Das Verbundvorhaben METEOR – Methoden und Technologien zur Validierung und Optimierung der Ressourceneffizienz von Prozessnetzwerken bei der Herstellung von Leichtbaustrukturen – hat zum Ziel, Möglichkeiten zur Senkung der CO₂-Emissionen zur Realisierung umweltneutraler Produktionsnetzwerke zu demonstrieren. Mit dem Projekt wird ein Grundstein gelegt, die Zielstellung einer 80-prozentigen CO₂-Einsparung bis 2030 zu ermöglichen. In den drei Projektjahren werden der Aufbau von Werkstoffkreisläufen und einer durchgängig virtuellen Prozesskette, die durchgehende Bilanzierung der Ressourceneffizienz sowie der konsequente Einsatz von erneuerbaren Energien innerhalb eines Prozessnetzwerkes umgesetzt, welche im Gesamtkonzept des Leichtbau-Validierungszentrums (LEIV) weiter ausgebaut und verfeinert werden sollen.

Im Rahmen des Initialisierungsvorhabens METEOR erfolgt zunächst die Erarbeitung der ersten infrastrukturellen Grundlagen durch die Entwicklung und den Aufbau einer solarthermischen Werkzeugheizungen und -kühlung sowie die Etablierung einer Temperier-Kaskade. Dabei sollen die bereits heute realisierbaren, erheblichen CO₂-Einsparpotenziale am Beispiel einer für den Systemleichtbau besonders relevanten Prozesskette aus Leichtmetall-Druckguss; Kunststoff-Spritzguss und Mechanischem Fügen aufgezeigt werden. Die Prozesskette zur Herstellung einer Hybrid-Struktur wird zu einem verknüpften Prozessnetzwerk ausgebaut und um moderne und intelligent gesteuerte Prozessführungen sowie aufeinander abgestimmte Technologien erweitert. Hierbei sind eine Vielzahl an dynamisch veränderlichen Prozessparametern und deren Wechselwirkungen zu erfassen und zu steuern. Dies gelingt durch die modellhafte Beschreibung der Prozessparameter-Struktur-Eigenschaft-Beziehungen (Virtueller Zwilling) der entstehenden Leichtbaustruktur in Kombination mit einer Echtzeit-Datenerfassung und Auswertung mittels selbstlernender Softwaresysteme. Zur vollständigen Erschließung der Einsparpotentiale bedarf es einer Inline-Füllsimulation zur aktiven Steuerung der Spritz- und Druckgussprozesse sowie zur softwaregestützten Vordefinition der Produkteigenschaften. In das Hybridbauteil werden mechanische Fügelemente in einem adaptiv sensorgeführten Montageprozess mittels Cobotern eingesetzt, um den Energiebedarf zu reduzieren und die Demontagefähigkeit zur Kreislaufführung der Werkstoffe zu erreichen. Durch eine umfangreiche Datenerfassung entlang der gesamten Prozesskette soll eine verbesserte Einschätzung der Ressourceneffizienz ermöglicht werden, um CO₂-Einsparpotentiale zu quantifizieren und den Mehrwert moderner Prozessnetzwerke aufzeigen zu können.

Diesen komplexen Herausforderungen stellt sich das langfristig angelegte „Leichtbau-Validierungszentrum – LEIV“, indem ein weitgehend umweltneutrales Produktionsnetzwerk unter Nutzung des FOREL-Technologienetzwerkes realisiert werden soll. Das erklärte Ziel ist die Senkung der CO₂-Emissionen in der industriellen Produktion von hybriden Leichtbaustrukturen um 80 % bis 2030. Das LEIV wird damit zu einem Inkubator, der den Knowhow-Transfer in die Realwirtschaft durch die Demonstration im industriellen Maßstab von ökonomisch und ökologisch sinnvollen Lösungen erheblich vereinfacht und beschleunigt.

Downloads:

• Kurzbeschreibung des Projekts
• Vortrag zum Internationalen Dresdner Leichtbausymposium 2021