ZIM-Netzwerk INOCEM

01.01.2021 -  

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Motivation

Metallische Komponenten, die leichter sind als Wasser! Eine metallische Funktionsstruktur, durch die man hindurchschauen kann! Eine innere Oberfläche, die weit über die Summe ihrer Grenzflächen hinaus geht! Das Potential zellularer Metalle ist unbestritten hoch. Vor allem, da Rohstoff- und Energieeffizienz einen immer höheren Stellenwert in der Produkt- und Prozessentwicklung einnehmen und die zellularen Metalle einen wertvollen Beitrag dazu leisten können. Nur woran scheitert diese Technologie, die bereits seit über 50 Jahren in diversen wissenschaftlichen Kreisen untersucht wird, den Sprung in die industrielle Anwendung zu realisieren?

Die Antwort ist so komplex wie die Herstellung der offenzelligen Metallschäume selbst. Die Kosten liegen aufgrund der erwähnten Fertigungskomplexität zu hoch, es fehlt an Kapazitäten, Know-how und Anlagentechnik oder es fehlt einfach der Mut, für eine neue Technologie der erste Anwender zu sein.

All diese Hemmnisse zu überwinden ist gerade für mittlere und kleine Unternehmen allein eine zu große Herausforderung. Die Potentiale besonders im Bereich der Wärmetauscher, Elektromobilität und selbst der Wasserstoffproduktion sind jedoch so hoch, dass sich nach über einem Jahr der Planung und Antragsstellung Mitte 2020 ein Team aus Wissenschaft und Wirtschaft bestehend aus 16 Partnern aus vier Ländern zusammengetan hat, an dieser Thematik zu arbeiten. Unter der Koordination des Fraunhofer Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), das über Erfahrung aus fast 25 Jahren Forschung und Entwicklung hinsichtlich der zellularen Metalle verfügt, haben sich Partner aus Polen, Österreich, den USA und Deutschland zusammengetan, um die zellularen Metalle auf ein neues Anwendungsniveau zu heben. Ob als Filter, Wärmetauscher, Crashabsorber oder Heizelement: dem Anwendungsspektrum sind keine Grenzen gesetzt.

Zielsetzung

Ziel des Netzwerkes ist die Konzeption, Entwicklung und Realisierung innovativer technisch/technologischer und systemintegrierbarer Verfahren und Produkte. Diese basieren auf der Herstellung neuer, innovativer zellularer metallischen Materialien mit Fokus auf Anwendungsorientierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Für das Kooperationsnetzwerk wurden die folgenden Handlungsfelder mit konkreten Schwerpunkten zur Entwicklung eigener innovativer Gieß- und Fertigungslösungen einbezogen:

 

(I) Das erste Handlungsfeld zielt auf die prozessseitige Entwicklung und Optimierung von Herstellungsverfahren offenzellularer Metalle auf Basis ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte. Diese umfassen die gesamte Fertigungstiefe von den Ausgangsstoffen und der Geometriefestlegung, über die Fertigungsumsetzung, bis zum Recycling der Endprodukte und Verbrauchsstoffe während der Herstellung. Dabei ist es Aufgabe des Netzwerkmanagements, die F&E-Lücken zu identifizieren und durch die geschickte Auswahl von Partnern und Kooperationen zu schließen.

 

(II) Das zweite Handlungsfeld befasst sich mit dem Aufbau und der Entwicklung von systemintegrativen Lösungen für den Einsatz der zellularen Metalle. Dazu gehören sowohl die Parameterermittlung und Anwendungsentwicklung als auch die Erfassung der potenziellen Preisgestaltung. Durch die Beteiligung möglicher Anwender bereits in den Gestaltungsprozessen und während der Geometrieauslegung fließen die Anforderungen und Bewertungen in alle Prozessstufen der Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit ein und nehmen damit unmittelbaren Einfluss auf die seriennahe und industrielle Machbarkeit aller Teilschritte.

 

Da die Partnerauswahl primär entlang der Prozesskette der Herstellungsverfahren erfolgte, leistet jeder Partner seinen individuellen Beitrag zum Erreichen der Zielsetzung und der eingangs erwähnten Herausforderungen. Der Erfolg des Netzwerks liegt letztlich in der Stärke jedes einzelnen Netzwerkpartners und somit vor allem in der Bündelung der Fähigkeiten aller Partner. Dabei sind wir als Team zu jeder Zeit offen für und freuen uns über weitere Partner, neue Ideen, neue Herausforderungen und jedwede weitere Kooperation.

Themenfelder

Der Fokus liegt auf der Entwicklung von Herstellungsverfahren und Anwendungen zellularer Metalle. Dies ist der Ausgangspunkt aller Aktivitäten: ob es sich jedoch bei den F&E-Projekten um eine Neu- oder Weiterentwicklung eines gießtechnologischen Verfahrens, die metallische Beschichtung zellularer Kunststoffstrukturen, die additive Fertigung / 3D-Druck oder eine gezielte Anwendungsentwicklung zu einer offenen Problemstellung eines der Partner handelt, ist dabei vollkommen frei.

Bislang wurden zwei Fördermittelanträge beim VDI/VDE Innovation + Technik im Rahmen der ZIM-Förderung gestellt, die sich mit der Verfahrensentwicklung unter Verwendung additiver Fertigungsverfahren und mit dem Einsatz von Salz als Formstoff beschäftigen. Neun weitere Ideen befinden sich derzeit im Skizzenstatus, wozu unter anderem die Entwicklung von offenzelligen Metallschäumen aus Stahl- und Titanlegierungen und ein Ansatz zur Fertigung offenzellularer Aluminiumschäume im Druckguss zählen. Weitere Informationen zum Netzwerk sowie zu den Netzwerkpartnern finden Sie auf der Netzwerk-Internetseite:

www.INOCEM.net

Ansprechpartner OVGU: Dr.-Ing. Eric Riedel (eric.riedel@ovgu.de)

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Letzte Änderung: 17.05.2021 - Ansprechpartner:

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