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Das Bauteil der Zukunft fühlt

Bauteile suchen sich eigenständig ihren Weg durch die Produktion, Komponenten speichern ihre Fertigungsdaten, Produkte besitzen eine dauerhafte Identifizierung zur lückenlosen Rückverfolgung im Lebenszyklus, und Plagiate werden sofort erkennbar. Diese Zukunftsvision treibt die Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs 653 "Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus - Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik" an.

Eines ihrer Ziele ist es, Beanspruchungsinformationen aus dem Lebenszyklus im Bauteil selbst zu integrieren - das heißt: Es werden keine Speicherkomponenten mit entsprechenden Informationen ergänzt, das Bauteil selbst weiß Bescheid. So speichert der Querlenker im Automobil aufgetretene Belastungen mithilfe der Materialeigenschaften. Überlastungen können dann sehr einfach durch Wirbelstrommessgeräte ausgelesen werden.

 

Das PZH ist mit folgenden Projekten beteiligt

SFB 653 - T04: „Gentelligente Werkstücktopographiegestaltung und Produktivitätssteigerung geometrisch bestimmter Zerspanprozesse durch axiale Werkzeuganregung“

Bild zum Projekt SFB 653 - T04: „Gentelligente Werkstücktopographiegestaltung und Produktivitätssteigerung geometrisch bestimmter Zerspanprozesse durch axiale Werkzeuganregung“
Kontakt:seibelifw.uni-hannover.de
Laufzeit:07/2013 – 07/2016
Förderung durch:DFG-Förderung
Kurzbeschreibung:Kernstück dieses Projektes ist ein aktorischer Werkzeughalter welcher in der Lage ist hochdynamische Oszillationen in axialer Richtung durchzuführen. Dadurch kann im Zerspannprozess eine gezielte Spandickenmodulation bei Frequenzen bis 2 kHz und Schwingweiten von 30 µm bewirkt werden. Mittels eines intelligenten Ansteuerungssystems können so u.a. Muster und Strukturen innerhalb eines Planfräsprozesses auf der Bauteiloberfläche erzeugt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Informationseinbringen oder des Plagiatschutzes. Darüber hinaus lassen sich zudem Eigenschaften wie Spanbruch, Verschleiß oder Kraftentwicklung in gewöhnlichen Zerspanprozessen positiv beeinflussen.
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SFB 653 – T02 „Sensorisches Spannsystem zur Überwachung des System- und Prozesszustandes“

Bild zum Projekt SFB 653 – T02 „Sensorisches Spannsystem zur Überwachung des System- und Prozesszustandes“
Kontakt:kiesnerifw.uni-hannover.de
Laufzeit:04/2012 – 03/2015
Förderung durch:DFG-Förderung
Kurzbeschreibung:Im Transferprojekt T02 wird ein sensorische Spannsystem für die industrielle Praxis erforscht. Dabei werden die im Teilprojekt N1 erarbeiteten Erkenntnisse genutzt und in ein konkretes Anwendungsszenario transferiert.
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SFB653 – N1: Gentelligente Maschinenkomponenten für Werkzeugmaschinen

Bild zum Projekt SFB653 – N1: Gentelligente Maschinenkomponenten für Werkzeugmaschinen
Kontakt:boujnahifw.uni-hannover.de
Laufzeit:07/2013 – 06/2017
Förderung durch:DFG-Förderung
Kurzbeschreibung:Im Teilprojekt N1 („Gentelligente Maschinenkomponenten für Werkzeugmaschinen“) des SFB653 werden „fühlende“, sensorische Komponenten ausgelegt, realisiert und erforscht, mit denen Zustandsdaten aus Zerspanprozessen gewonnen werden können. Auf Basis dieser Daten können neuartige Überwachungsstrategien umgesetzt werden.
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SFB 653 - Teilprojekt S3: Gentelligente Bauteilidentifikation und Integritätsbewertung

