Aktuelle Projekte – Institut für Montagetechnik

Entwicklung und Optimierung von Handhabungs- und Montageprozessen

Präzisionsmontage

Egal ob Sensoren, Herzschrittmacher oder Uhrwerke: Überall wo Teile sehr genau montiert werden müssen, stoßen konventionelle Roboter und entsprechende Peripherie an ihre Grenzen. Das match forscht in diesem Bereich an neuen Lösungen und Strategien, um zuverlässige und wirtschaftliche Präzisionsmontageprozesse umzusetzen.

Team: Martin Stucki, Rolf Wiemann, Niklas Terei, Lars Binnemann

Jahr: 2018

Förderung: Grundfinanzierung

Laufzeit: fortlaufend
Formvariable Handhabung schmiedewarmer Hybridbauteile im Rahmen des Tailored Forming

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1153 „Tailored Forming“ setzt sich zum Ziel, die Potentiale für hybride Massivbauteile auf Basis einer neuartigen Prozesskette zu erschließen und die dafür notwendigen fertigungstechnischen Verfahren zu entwickeln. Der Fokus des Teilprojekts C7 innerhalb des SFB liegt darauf, Funktionsmodule für die formvariable und gleichzeitig präzise Handhabung von Bauteilen mit Temperaturen von bis zu 1250 °C unter Berücksichtigung von zusätzlichen Prozessanforderung (z.B. Kühlung der Bauteile im Greifer) bereitzustellen. Greifer, die die hohen Anforderungen an Bauteilvariabilität, Bauteiltemperatur und Positioniergenauigkeit gleichzeitig erfüllen, existieren bisher nicht.

Team: Caner Ince

Jahr: 2019

Förderung: DFG

Laufzeit: 4 Jahre
Self-Assembly

Der Forschungsbereich Self-Assembly befasst sich mit der Entwicklung von selbst montierenden bzw. selbst positionierenden Systemen. Durch das spezifische Design entsteht ein energetisches Potentialfeld, das auf die Bauteile einwirkt und an die Montageposition zieht. Eine Handhabung der einzelnen Komponenten ist nicht mehr zwingend erforderlich, was neue Anwendungsfälle, wie z.B. berührungslose Montage, ermöglicht.

Team: Martin Stucki

Jahr: 2019

Förderung: PhoenixD, DFG

Laufzeit: 7 Jahre
PhoenixD

PhoenixD ist ein breit angelegtes Exzellenzcluster, um Design und Herstellung von Hochleistungsoptiken neu zu definieren. So sollen intelligente, kompakte und adaptive optische Systeme entwickelt werden, die nicht nur völlig neue Funktionalitäten ermöglichen, sondern auch tauglich für die Massenfertigung sind. Das Cluster vereint dabei verschiedene Fachbereiche aus Optikdesign, Optiksimulation und der Optikfertigung. Das match übernimmt in diesem Projekt Präzisionsmontageaufgaben und befasst sich intensiver mit der voll prozessintegrierten Bauteilausrichtung via Self-Assembly sowie der Entwicklung neuartiger, sich selbst optimierender Montagekonzepte.

Team: Martin Stucki, Rolf Wiemann, Niklas Terei, Lars Binnemann

Jahr: 2019

Förderung: DFG

Laufzeit: 7 Jahre
SFB 1368: Klebstoffbasierte Montageprozesse in XHV-adäquater Atmosphäre

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1368 „Sauerstofffreie Produktion“ werden Prozesse der Fertigungs-, Montage- Handhabungstechnik unter technisch vollständigem Ausschluss von Sauerstoff untersucht. Die Fügetechnologie des Klebens nimmt in der Montagetechnik eine wichtige Rolle ein, weshalb sich das Teilprojekt B04 mit klebstoffbasierten Montageprozessen in sauerstofffreier Atmosphäre befasst. Das Ziel des Teilprojekts ist ein Erkenntnisgewinn über technische Eigenschaften von Klebverbindungen, die in sauerstofffreier Atmosphäre und mit desoxidierten Fügepartnern hergestellt wurden.

