst die Studiengänge: Maschinenbau (Bachelor) Fahrzeugtechnik (Bachelor) Master-Studiengang Maschinenbau
Prof. Dr.-Ing. Herbert Funke, Jahrgang 1965, Studium des Maschinenbaus mit der Fachrichtung Konstruktionslehre und Spezialisierung in der Antriebstechnik und Leichtbau-konstruktion in Paderborn. 2001 Promotion an der Universi-tät Paderborn auf dem Gebiet der Ultraleichtbaukonstruk-tionen in Faserverbund-Wabensandwichbauweise. Von 1999 bis 2004 Geschäftsleiter bei der Firma Simprop electronic im ostwestfälischen Harsewinkel, zum Wintersemester 2004/2005 Berufung an die Fachhochschule Dortmund für das Fach Fahrzeugkonstruktionen. Dort lehrt er im Studien-gang Fahrzeugtechnik sowie im Masterstudiengang Ma-schinenbau die Fächer Fahrzeugtechnik, Fahrzeugdynamik, Fahrzeugkonstruktion, Fahrwerkstechnik und Karosserie-konstruktionen und Aufbauten. 2006 entwickelte er zusammen mit den Firmen FIBRETECH und yachtwerft meyer aus Bremen das Formenbausystem FIBRETEMP. 2008 wurde das Formenbausystem mit dem JEC-Award für Prozesstechnologie sowie mit dem Hochschulpreis der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (AVK) ausgezeichnet.
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Herbert Funke
Tel.: 0231 / 9112-779
Fax: 0231 / 9112-334
28
Die tägliche Wahrnehmung und Erfahrung lehrt uns, dass der Querschnitt eines Bauteils verkleinert und es länger wird, wenn wir an ihm ziehen. Dieses Phänomen wird durch die Querdehnungszahl μ physikalisch beschrieben. Gänzlich gegen unsere Erfahrung ist es, wenn wir an einem Bauteil ziehen und sich der Querschnitt vergrößert. Genau diese Eigenschaft haben auxetische Strukturen;sie besitzen eine negative Querdehnungszahl μ. Hieraus ergeben sich faszinierende strukturelle Eigenschaften, die bisher in dieser Dimension als unerreichbar galten.- Erhöhte Dehn-, Schub- und Torsionssteifigkeit- Erhöhte Knick- und Beulstabilität- Erhöhter Eindrückwiderstand- Erhöhte Schwingungsdämpfung- Erhöhte Bruchzähigkeit
Das Institut für Statik der TU Dortmund konnte nun durch Übertragung von auxetischen Eigenschaften auf makrosko-pische Strukturen ein Modell zur Auslegung entsprechend verstärkter Bauteile entwickeln.
kommerzielle anwendung Der Vorteil der neuen Technologie ist ihre einfache und kostengünstige Integrierbarkeit in bestehende Fertigungs-prozesse. Da die auxetischen Strukturen einfach auf bzw. in eine bestehende Oberfläche aufgebracht werden, können bestehende Bauteile auf einfache Weise verstärkt oder in ihrem Gewicht reduziert werden, ohne den notwendigen fertigungstechnischen Prozess maßgeblich zu verändern.
aktueller stand Eine deutsche Patentanmeldung wurde von der TU Dort-mund in 2003 eingereicht. Eine Europäische Anmeldung folgte in 2004.
PROvendis bietet im Auftrag der TU Dortmund interes-sierten Unternehmen Lizenzen oder die Möglichkeit zur Kooperation an.
