Fraunhofer IPA kiállításokat mutat be az energia és fenntarthatóság témakörében

A Schutzhülle 2ndSCIN® teszi a robotokat és más dinamikus automatizálási alkatrészeket alkalmassá az ultratiszta gyártásra. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Ezen a demonstrátoron a Fraunhofer IPA, a Stuttgarti Egyetem és a Sick érzékelőgyártó cég egy intelligens algoritmust gyakorolnak, amely nyomáson alapuló rendszerek szivárgásait azonosítja. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

Ez a robotcell minden szükséges munkafolyamatot elvégez, amelyek a már nem használt akkumulátorrendszerek szétszereléséhez szükségesek. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Fraunhofer IPA és a Schwarzwald Campus egy robotcellát fejlesztett ki, amelyben két Delta-robot váltakozva rakja egymásra a bipoláris lapokat és membrán-elektroda egységeket üzemanyag-cellák stackjeiben. © Fraunhofer IPA/Fotó: Rainer Bez

A teknős páncélja különböző lehetőségeket mutat arra, hogyan lehet javítani az additív gyártású alkatrészek durva és pórusos felületeit. © Fraunhofer IFF

„Fenntartható ipar ösztönzése“ a mottója az idei Hannover Messe-nek. A témák, az energia és a fenntarthatóság, szintén a Fraunhofer IPA átfogó kutatási fókuszát képezik. Áttekintést nyújtanak a folyamatban lévő és már befejezett kutatási projektek eredményeiről az intézet 2024. április 22. és 26. között két kiállítási standján.

A kiállítás fő témáihoz a Fraunhofer Ipari Gyártástechnikai és Automatizálási Intézet (IPA) számos kutatási és transzferprojektet hajt végre. Több osztály is foglalkozik az energiahatékonysággal, hidrogéntechnológiával vagy akkumulátorcellák gyártásával. Mindegyiket az a kérdés köti össze, hogyan lehet a gyártás erőforrás-felhasználását hatékonyabbá tenni és a pazarlást elkerülni. Ide tartozik például az Ipari Energia Rendszerek Osztálya, amely testreszabott energiarendszerek megoldásait kínálja. A hangsúly az energiahatékonyság optimalizálásán, a CO2-kibocsátás csökkentésén és a biztonságos ellátás maximalizálásán van.

Két különböző kiállítási standon mutatják be a kutatók több osztály eredményeiket 2024. április 22. és 26. között, betekintést nyújtva a folyamatban lévő kutatási projektekbe:

– Baden-Württemberg International a 12. csarnokban, D15 stand
– Fraunhofer-Gesellschaft a 2. csarnokban, B24 stand

EGYENÁRAM AZ IPAR SZÁMÁRA

A tetőn lévő napelemek és az udvaron lévő akkumulátoros tárolók közös jellemzője: mindkettő egyenáramot szolgáltat. Miért ne működtetné az egész gyárat egyenárammal? Ez energiát és erőforrásokat takarít meg. Így az infrastruktúrában, logisztikai rendszerekben és gyártási robotokban elért megtakarítások 8 és 20 százalék között mozognak. A különálló gépek túlméretezett egyenirányítói eltűnnek, és a fékezési energia visszatáplálható az egyenáram hálózatba. Egy Isabella Bianchini vezetésével az Ipari Energia Rendszerek Osztályáról a Fraunhofer IPA-nál kifejlesztett rendszerkoncepció lehetővé teszi az egyenáram-hálózatok bevezetését a gyárakban. Gyakorlati példákat a Baden-Württemberg International standjánál mutatnak be: 12. csarnok, D15 stand.

Vállalati CO2-felhasználás átláthatóvá válik

A következetes klímavédelem átfogó megközelítést igényel az értéklánc egészében. Egy már befejezett kutatási projekt, a „Climate Solutions for Industries” (CS4I) keretében Christian Schneider vezetésével, az Ipari Energia Rendszerek Osztályról, a Fraunhofer IPA-val együttműködve például egy alkalmazást fejlesztettek ki, amellyel egy termék „Valódi Szénlábnyoma” mérhető vállalati határoktól függetlenül. Mert a gyártást megelőző és követő folyamatok esetenként akár a teljes CO2-kibocsátás 70%-át is okozhatják. A CS4I a beszerzéstől a beruházási döntéseken át a szállításig foglalkozik különböző aspektusokkal, lehetővé téve a vállalatok számára, hogy fenntarthatóságot és gazdaságosságot egyidejűleg vegyenek figyelembe. A döntéstámogatás digitális másolatot ad a gépekről és berendezésekről. A nyitott platform koncepció prototípusát, amelyet a CS4I eredményezett, a tudósok a 12. csarnokban, D15 standnál mutatják be.

