Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP1.000 Volt modularer Dickschichtheizer
Im Rahmen des Projektes soll die Entwicklung eines Hochvolt-Heizers basierend auf der Dickschichttechnologie mit modularem Ansatz für den vorrangigen Einsatz in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erfolgen. Der Heizer soll in bestehende Fluidkreisläufe eingebracht werden können und so eine direkte Beheizung des Fluids ermöglichen. Die angestrebten Spannungsbereiche liegen oberhalb von 1000V. Die Fertigung dieses neuartigen Heizsystems kann mit den aktuell verfügbaren Standard-Technologien (thermisches Spritzen und Positiver Temperaturkoeffizient nicht umgesetzt werden.
Herausforderungen
Im Fokus der Entwicklung stehen demzufolge die Dickschichttechnologie und die Erzeugung gedruckter Heizleiterstrukturen. Das Gesamtprojekt ist im Wesentlichen in folgende vier Entwicklungsbereiche gegliedert:
- Entwicklung des Heizelements auf Basis der Dickschichttechnologie
- Entwicklung eines skalierbaren Heizkerns
- Entwicklung der Steuerungseinheit (SE)
- Entwicklung eines Gesamt-Heizsystem-Konzeptes
Das Teilprojekt fokussiert Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten in allen Teilbereichen.
Zielstellung und Lösungsweg
Die Entwicklung des neuartigen Heizsystems soll mit Hilfe mit Hilfe einer bioinspirierten Produktion unterstützt werden. Bei der Biologisierung werden bestehende Prinzipien und Strukturen aus der Natur als Vorbild genutzt. Bspw. werden Bewegungsabläufe von Robotern menschlichen, oder tierischen Abläufen nachempfunden. Oberflächen oder Beschichtungen können nach pflanzlichem Vorbild modelliert werden (z.B. Abperlen durch Lotuseffekt).
Im Rahmen des Projekts wird dieses z.B. bei der Produktgestaltung aufgegriffen. Ziel ist eine Reduktion von Produktkomponenten, sodass eine optimale selbstorganisierende Montage ermöglicht wird. Weiterhin wird untersucht, inwieweit der Arbeitsbereich durch eine Mensch-Roboter Kollaboration unterstützt werden kann. Dies geschieht unter Zuhilfenahme von Industrie 5.0-Ansätzen und führt zu einer ressourcenschonenden Fertigung der Produkte.
Zur Sicherstellung der Produktzuverlässigkeit und -qualität wird zusätzlich ein in-Line Messverfahren entwickelt. Fokus hierbei liegt auf dem thermischen Spritzen und weiterer Themenfelder, welche sich innerhalb der Analysephase ergeben. Dabei sollen sowohl zerstörungsfreie als auch zerstörende qualitätssichernde Verfahren untersucht werden. Ergänzend wird ein Demonstrator eines digitalen Prozesszwillings entwickelt, um die Prozesszuverlässigkeit nachhaltig zu steigern.
Nutzen
Das Teilprojekt trägt zur ganzheitlichen Erfüllung des Gesamtprojektes bei. Es ermöglicht die Großserienfertigung des innovativen Heizsystems. Die bioinspirierte Produktion führt dabei zu einer Effizienz- und Qualitätssteigerung. Die besonderen Bedürfnisse der Mitarbeitenden werden im Rahmen von Industrie 5.0 berücksichtigt. Dies führt zu einer langfristigen Verbesserung der Arbeitssystems.
Projektpartner
- Webasto Neubrandenburg GmbH
- Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH
- automation & software Günther Tausch GmbH
- Institut für Mobilitäts Technik/Technologie e.V.