Auxetische StrukturenIntelligente Struktur zur Gewichtsreduktion von Bauteilen
Erfinder
Prof. Dr. Hans Obrecht
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
vorteile . Erhöhung der spezifischen strukturellen Tragfähigkeitvon Bauteilen
. Extrem einfache und günstige fertigungstechnischeIntegration der auxetischen Strukturen in bestehende Bauweisen
. In der Regel keine oder nur sehr geringe Bauteilmehrkosten
. Wissenschaftlich abgesicherte computergestützte Modelle
Prinzip der Auxetischen Strukturen
29
Lehrstuhl für Baumechanik-Statik, Fakultät Bauwesen, TU Dortmund
Schwerpunkt der FuE-Aktivitäten des Lehrstuhls für Baume-chanik-Statik sind neue Wege zu extrem leistungsfähigen, gewichtseffizienten und multifunktionalen Konstruktionen mit gezielt einstellbaren mechanisch-physikalischen Eigen-schaften, wie z. B. Steifigkeit, Schwingungs-, Dämpfungs- und Versagensverhalten, Temperaturausdehnungs-, Wärmei-solierungs- und akustische Charakteristika sowie Trag- und Energieabsorptionsfähigkeit, Rissezähigkeit, etc. Auf der Basis grundlegender Untersuchungen sowie der Übertragung neuartiger mechanischer Modelle (mit u. a. kontraintuitiven Verformungsmechanismen) in umfang-reiche numerische Simulationen – die erst in neuerer Zeit durch ausreichend hohe und wirtschaftlich verfügbare Rechenkapazitäten möglich geworden sind – ist es dem Lehrstuhl gelungen, etablierte Konstruktionsweisen (z. B. des Leichtbaus) auf den Prüfstand zu stellen und grundle- gend zu verbessern. Über die bekannten Bauweisen hinaus sind dabei Strukturprinzipe wieder-/entdeckt worden, die es – unabhängig von Material, Größe und Einsatzbereich – erlauben, die Leistungsfähigkeit von gewichtseffizien-ten Konstruktionen auch mit bewährten Materialien und Materialkombinationen wesentlich zu steigern bzw. Eigen-schaftsprofile zu erzeugen, die mit gängigen Bauweisen nicht erreichbar sind. Gesucht werden zum jetzigen Zeitpunkt Partnerschaften für Pilotanwendungen aus allen Bereichen des Ingenieurwe-sens, in denen die Verbesserung von Bauteileigenschaften mit großem wirtschaftlichen Nutzen (Senkung von Ener-gieverbrauch, Erweiterung bisheriger Leistungsgrenzen, etc.) einhergehen. Für interessierte Unternehmen können produktbezogene Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt werden, und über Simulationsrechnungen und Versuche ist es möglich, bereits in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses konkrete Aussagen zur optimalen Bauteilgestaltung sowie zur Wahl bestmöglicher Material-kombinationen zu machen.
Kontakt
Univ.-Prof. Dr. (Ph. D.) Hans Obrecht
Tel.:0231 / 755-2536
Fax: 0231 / 755-2532
www.bauwesen.uni-dortmund.de/ms
Photo: Nadine Ethner
30
ConverSiC ist ein besonders kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von beliebigen Formteilen aus Siliziumkarbid, einer sehr stabilen nicht-oxidischen Hochtemperaturkera-mik. Dazu wird das gewünschte Bauteil zunächst aus leicht zu bearbeitendem handelsüblichem Graphit hergestellt und anschließend mit Hilfe des ConverSiC-Verfahrens formerhal-tend in hochreines Siliziumkarbid umgewandelt.
kommerzielle anwendung ConverSiC ermöglicht es, praktisch beliebige Formen aus dem harten (Diamant-ähnlich), chemisch und thermisch hochresistenten und in seinem Endzustand praktisch nicht mehr bearbeitbaren Siliziumkarbid herzustellen. Solche Bauteile sind hochfest, hitzebeständig bis mindes-tens 2500°C und chemisch robust. Typische Bauteile sind z.B. Bremsscheiben, Heizleiter, Kühlkörper, Katalysatoren, Filter, Prothesen, Hochtemperaturtiegel und Heizelemen-te. Das Verfahren eignet sich auch für die Herstellung von elektronischen Bauelementen im Hochleistungs- oder Hochfrequenzbereich.