Mesterséges intelligencia észleli a szivárgásokat a sűrített levegős rendszerekben

A legdrágább energia az, amit pazarlásként veszítünk el: becslések szerint a vállalat által termelt sűrített levegő kb. egyharmada szivárog el apró lyukakon és szivárgó csatlakozókon keresztül, kihasználatlanul. Ennek költségei gyorsan elérhetik a tízezres nagyságrendet évente. A szivárgások keresése eddig időigényes volt. Most azonban a Fraunhofer IPA, a Stuttgarti Egyetem és a Sick érzékelőgyártó cég automatizált észlelési rendszert fejlesztett ki. A rendszer központi eleme egy áramlásérzékelő, amely folyamatosan méri a tömegáramot, nyomást és hőmérsékletet. Egy intelligens algoritmus valós idejű értékelést végez, és felismeri azokat a jellemző jeleket, amelyek szivárgásra utalnak. A közös fejlesztés aktuális állapotát egy demonstrátor mutatja be a Baden-Württemberg International standján: 12. csarnok, D15 stand.

Hatékony, tiszta és fenntartható: innovációk akkumulátorcellákhoz

Az egyik legfontosabb a gyártás szempontjából a tiszta környezet és a minimális levegő páratartalom az akkumulátorcellák esetében. A DryCleanCAPE® mobil száraz szűrőfülke segítségével egy kutatócsoport Udo Gommel és Frank Bürgen vezetésével olyan mobil tisztatér-rendszert fejlesztett ki, amellyel költséghatékonyan, gyorsan és rugalmasan lehet tiszta és száraz gyártási környezetet kialakítani, amely hasonló levegőtisztasági osztályokat ér el, mint a magas minőségű hagyományos tisztatéri rendszerek. A DryCleanCAPE® két különálló kabinból áll, amelyekben a szárazság, a részecske- és vegyszermentesség függetlenül biztosított külön légkezelő egységek révén. A DryCleanCAPE® kinézetéről és működéséről a látogatók a 12. csarnokban, D15 standnál tájékozódhatnak.

De nemcsak a tiszta környezetben történő akkumulátorgyártás egyre fontosabb, hanem a már elhasznált akkumulátorrendszerek újrahasznosítása is. Mert ha minden bejelentés igaz, 2030-ra világszerte közel 50 millió elektromos autó lesz az utakon. Az akkumulátoraik értékes nyersanyagokat tartalmaznak, mint például nikkel, kobalt, mangán és lítium, amelyek újrahasznosíthatók. A „Batteriemodulok és elektromotorok ipari szétszerelése” (DeMoBat) kutatási projektben ezért egy robotcellát hoztak létre, különféle szerszámokkal, amely elvégzi a szétszerelés minden szükséges lépését, és sokféle akkumulátortípushoz alkalmas. További információk a DeMoBat projektről a 12. csarnokban, D15 standnál érhetők el.

Ipari tömegtermelés az elektrolizátorok és a tüzelőanyag-cellák számára

A vízenergia mellett a hidrogén is ígéretes energiahordozó, amely tiszta és sokoldalúan felhasználható. Különösen az ipar és a nehéz járművek számára érdekes. Ahhoz, hogy a jelenleg még emissziót okozó folyamatokat hidrogéntechnológiák váltsák fel, további kutatások szükségesek az értéklánc egészében – az elektrolizátorok és tüzelőanyag-cellák gyártásától kezdve.