Leitung: Prof. Annika Raatz, Prof. Wolfgang Maus-Friedrichs

Team: Sandra Gerland, Rolf Wiemann

Jahr: 2020

Förderung: DFG

Laufzeit: 4 Jahre
Montage photonisch integrierter Systeme

Der Forschungszusammenschluss des Exzellenzclusters PhoenixD verfolgt das Ziel, konventionelle und komplexe Hochleistungsoptiken in intelligenten, kompakten und adaptiven optischen Systemen zu integrieren. In diesem Zusammenhang wird in PhoenixD an miniaturisierten optischen Systemen gearbeitet, in denen die mit dem Knowhow der verschiedenen interdisziplinären Forschungspartner entwickelten Hochleistungsoptiken demonstriert werden sollen. Hierbei forscht das match an neuartigen Konzepten und Prozessen zur Präzisionsmontage von optischen Systemen.

Team: Niklas Terei

Jahr: 2021

Förderung: PhoenixD

Laufzeit: 4 Jahre
Montagestation auf Basis eines magnetischen Levitationssystems

Zur flexiblen Verkettung von unterschiedlichen Fertigungsstationen können magnetische Levitationssysteme eingesetzt werden. In diesen Systemen schweben die Werkstückträger (Mover) über den feststehenden Statoren mittels elektromagnetischer Kräfte. Durch Veränderung der elektrischen Felder können die Mover in sechs Freiheiten positioniert werden. Um eine kosteneffiziente Fertigung optischer Komponenten bzw. integrierter optischer Systeme zu ermöglichen, verfolgt PhoenixD den Ansatz eine Inline-Produktionsanlage auf Basis dieser Levitations-Transportsysteme umzusetzen. Ziel ist es, die Mover neben dem Transport zwischen den Fertigungsstationen ebenfalls als funktionale Einheit innerhalb der Stationen zu nutzen. Das match erforscht und entwickelt hierfür eine integrierte Montagestation.

Team: Lars Binnemann

Jahr: 2021

Förderung: PhoenixD, DFG

Laufzeit: 4 Jahre
Strategien für die piezoaktorisch unterstützte Demontage von Schraubverbindungen

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ erforscht seit 2010 am Beispiel von zivilen Flugzeugtriebwerken die wissenschaftlichen Grundlagen der Regeneration. Die Motivation ist dabei, wie komplexe Bauteile effizient und ressourcenschonend erhalten und repariert werden können. Das match fokussiert und entwickelt im Transferprojekt T16 neuartige Strategien zur schonenden Demontage am Beispiel von Schraubverbindungen.

Leitung: Prof. Annika Raatz

Team: Richard Blümel

Jahr: 2023

Förderung: DFG

Laufzeit: 2,5 Jahre

Maschinenkonzepte und Systemintegration

Unteraktuierte Handhabungssysteme

Im Bereich „Unteraktuierte mechatronische Systeme“ werden Montagesysteme erforscht, die weniger Stellantriebe als Bewegungsfreiheiten besitzen. Der grundlegende Gedanke ist, u.a. den konstruktiven Aufwand sowie die Kosten einer konventionellen vollständigen Aktuierung gleichwertiger Systeme zu umgehen. Zwei grundlegende Themen sind hierbei die strukturellen Anforderungen an die Unteraktuierung sowie die Regelung des typischerweise stark nichtlinearen Systemverhaltens.

Team: Tobias Recker

Jahr: 2017
Aerodynamische Zuführtechnik

Moderne Produktionssysteme sind vielseitigen Anforderungen ausgesetzt. Zum einen besteht ein hoher Kostendruck, wodurch insbesondere in Hochlohnländern meist ein hoher Automatisierungsgrad angestrebt wird. Zum anderen sieht sich die Produktion mit steigenden Variantenzahlen und einer gestiegenen Planungsunsicherheit durch die globalisierten Märkte konfrontiert, was eine hohe Flexibilität der eingesetzten Betriebsmittel erforderlich macht. Insbesondere in der Montage, die einen zentralen Teilbereich der Produktion darstellt, müssen folglich flexible Automatisierungslösungen erarbeitet werden, die eine dynamische Anpassung an geänderte Randbedingungen ermöglichen.

Team: Torge Kolditz

Jahr: 2022

Robotergestützte Montage- und Handhabungsvorgänge

Kollaborative Montage von Mensch und Maschine

Die Montage stellt in der Prozesskette den letzten Schritt der Wertschöpfung dar und spielt somit eine wesentliche Rolle in der Wertschöpfungskette von Unternehmen. Die hohen Kosten- und Zeitanteile der Montage an der gesamten Produktion lassen ein erhebliches Rationalisierungspotenzial von der Montageplanung und -vorbereitung bis zur Ausführung der Montage erkennen. Des Weiteren suchen Unternehmen nach Lösungen um Problemen, die aus einer älter werdenden Belegschaft sowie einem zunehmenden Fachkräftemangel resultieren, entgegenzuwirken. Aus diesem Grund entwickelt das match kollaborative Montagesysteme und -prozesse.