aktueller stand Die Erfindung wurde von der Universität Paderborn im November 2006 zum Patent angemeldet.Es liegen erste positive Testergebnisse vor. Wir bieten im Auftrag der Universität Paderborn interessierten Unterneh-men Lizenzen an.
vorteile . beliebige Formen. maßhaltige Umwandlung. besonders kostengünstig. einfach. hoher Reinheitsgrad. dotierbar
ConverSiC | Formteile aus SiC
ConverSiC-Prozess
Handelsübliches Stahlprodukt (links), Bauteil mit dem ConverSiC-
Verfahren hergestellt (Mitte), Ausgangsform aus Graphit (rechts)
Erfinder
Prof. Siegmund Greulich-Weber
Dr. Bettina Friedel
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
Web: www.provendis.info
31
AG Materialien für die Optoelektronik und Photonik, Universität Paderborn
Materialien für die Optoelektronik und Photonikapl. Prof. Dr. Siegmund Greulich-Weber„Low-cost Halbleiter und Design von künstlichen Materialien“
Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit alternativen kosten-günstigen Herstellungsmethoden von Halbleitermaterialien (SiC, GaN, ZnO) und mit dem Design von Metamaterialien für Anwendungen in der Optoelektronik und Photonik. Der ‚wide-bandgap‘ Halbleiter Siliziumkarbid (SiC) mit herausra-genden physikalischen Eigenschaften wird in verschiedenen Modifikationen und in praktisch beliebigen Formen für Anwendungen in der Photovoltaik, Sensorik und Photonik hergestellt. Der in Paderborn entwickelte SiC-Prozess erlaubt auch eine maßhaltige Umwandlung beliebiger Formen aus Kohlenstoff (z. B. Graphit) in SiC, welchem als härtestem Material nach Diamant, damit neue Anwendungs-gebiete erschlossen werden. Insbesondere makroporöses SiC kombiniert geringe Dichte mit hoher mechanischer und chemischer Stabilität und Biokompatibilität für innovative Technologien. Metamaterialien sind künstliche Kompositma-terialien mit neuen zukunftsweisenden Eigenschaften, wie z. B. einem negativen Brechungsindex. Solche Materiali-en werden speziell für den Mikrowellen- und sichtbaren Spektralbereich entwickelt und untersucht. Für die Mate-rialuntersuchung stehen magnetische Resonanzmethoden, auch optisch und elektrisch nachgewiesen, zur Verfügung. Ergänzend können Materialien mit Elektronenmikroskopie untersucht werden. Speziell für die Untersuchung von Meta-materialien und photonische Kristalle wurde ein Mikrowel-lenmessplatz mit reflexionsfreiem Raum aufgebaut.