Bild zum Projekt SFB 653 - Teilprojekt S3: Gentelligente Bauteilidentifikation und Integritätsbewertung
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:07/2005 - 06/2013
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Werkstücke, die Informationen zu ihrer Fertigung inhärent speichern oder Fahrwerkskomponenten, die ihren Zustand autonom überwachen und bei Bedarf eine Inspektion veranlassen, mögen vielleicht noch wie Zukunftsvisionen klingen, werden im Sonderforschungsbereich 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus - Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik“ aber bald Wirklichkeit.
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SFB 653 - Teilprojekt E2: Magnetische Magnesiumlegierungen

Bild zum Projekt SFB 653 - Teilprojekt E2: Magnetische Magnesiumlegierungen
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:07/2005 - 06/2013
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Die aktuellen Arbeiten im Teilprojekt E2 konzentrieren sich auf die Entwicklung niedriglegierter Mg-Werkstoffe mit messtechnisch verwertbaren weichmagnetischen und optimierten mechanischen Eigenschaften.
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SFB 653 - N3: Bauteilstatus-getriebene Instandhaltung

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Kontakt:pagifa.uni-hannover.de
Laufzeit:2013 - 2017
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Auch ein schnödes Stück Metall kann schlau sein. Wenn es alle Informationen zu seiner weiteren Bearbeitung in sich trägt. Wenn es ein „gentelligentes“ Bauteil ist …
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SFB 653 – K1:Dispensierte Fasern zur bauteilinhärenten Energieübertragung und optischen Signalkopplung

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Laufzeit:2005 - 06/2017
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer flexiblen Aufbau- und Verbindungstechnik zur Integration von elektronisch und optisch wirkenden Komponenten in metallische Bauteile.
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SFB 653 – L2: Opto-elektronische Integration eines HF-Kommunikationssystems für gentelligente Bauteile

Bild zum Projekt SFB 653 – L2: Opto-elektronische Integration eines HF-Kommunikationssystems 
für gentelligente Bauteile
Laufzeit:2005 - 06/2017
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Ziel des Teilprojektes ist es, die gesamte Kommunikationselektronik (Hochfrequenzmodul, Mikrocontroller und Speicher) in das Innere eines Werkstücks zu integrieren, diese mit der für die signaltragenden elektromagnetischen Wellen als Sende- und Empfangsantenne wirkenden Oberfläche über einen zu dimensionierenden Wellenleiter zu verbinden und die Feldeinkopplung in das Hochfrequenzmodul in der schwierigen metallischen Umgebung zu ermöglichen.
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SFB 653 - L3 - Lesen und Schreiben magnetisch gespeicherter Daten

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Kontakt:taptimthongimpt.uni-hannover.de
Laufzeit:2005 - 2017
Förderung durch:Deutsche Forschungsgemeinschaft
Kurzbeschreibung:Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus“ im Teilprojekt L3 wird am IMPT ein Verfahren zur magnetischen Speicherung von Daten direkt auf der Oberfläche magnetischer Bauteile in einer industriellen Fertigungsumgebung erforscht. Hierbei werden die Daten mittels eines induktiven Magnetschreibkopfes magnetisch gespeichert. Für das Auslesen der Daten kommt ein Verfahren, das auf dem magneto-optischen Kerr-Effekt basiert, zum Einsatz.
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SFB 653 - S1 - Modulare, mehrfunktionale Mikrosensorik

Bild zum Projekt SFB 653 - S1 - Modulare, mehrfunktionale Mikrosensorik
Kontakt:klaasimpt.uni-hannover.de
Laufzeit:2005 - 2017
Förderung durch:Deutsche Forschungsgemeinschaft
Kurzbeschreibung:Das Teilprojekt S1 beschäftigt sich mit der Entwicklung von modularen, mehrfunktionalen Mikrosensoren am IMPT, die dazu dienen, nutzungs-, wartungs- und recyclingrelevante Daten während des gesamten Lebenszyklus eines Bauteils zu erfassen.
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SFB 653 – T01: „Anlernfreie Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung“