Leitung: Prof. Annika Raatz

Team: Sebastian Blankemeyer

Jahr: 2015
Robotergestützte kooperative Handhabung und Montage

Die Handhabung und Montage von nachgiebigen und großskaligen Bauteilen ist gerade mit Blick auf die Faserverbundwerkstoffproduktion ein wichtiger Schritt in der Prozesskette. Die Probleme, die beim Handhaben von flexiblen Bauteilen auftreten können, sind ihre Formveränderung, die zu einer undefinierten Ablageposition führen können. Des Weiteren ist oftmals ein Greifen mit herkömmlichen Greifern nicht möglich.

Team: Sebastian Blankemeyer

Jahr: 2015
Autonome mobile Robotik

Bei der Montage und Fertigung von großformatigen Produkten und Anlagen kommen aktuell sehr große und aufwendige Handhabungs- und Montagegeräte zum Einsatz, welche aufgrund ihrer Größe und Komplexität an nur einem zentralen Produktionsstandort aufgebaut und betrieben werden können. Die entstehenden Produkte und Anlagen müssen aufwendig an ihren Bestimmungsort gebracht und dort demontiert werden. In Zukunft sollen autonome mobile Roboter dazu eingesetzt werden, diese großformatigen Maschinen direkt am Bestimmungsort zu montieren bzw. zu fertigen. Hierzu ist die Zusammenarbeit mehrerer unterschiedlicher mobiler Robotereinheiten in verschiedenen Größen erforderlich.

Team: Tobias Recker, Henrik Lurz

Jahr: 2018
TRR 277 Additive Manufacturing in Construction

Während die Produktivität in der Fertigungsindustrie in den meisten Bereichen einen linearen Zuwachs verweisen kann, stagniert dieser Wert im Bauwesen seit etwa 50 Jahren. Dabei liegt die Ursache im hohen manuellen Aufwand zur Erzeugung komplexer Schalungselemente. Ziel des TRR 277 ist es, dies durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren zu vermeiden. Dabei wird ein fachübergreifender Ansatz unter Berücksichtigung von Planung, Fertigung und Montage verfolgt, um zukünftig anforderungsgerechte Betonelemente schalungsfrei, sowie energie- und ressourcenschonend bereitzustellen.

Team: Lukas Lachmayer

Jahr: 2020

Förderung: DFG

Laufzeit: 4 Jahre

Soft Material Robotic Systems

Kohärente Methodologie zur Modellierung und zum Entwurf weicher Roboter – Die Soft Material Robotics Toolbox (SMaRT)

Im Projekt SMaRT („Soft Material Robotics Toolbox“) forscht das match zusammen mit dem Institut für mechatronische Systeme (imes) und dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) an einer kohärenten Methodologie zur Modellierung und zum Entwurf weicher Roboter.

Team: Mats Wiese

Jahr: 2019

Förderung: DFG

Laufzeit: 6 Jahre
Soft Material Robotic Systems

Im Forschungsbereich Soft Material Robotic Systems (SMRS) beschäftigen wir uns mit Roboterstrukturen aus weichen und nachgiebigen Materialien, die - im Gegensatz zu ihren Pendants aus harten Materialien wie Stahl oder Aluminium - inhärente Sicherheit im direkten Kontakt mit dem Menschen aufweisen. Diese Sicherheit prädestiniert SMRS beispielsweise für den Einsatz in kollaborativen Montagearbeitsplätzen, wo sich Mensch und Roboter im selben Arbeitsraum bewegen und miteinander interagieren.

Team: Ditzia Susana Garcia Morales, Mats Wiese, Jan Peters, Cora Maria Sourkounis

Jahr: 2019

Förderung: DFG Schwerpunktprogramm

Laufzeit: 6 Jahre
Aktive softrobotische Saugvorrichtung für den Tiefseeeinsatz

Das match forscht zusammen mit dem GEOMAR an der Entwicklung eines softrobotischen Systems, dass in der Tiefsee zur Probenentnahme von Flora, Fauna und Gestein zum Einsatz kommt.

Team: Jan Peters, Cora Maria Sourkounis

Jahr: 2022

Förderung: DFG

Laufzeit: 3 Jahre