Fertigungsprozesse und Materialen

Bei der Umstellung auf eine CO₂-neutrale Produktion spielen die verwendeten Materialien eine entscheidende Rolle. Denn bereits ihre Gewinnung, Produktion und Lagerung verbraucht Energie. Gemeinsam entwickeln wir in der Community innovative Verfahren und kreislauffähige Materialien, um Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Produkte und Prozesse nachhaltig weiterzuentwickeln. Hierbei fokussieren wir unter anderem folgende Themen:

• Wir bewerten und optimieren die Ressourceneffizienz durch: Recycling- und Remanufacturingprozesse, Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen sowie Materialausnutzung.
• Wir modellieren Fertigungsprozesse, um die Qualität zu verbessern und Entwicklungszeiten zu beschleunigen.
• Wir entwickeln, charakterisieren und prozessieren metallische Leichtbau-Werkstoffe (Umformen, Gießen, Komposit-Herstellung, Schäume, Fügen)

Wie lassen sich Produktionsabfälle effizient nutzen? Wir zeigen, wie das direkte Recycling von Aluminiumspänen zu Strangpressprofilen nicht nur möglich, sondern auch energieeffizient umgesetzt werden kann. Da die Prozesskette kürzer ist, sparen wir im Vergleich zum herkömmlichen Recycling bis zu 98 Prozent der Energie ein.

Im Video zeigen wir den Kompaktierprozess der Bolzen, die später für das Strangpressen benötigt werden. Nach der Reinigung des Materials ist das der erste Schritt in der Prozesskette. Das Kompaktieren erleichtert die Handhabung und reduziert das hohe Schüttvolumen der losen Metallspäne.

Laserauftragsschweißen, auch Direct Energy Deposition (DED) genannt, bietet Unternehmen ein erhebliches Potenzial, um Bauteile und Werkzeuge wirtschaftlich und nachhaltig aufzubereiten. Im Gegensatz zu traditionellen Verfahren kann DED Material gezielt an lokal beschädigten oder verschlissenen Stellen auftragen. So werden hochbeanspruchte Komponenten und Werkzeuge wieder instandgesetzt und ihre Lebensdauer deutlich verlängert. Unternehmen profitieren von geringeren Kosten sowie reduzierte Ausfallzeiten und kürzere Lieferfristen.

DED verbraucht entsprechend weniger Rohmaterial, vermeidet Abfall und leistet so einen wesentlichen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft. Durch den Einsatz von einer der wenigen hybriden Bearbeitungszentren von DMG Mori hier an der Leuphana Universität Lüneburg, lassen sich auch komplexere Bauteile wiederaufbereiten. 

Die Notwendigkeit der ökonomischen und ökologischen Entwicklung und nachhaltigen Auslegung von Komponenten mit exakt definierten und vorhersagbaren Eigenschaften erfordert eine sehr enge Verknüpfung zwischen Werkstoff und Prozess im Sinne einer ganzheitlichen und durchgängigen Betrachtung. Die Forschungsschwerpunkte der Community liegen in der nachhaltigen und ökologischen Entwicklung innovativer Werkstoffe und Fertigungsverfahren – insbesondere für den Transportsektor und die Medizintechnik. Die Verarbeitungsprozesse werden entlang der kompletten Wertschöpfungskette klima- und ressourcenschonend ausgelegt. Dies wird durch die Ableitung von Prozess-Mikrostruktur-Beziehungen sowie die Translation in die Industrie erreicht.

Um das Potenzial von Leichtbau- und Biomaterialien nutzen zu können und deren nachhaltige Anwendungen voranzutreiben, zielen die Arbeiten auf die Legierungsentwicklung für Halbzeuge, die Prozessoptimierung und die Entwicklung von Kompositwerkstoffen ab. Dies umfasst die Entwicklung von Materialeigenschaften mittels umformtechnischer Prozesse, um beispielsweise Bleche, Profile, Drähte oder Formteile herzustellen sowie die schmelztechnische Herstellung von partikel- oder faserverstärkten Leichtmetallkompositen. 

Wir entwickeln und steuern Prozessfenster zur gezielten Mikrostruktur- und Eigenschaftsbildung von Fertigungsprozessen und erstellen Prozess-Gefüge-Eigenschaftskorrelationen für neue innovative Legierungssysteme in Hinblick auf die Performancesteigerung der Halbzeuge. All dies wird durch experimentelle und numerische Methoden zur Legierungs-Prozess-Mikrostruktur-Korrelationen begleitet, die den direkten Zusammenhang mit den Materialeigenschaften beschreiben.

Die Leuphana Innovation Community Nachhaltige Produktion setzt sich ein für eine klimaneutrale, ressourceneffiziente und wirtschaftlich tragfähige Transformation produzierender Unternehmen und bringt dafür Akteur*innen aus Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft zusammen. Gestalten Sie mit uns die Zukunft und werden Sie Teil der Community!