Bild zum Projekt  SFB 653 – T01: „Anlernfreie Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung“
Kontakt:neffifw.uni-hannover.de
Laufzeit:10/2011 – 09/2014
Förderung durch:DFG-Förderung
Kurzbeschreibung:Das Hauptziel des Transferprojektes „Anlernfreie Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung“ ist die Erhöhung der Prozesssicherheit von Produktionsanlagen in der Einzelteilfertigung. Dafür wird ein anlernfreies Prozessüberwachungsverfahren entwickelt, welches eine robuste und zuverlässige Überwachung schon für das erste gefertigte Werkstück ermöglicht.
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SFB 653 – E1: „Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten Eigenschaften“

Bild zum Projekt SFB 653 – E1: „Bauteiloberflächen und -randzonen mit gentelligenten Eigenschaften“
Kontakt:hockaufifw.uni-hannover.de
Laufzeit:07/2005 – 06/2017
Kurzbeschreibung:Das Teilprojekt E1 hebt die Trennung zwischen spanend gefertigtem Bauteil und Datenträger auf, indem Oberflächen- und Randzoneneigenschaften zur Speicherung von Informationen aus der Bauteilherstellung und über die erfahrenen Lasten im Lebenszyklus genutzt werden. Drei Nutzungsebenen der Randzone dienen als Informationsspeicher: 1. die Nutzung charakteristischer Oberflächenmerkmale zur individuellen Bauteilidentifizierung, die sich bei konventionellen Bearbeitungsprozessen ausbilden 2. die passive Randzonenveränderung durch Belastung im Einsatz zur Ableitung der Bauteilbelastungshistorie im Lebenszyklus und 3. die aktive Veränderung der Topografie durch die Einbringung informationstragender Mikrostrukturen. Letzteres konnte im 2. Förderzeitraum zu einem Entwicklungsstand gebracht werden, der eine separate Weiterführung im Rahmen des Transferprojektes T04 erlaubte. Nähere Informationen hierzu finden Sie an entsprechender Stelle auf dieser Webseite.
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SFB 653 - Teilprojekt E2 Magnetische Magnesiumlegierungen

Bild zum Projekt SFB 653 - Teilprojekt E2 Magnetische Magnesiumlegierungen
Laufzeit:07/2013-06/2017
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Das Ziel des Teilprojekts E2 ist die Entwicklung und Herstellung von magnetischen Magnesiumlegierungen mit sensorischen Eigenschaften. Diese Werkstoffe können als belastungsempfindliche Sensormaterialien genutzt werden, weil sie die Erfassung relevanter Informationen über die Betriebsbedingungen, insbesondere die anliegenden, dynamischen mechanischen Lasten, werkstoffinhärent über die Änderung ihrer magnetischen Eigenschaften ermöglichen. Diese Änderung, die auf dem Effekt der inversen Magnetostriktion (Villari-Effekt) beruht, kann mit Hilfe moderner Methoden zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung und Materialcharakterisierung, etwa der hochauflösenden Wirbelstromtechnik unter Anwendung der Harmonischen-Analyse, im laufenden Betrieb ausgelesen und verarbeitet werden. Mit Hilfe solcher Messdaten der Belastungshistorie kann die zu erwartende Lebensdauer von Bauteilen abgeleitet werden, so dass Wartungsintervalle geplant und nachfolgende Bauteilgenerationen optimiert werden können. Magnesiumlegierungen verfügen aufgrund hoher spezifischer Festigkeiten bei geringer Dichte über großes Leichtbau-Potenzial. Da Magnesium selbst und gebräuchliche Mg-Legierungen nicht über ferromagnetische Eigenschaften verfügen, wurden im TP E2 neue Legierungen auf Basis von Magnesium und Kobalt entwickelt, deren Gefüge Phasen mit deutlich messbaren ferromagnetischen Eigenschaften enthält. Die magnetischen Eigenschaften der Legierungen unter zyklischer Beanspruchung werden in Kooperation mit dem TP S3 mittels der Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen bestimmt. Die Messwerte der Harmonischen liefern Aussagen über den momentanen Werkstoffzustand und die Gitterverspannungen infolge der auf die Mg-Proben einwirkenden Kräfte.
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