Kontakt
Prof. Dr. rer. nat. Siegmund Greulich-Weber
Department für Physik, Fakultät für Naturwissenschaften, Universität Paderborn
Tel.: 05251 / 60-2740
Fax: 05251 / 60-12740
www.nanophotonic-materials.de
Arbeitsgruppe Greulich-Weber, Universität Paderborn
32
Die Einzelheiten zu der Erfindung stellen wir Ihnen auf der Ausstellung am 09.11.2009 und vorab per E-Mail zur Verfü-gung: [email protected]
Sensorik für den Landmaschinenbau
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hilleringmann
Dr.-Ing. Siegbert Drüe
Sebastian Meyer zu Hoberge
Matthias Hölscher
Mikrospiegelarrays, durch Tiefenätzen eines Silizium-
Wafers strukturiert
Oberflächenwellen-Feuchtesensoren auf Quarzwafer Mikroskopaufnahme eines mikromechanischen
elektronisch steuerbaren Spiegelarrays
Organische Feldeffekt-Transistoren aus Pentacen auf
Silizium-Substrat
33
Fachgebiet Sensorik, Institut für Elektrotechnik und InformationstechnikUniversität Paderborn
Der Kompetenzschwerpunkt der Arbeitsgruppe Senso-rik liegt in der Entwicklung innovativer Sensorsysteme durch Mikrostrukturierung von Silizium oder anderer Substratmaterialien mittels Fotolithografie-, Ätz- und Abscheidetechniken.Im fachgebietseigenen Reinraum der Klasse 1000 werden unter Anwendung der Planartechnik Sensoren, mikroelek-tronische Schaltungen und mikromechanische Strukturen integriert, z. B. Oberflächenwellensensoren zur Feuchtemes-sung in Ölen, Hochtemperatur-Drucksensoren auf Diamant, organische Feldeffekt-Transistoren aus dem Halbleitermate-rial Pentacen oder elektrisch ansteuerbare mikromechani-sche Miniaturspiegelarrays. Speziell entwickelte Stufenätz-techniken ermöglichen die Integration von Strukturen im Nanometermaßstab. Die hergestellten Sensoren und integ-rierten Schaltungen werden anschließend im Prüflabor des Fachgebiets auf ihre Funktion hin getestet und hinsichtlich der Technologie bewertet.Parallel zur Grundlagenforschung werden industrielle Fra-gestellungen zu Sensorproblemen gelöst, z. B. die optische Erkennung von wenige Mikrometer großen Schmutzparti-keln, Abtastung von entfernten Gegenständen mit Infrarot-licht, drahtlose Sensornetze zur Regalinhaltsüberprüfung sowie die Entwicklung von RFID-Informationssystemen zur Produktkennzeichnung.
Arbeitsgruppe Hilleringmann, Universität Paderborn
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hilleringmann
Sensorik, Fakultät EIM-E, Universität Paderborn
Tel.: 05251 / 60-2225
Fax: 05251 / 60-5913
IRU Inkrementelles Rohrumformen3D-ProfilbiegemaschineProzessintegrationMultiwerkzeug
36
37
Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL), TU Dortmund
Eine nachhaltige und marktgerechte Fertigungstechnik verlangt innovative Ideen, wie sie am Institut für Umform-technik und Leichtbau (IUL) erzeugt, erforscht und anwen-dungsorientiert optimiert werden. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Instituts umfassen erkenntnisorientierte Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung sowie konkreten Technologietransfer bei Produkt- und Prozess- entwicklungen, insbesondere der Werkzeugsysteme und Werkzeugmaschinen der Umformtechnik und des Leichtbaus. Das IUL wird von Prof. Dr.-Ing. M. Kleiner und Prof. Dr.-Ing. A. E. Tekkaya geleitet. Unterstützt werden sie von 2 Oberinge-nieuren, 45 Wissenschaftlern, 11 Mitarbeitern in Technik und Administration sowie ca. 50 studentischen Hilfskräften.
Kontakt
Institut für Umformtechnik und Leichtbau
TU Dortmund
www.iul.eu
Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Tel. : 0231 / 755-2681
Fax: 0231 / 755-2489
Dipl-Ing. Matthias Hermes
Tel.: 0231 / 755-2669
Die Forschungsarbeiten verteilen sich dabei auf die vier Abteilungen Blechumformung, Biegeumformung, Massivum-formung und Hochgeschwindigkeitsumformen und -fügen, wobei sie von den abteilungsübergreifenden Arbeitsgruppen Messtechnik und FE-Simulation unterstützt werden. Basis der Arbeiten sind institutseigene Entwicklungen neuer innovativer Fertigungsverfahren wie beispielsweise das 3D-Runden beim Strangpressen, das Hochdruckblechum-formen oder das Inkrementelle Rohrumformen. Daneben werden aber auch neuartige Ansätze zum Werkzeugdesign und zur Methodenplanung weiterentwickelt und optimiert. Die Modellierung und Simulation der Fertigungsverfahren ermöglicht eine automatisierte Optimierung hinsichtlich Prozessgrenzen und Produkteigenschaften und letztendlich die Einbindung der Verfahren in die virtuelle Produktent-wicklung. Zur Durchführung dieser anspruchsvollen Arbeiten stehen dem IUL aktuelle CAD- und FEM-Systeme sowie ein 2600 m2 großes Laborfeld zur Verfügung. Neben verschiedenen Pressen, Biegemaschinen, Anlagen zur elektromagnetischen Umformung und weiteren Umformmaschinen werden die Untersuchungen durch eine moderne Ausstattung an Prüf-maschinen und notwendiger Messtechnik unterstützt.
