Werkstoffe agieren wie Nerven und Muskeln

Die Serienproduktion mechatronischer Produkte ist im Kommen. Neben neuen Einspritzsystemen und Ventilen für Dieselmotoren realisieren Fraunhofer-Forscher mit sächsischen Unternehmen wirtschaftliche und prozesssichere Anlagen mit selbst regelnden Systemen. Mitarbeiter des Clusters sind vom 21. bis 23. Juni auf der Messe „Z“ in Leipzig vertreten.

Wolken aus Dieselruß werden im Straßenverkehr seit jeher ungern gesehen. Sie treten vor allem dann auf, wenn der Fahrer Vollgas gibt. Um Abhilfe zu schaffen, befassen sich Werkstoffforscher, Sensorexperten und Systemintegratoren seit geraumer Zeit mit Alternativen zur herkömmlichen Technik. Verbrennt der Motor den Kraftstoff effizienter, so sinkt der Anteil an Rückständen und der Wirkungsgrad steigt. Dies setzt unter anderem eine Einspritzpumpe voraus, die sehr genau dosiert und die sich möglichst schnell an die Betriebszustände des Motors und dessen Kraftstoffbedarf anpasst.

Den Schritt zu elektronisch gesteuerten Pumpen und Düsen hat die Autoindustrie bereits vollzogen. Noch effizientere Lösungen werden von der Mechatronik erwartet, also von hybriden mechanisch-elektronischen Systemen. In besonderen Fällen handelt es sich um Stellglieder (Aktoren), die gleichzeitig über sensorische Eigenschaften verfügen. Am bekanntesten sind piezoelektrische Keramiken, wie sie als Zünder in Feuerzeuge eingebaut werden: Mechanische Druckstöße rufen in ihnen elektrische Spannungen oder gar einen Zündfunken hervor. Umgekehrt bewirken etwa Wechselspannungen Vibrationen – ein Effekt, der in Piezolautsprechern genutzt wird. In Motoren erhalten solche „intelligenten“ Aktoren ihre Anweisungen von Mikroprozessoren, die auch Daten anderer Sensoren berücksichtigen.

Mehr „Intelligenz“ für Werkstoffe, Bauteile, Maschinen und Anlagen ist das Ziel des ersten regionalen Innovationsclusters der Fraunhofer-Gesellschaft. Ihr Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz rief es Mitte April unter dem Namen „Mechatronischer Maschinenbau“ ins Leben. Sechs Unternehmen aus Sachsen haben sich bereits als Kooperationspartner gemeldet, darunter Siemens VDO Automotive AG und die gemeinsame Tochter Volkswagen Mechatronic GmbH. „Wir wollen unter anderem die produktionstechnischen Voraussetzungen für neuartige Piezoinjektoren schaffen“, sagt Welf-Guntram Drossel, Leiter der IWU-Hauptabteilung Mechatronik. „Die Produktionsanlage, die wir aufbauen, wird mit einer Präzision arbeiten, wie sie heute in der Halbleiterfertigung üblich ist.“ Bei Düsennadeln und Ventilen liegt die Fertigungsgenauigkeit bei wenigen Mikrometern. Den Balanceakt zwischen geringer Größe und hoher mechanischer Stabilität wollen die Partner gemeinsam meistern. Mitarbeiter des Clusters sind auf der „Z“ in Leipzig vertreten – der Spezialmesse für Zulieferer im Maschinenbau. Die neu gegründete Untermesse „mechatronic“ ist in Halle 2 zu finden.

Ansprechpartner:
Dr. Welf-Guntram Drossel
Telefon: 03 51 / 47 72-3 04
Fax: 03 51 / 47 72-2 03
welf-guntram.drossel@iwu.fraunhofer.de

Dr. Hans-Joachim Koriath
Telefon: 03 71 / 53 97-4 85
Fax: 03 71 / 53 97-4 88
koriath@iwu.fraunhofer.de