SDG 12: Nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster

Knapper werdende Rohstoffe machen die Entwicklung nachhaltiger Konsum- und Produktionsmuster zu einem wichtigen Ziel der Vereinten Nationen. Der Beitrag des Fraunhofer IST zur Sicherstellung nachhaltiger Konsum- und Produktionsmuster konzentriert sich auf:

Effizientere Nutzung von Ressourcen

Am Fraunhofer IST werden innovative Prozesse und Materialien entwickelt, die den Einsatz von Rohstoffen während der Produktion reduzieren. Kombinationsprozesse aus Atmosphärendruck-Plasmaverfahren und elektrochemischen Verfahren ermöglichen so beispielsweise das gezieltere Aufbringen von Materialien. Optimierte Hartstoff- und nanostrukturierte Schichtsysteme für Umform-, Schneid- oder Zerspanwerkzeuge erhöhen zudem die Standzeiten diverser Anlagen, was zu einer wirtschaftlicheren und somit ressourcenschonenderen Fertigung führt. Darüber hinaus spielt auch die Entwicklung neuer Materialien eine wichtige Rolle. Durch die Kombination bestehender Schichten und Grundkörper werden am Institut Werkstoffe mit neuen Eigenschaften realisiert.

Mikroschleifstifte mit CVD-Diamantbeschichtung.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Mikroschleifstifte mit CVD-Diamantbeschichtung.

Simulationsunterstütze Produktion

Einen weiteren Themenschwerpunkt des Fraunhofer IST stellt der Bereich Simulation und Modellierung dar. Simulationen ermöglichen immer kürzere Entwicklungszeiten, z.B. können durch die modellbasierte Auslegung und Implementierung von Beschichtungsprozessen hocheffiziente Produktionsketten realisiert werden. Durch die Kopplung spezifischer Simulationsmodelle werden darüber hinaus Wechselwirkungen zwischen Produkten und Produktionssystemen bewertbar und dadurch Einsparpotenziale sichtbar. Der Aufbau von cyber-physischen Produktionssystemen ermöglicht eine nachhaltigere Auslegung der Produktion. Durch die Nutzung sogenannter »digitalen Zwillinge« lassen sich Gestaltungsalternativen in Echtzeit analysieren.

Simulation
© Fraunhofer IST, Jan Benz
Rohrströmungsgeometrie zum vergleichenden Benchmark der PIC-MC-Strömungssimulation.

Weniger Abfall

Recycling ist ein wichtiges Stichwort für die Arbeiten am Fraunhofer IST. Um das Abfallvorkommen zu verringern und gleichzeitig den umweltfreundlicheren Umgang mit Chemikalien zu fördern, arbeitet das Institut in den Bereichen Stoff­entwicklung und -substitution. Beispiele sind die Entwicklung alternativer Materialien und Produktionsprozesse, mit dem Ziel diverse umweltschädliche Stoffe wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Chrom (VI) zu ersetzen.

Mit Laser vorbehandeltes, anschließend metallisiertes 3D-Bauteil aus CFK.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Mit Laser vorbehandeltes, anschließend metallisiertes 3D-Bauteil aus CFK.

Projektbeispiele

 

Neue Möglichkeiten mit MOCCA

Die am Fraunhofer IST entwickelte MOCCA-Software kann z.B. das optische Breitbandmonitoring der einzelnen Schichten eines Filters übernehmen.

 

Partikel im Prozess

Am Fraunhofer IST wurde die Software PALADIN (Plasma Lattice Dust Integrator) entwickelt, mit der Bewegungen von Partikeln in einer beliebigen dreidimensionalen Geometrie simuliert werden können.

 

Simulation optischer Präzisionsschichten

Daten aus einer am Fraunhofer IST durchgeführten Simulation ermöglichen eine Blendenoptimierung und lösen so Probleme bei der Herstellung optischer Komponenten.

 

Neuartige Kompositschichten

Das Fraunhofer IST arbeitet an einer geeigneten Antihaftbeschichtung auf der Oberfläche von Laminierplatten.

 

Hochtemperatur-DMS

Am Fraunhofer IST werden derzeit neue Ansätze für dehnungsempfindliche, temperaturbeständige Dünnschichtmaterialien erforscht.

 

Randschicht-Behandlung

Am Fraunhofer IST wurden Behandlungen entwickelt, die das Reibungs- und Verschleißverhalten von Hochtemperaturwerkstoffen signifikant verbessern.

 

CVD-Diamant-Mikroschleifstifte

Am Fraunhofer IST wurden neuartige CVD-Diamant-Mikroschleifstifte für besonders anspruchsvolle Schleifoperationen entwickelt.

 

Optimierte Reinigungskette

Das Fraunhofer IST war an der Entwicklung einer alternativen Reinigungsprozesskette beteiligt.