38
Das Inkrementelle Rohrumformen basiert auf einer Ver-fahrenskombination aus einem Drückprozess und einem Freiformbiegeprozess für Rohre. Bei diesem Prozess wird ein Rohr von einem Pusher durch ein, das Rohr umlaufendes, Werkzeugsystem geschoben. Das umlaufende Werkzeug-system realisiert eine Querschnittsverjüngung des Rohres, wobei dessen Ausmaß von dem Werkzeugsystem gesteuert werden kann. Des Weiteren wird die lokale Plastifizierung des Werkstoffs in der Umformzone ausgenutzt, um durch eine Führungseinheit einen Freiformbiegeprozess zu überla-gern. Aufgrund der Vorplastifizierung sind die notwendigen Biegekräfte und die auftretende Rückfederung sehr gering. IRU vereinfacht somit die Herstellung von Freiformbiege- teilen durch die hohe Rückfederungskompensation und erweitert die Fertigungsmöglichkeiten mit der Möglichkeit, zusätzlich zu variablen Biegekonturen auch variable Quer-schnittsgeometrien über die Rohrlängsachse herstellen zu können.
kommerzielle anwendung Das Inkrementelle Rohrumformen bietet das Potenzial zur flexiblen Fertigung verschiedenster Rohrkonturen und Quer-schnittsverläufen, wobei folgende Einsatzgebiete hervorzu-heben sind:• belastungsangepasste Rohre(z. B. gerade und gebogene Tailored Tubes),
• voroptimierte Halbzeuge für die Innenhochdruck-umformung IHU,
• flexible Fertigung von 3D-gebogenen Rohren,• Verwendung von hoch- und höchstfesten Stählen und• Biegen extrem dünnwandiger RohreDaher bieten sich vielseitige Anwendungsmöglichkeiten z. B. in der Automobilindustrie bei der Fertigung von Leichtbau-karosserieteilen und Abgassystemen, in der Heizungstech-nik bei Wärmetauschern und im Luftfahrtbereich bei der Verarbeitung problematischer Leichtbauwerkstoffe.
aktueller stand Die Erfindung wurde von der TU Dortmund international zum Patent angemeldet. Aktuell werden das Verfahren und der Prototyp am Institut für Umformtechnik und Leicht-bau (IUL) in Kooperation mit der Transfluid Maschinenbau GmbH weiterentwickelt. PROvendis bietet im Auftrag der TU Dortmund interessierten Unternehmen die Nutzung des IRU-Verfahrens an. Ferner besteht die Möglichkeit zur Kooperation mit dem Erfinder.
vorteile . variable Biegekonturen. variable Querschnittsverläufe. geringe Werkzeugkosten. geringe Rückfederung
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Bastian Kurze
Dipl.-Ing. Matthias Hermes
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Tel.: 0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
IRU Inkrementelles Rohrumformen | Incremental Tube Forming
39
Das Biegesystem besteht aus einer rollenbasierten Vor-schubeinheit, welche schwenkbar aufgehängt ist. Der Radius wird durch die Zustellung der x-Achse definiert. Auf dieser Achse ist der Biegekopf montiert, der das Profil umschließt und führt. Zum 3D-Biegen werden gleichzeitig die Schwenkachsen φ1 und φ2 verdreht, so dass das Profil während des Prozesses um den Flächenschwerpunkt des Pro-filquerschnitts gedreht wird. Die Steuerung der Biegeebene erfolgt also durch das Überlagern eines Torsionsmomentes mit dem Biegeprozess. Dieses Torsionsmoment wird durch das Verdrehen des Vorschubrollensystems um die Achsen φ1
und φ2 eingebracht. Durch eine bestimmte Differenz in der Einstellung der Achsen φ1 und φ2 ist es ferner möglich ein kontinuierlich wirkendes Torsionsmoment zu überlagern. Dies ist für das Biegen von unsymmetrischen Profilquer-schnitten von Bedeutung, um das typische Verdrehen des Querschnitts während des Biegens zielgerichtet zu vermei-den. Ferner kompensiert die überlagerte Schubspannung im Querschnitt teilweise die Rückfederungseigenschaften von Profilen und vereinfacht in dieser Hinsicht die Prozesspla-nung beim 3D-Profilbiegen.
kommerzielle anwendung Das Verfahren kann in verschiedensten Industrieberei-chen zur Anwendung kommen, in denen nicht-kreisförmige Profilbauteile gebogen werden müssen. Als wichtiger Vorteil bietet sich hier die Regelbarkeit durch die kinematische Erzeugung der Biegekontur und die gute Führung des Quer-schnittes an. Mögliche Anwendungsgebiete sind:• Biegen von Strukturbauteilen im Flugzeugbau• Ersatz des Streckbiegens im Automobilbereich• flexible Fertigung von Bauteilen in der Architektur und• neue Gestaltungsmöglichkeiten im Möbeldesign.Ein Hauptvorteil ergibt sich aus dem rollenbasierten Vor-schub, der sich für die Verarbeitung extrem langer Profile sehr gut eignet, z. B. für die integrierte Fertigung von gebogenen Profilen direkt aus dem Walzprofilierprozess.
aktueller stand Die Erfindung wurde von der TU Dortmund international zum Patent angemeldet. Aktuell wird der Prototyp am Insti-tut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) aufgebaut.PROvendis bietet im Auftrag der TU Dortmund interessier-ten Unternehmen Lizenzen zur Produktion einer Maschine oder zur Nutzung des Verfahrens an. Ferner besteht die Möglichkeit zur Kooperation mit dem Erfinder.
3D-Profilbiegemaschine | Freiformbiegen von Profilen
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. Matthias Kleiner
Dipl.-Ing. Matthias Hermes
Vermarktung
PROvendis GmbH
Dr. Joachim Kaiser
Tel.: 0208 / 94105-23
Tel.: 0231 / 755-6421
Fax: 0208 / 94105-50
vorteile . variable Biegekonturen. speziell für nicht-kreisförmige Profilquerschnitte. oberflächenschonend durch Rollenantrieb. unsymmetrische Profil-Querschnitte möglich. geringe Werkzeugkosten. geringe Rückfederung
40
Mit der Idee der Prozessintegration der Umformverfahren Strangpressen und elektromagnetische Umformung, ver-bunden mit einer zusätzlichen Wärmebehandlung, können verschiedene Umformoperationen in einem Schritt erledigt werden. Gegenüber konventionellen Verfahren kann mit die-ser Methode neben lokalen Veränderungen der Geometrie auch eine wesentlich feinere Mikrostruktur mit verbesser-ten mechanischen Eigenschaften erzielt werden.
kommerzielle anwendung Die Erfindung eröffnet neue Wege in der Herstellung von Halbzeugen für die Weiterverarbeitung durch Innenhoch-druck-Umformen. Dadurch ist es möglich wesentlich kom-plexere Halbzeuge als Vorformen für die IHU zu nutzen und damit die IHU erst möglich zu machen. Eine weitere Anwen-dung der Erfindung liegt in der Herstellung von Crash-Boxen als irreversible Energie-Absorber für Kraftfahrzeuge mit einem angepassten Deformationsverhalten.
aktueller stand Eine Patentanmeldung wurde im September 2009 beim Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegt. Die Vorteile des Verfahrens werden derzeit in weiteren Versuchen verifiziert.
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Dipl.-Ing. Andreas Jäger
Dipl.-Ing. Désirée Risch
Kontakt
Dipl.-Ing. Andreas Jäger
Institut für Umformtechnik und Leichtbau
Technische Universität Dortmund
Baroper Straße 301
44227 Dortmund
Tel.: 0231/ 755-6923
Fax: 0231/ 755-2489
Mit der Verfahrenskombination hergestellte Formen: aushärtbare
Aluminiumlegierung AlMgSi1 stranggepresst; aus der Presswärme lokal
eingezogen und direkt abgeschreckt.
Kombinierte Prozesskette Strangpressen und elektromagnetische Umformung
ProzessintegrationStrangpressen - elektromagnetische Umformung - Wärmebehandlung
vorteile . Lokale Geometrieveränderung an quasiunendlichen Profilen
. Einstellbare Mikrostruktur
. Materialeinsparung
. Schnell, preiswert und flexibel
. Energieeffizient durch Nutzung der Wärme
41
Das inkrementelle Blechumformen ist ein hoch flexibler aber langsamer Prozess zur Formgebung von Blechen. Mit dem neuen Multiwerkzeug werden gleichzeitig mehrere Zonen des Bauteils bearbeitet. Dadurch kann die Bearbei-tungszeit drastisch reduziert werden ohne Einschränkung der Flexibilität.
kommerzielle anwendung Das neu entwickelte Werkzeugsystem dient der Herstel-lung von Hohlkörpern mit nahezu beliebiger Geometrie. Ausgangsprodukte können plattenförmige Halbzeuge oder bereits vorgeformten Hohlkörper sein. Für verschiedene Fertigungsaufgaben können dieselben Umformwerkzeuge eingesetzt werden. Die Technologie der IBU eignet sich daher grundsätzlich zur Fertigung unterschiedlichster Blechbauteilen in Kleinserie oder im Prototypenbau. Das neu entwickelte Werkzeug vergrößert den Einsatzbereich zu höheren Stückzahlen.
aktueller stand Eine Patentanmeldung wurde im Juni 2009 beim Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegt. Aktuell befindet sich ein erster Prototyp („Twintool“) am Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) im Aufbau. Es besteht die Möglichkeit zur Kooperation mit dem Erfinder.
vorteile . Große Bandbreite an Bauteilen herstellbar. Schnelle und preiswerte Fertigung. Verkürzung Prozesskette . Geringe Werkzeug- und Maschinenkosten
Multiwerkzeug | Mehrzonenwerkzeug für die IBU(inkrementelle Blechumformung)
Erfinder
Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Dipl.-Ing. Lukas Kwiatkowski
Miroslaw Urban
Prof. Dr. Hans-Jürgen Abel
Vermarktung
PROvendis GmbH
Oliver Werche
Tel.: 0208 / 94105-42
Fax: 0208 / 94105-50
www.provendis.info
Trenner
Impressum
Herausgeber:Technische Universität DortmundAugust-Schmidt-Str. 444227 Dortmund
Redaktion:Janita Tönnissen, TU DortmundThomas Berndsen, Wissenschaft vor Ort e.V.
Art Direktion: Bande – Für Gestaltung! Dortmund
Druck: Druckverlag Kettler, Bönen
Gesetzt aus: LetterGothicText und SignaPapier: Munken Amber Graphic Auflage: 1.000 Stück Erscheinungstag: 15.10.2009
Das Vorhaben wird als EXIST-Projekt „Patente Gründungen Westfalen Ruhr“ des Netzwerkes
POWeR vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie unterstützt und gefördert.