Mind az elektrolizátorokat, mind a tüzelőanyag-cellákat jelenleg gyakran kézi munkával, ún. manufaktúrában gyártják. „Ha a tüzelőanyag-cellákat a nehéz járművekben a belső égésű motorok helyett akarják alkalmazni, akkor ipari tömegtermelésben, nagymértékben automatizálva és költséghatékonyan kell gyártani őket” – mondja Erwin Groß, a vállalati stratégia és fejlesztés osztályáról a Fraunhofer IPA-nál. Egy kutatócsoport a Fraunhofer IPA-ból és a Schwarzwald Digitalizáció, Vezetés és Fenntarthatóság Központból (Schwarzwald Campus) ezt sikeresen megvalósította. A „H2FastCell” projektben egy robotcellát hoztak létre, ahol két robot gyorsan, másodpercek alatt egymás után rakja egymásra a bipoláris lemezeket és membrán-elektroda egységeket tüzelőanyag-cellák stackjeihez.

Hasonló robotcellában a jövőben tömegesen gyárthatók lehetnek az elektrolizátorok is, mivel azok is több rétegből állnak – két elektróda és egy protoncsere-membrán (PEM) középen – és egymásra rakhatók. A „PEM elektrolízis gyártásának ipari méretű automatizálása” (PEP.IN) projekt célja, hogy 2025 tavaszáig ne csak ezt a „stackelést”, hanem az egész gyártósort automatizálják – minden utófeldolgozó folyamatot az utolsó tesztelésig. A PEP.IN és a H2FastCell kutatási projektek részleteit a Baden-Württemberg International standjánál, 12. csarnok, D15 standnál tekinthetik meg.

Az egész hidrogén értéklánc a látókörben

Ez még egy lépéssel tovább megy a Stuttgarti Egyetem „Változékony, energiatartalékos és hálózatba kötött H2-ipari kutatási platformja” (WAVE-H2) nevű projektje. Itt egy átfogó ipari energiarendszert vizsgálnak, különösen a hidrogén felhasználására összpontosítva. Az elkövetkező években mintegy 36 millió euróból egy ipari kutatási platform épül a Stuttgarti Egyetem campusán és a Schwarzwald Campus mellett Freudenstadtban. Ez különböző technológiai lehetőségeket integrál a hidrogén termelésében, elosztásában, tárolásában és felhasználásában egy hálózatba kötött ipari energiarendszerben, lehetővé téve az innovatív gyártási és energiatechnológiák rendszeres fejlesztését és tesztelését. Az ipari kutatási platform ipari méretben épül és működik majd, így a cégek saját folyamataikat átállíthatják és ott tesztelhetik. További információk a WAVE-H2-ről a 12. csarnokban, D15 standnál.

Költségmentes felületkezelés az additív gyártású alkatrészek felületének finomítására

Az additív gyártási eljárások már hosszú ideje részei az ipari valóságnak. Nagy rugalmasságot kínálnak, és új termékeket, megoldásokat tesznek lehetővé számos iparágban. Azonban az additív gyártású alkatrészek felülete szinte minden eljárásnál pórusosságot vagy durvaságot mutat, így utófeldolgozásra van szükség. Ezt a témát egy kiállítási tárgy mutatja be a Fraunhofer Gyártási Szövetségtől. Különböző lehetőségeket mutat be az additív gyártású alkatrészek felületének javítására. Az IPA a veszteségmentes lakkozás technológiáját mutatja be, mint az automatikus díszítés és bevonás lehetőségét az additív gyártású műanyag alkatrészek esetében. Ez a technológia Oliver Refle additív gyártás és Oliver Tiedje lakkozási technológus szakértelmére épül. Az optimalizált folyamatirányítás az additív gyártásban, kombinálva a célzott utófeldolgozással a felület simítására, alapot ad a lakkozásnak, amely során nem keletkezik lakkpára – speciálisan az additív gyártású műanyag alkatrészek felületének tulajdonságaihoz igazított lakk rendszerekkel. Ezáltal a magas színvonalú felületek gazdaságosan elérhetők személyre szabott alkatrészek esetén is. A kiállítási tárgy a Fraunhofer Társaság közös standján látható: 2. csarnok, B24 stand.

2ndSCIN® – egy méretre szabott robotkészlet

„A holnap kulcstechnológiái csak tisztasággal haladnak előre. Ez döntő fontosságú: az akkumulátorgyártástól a biotechnológiáig” – mondja Udo Gommel, a Fraunhofer IPA tiszta- és mikrogyártási osztályának vezetője. Ennek megfelelve a Gommel és csapata kifejlesztette a 2ndSCIN® védőburkolatot. Ez teszi alkalmassá a dinamikus automatizálási komponenseket, például robotokat, az ultratiszta gyártásra. A 2ndSCIN® egy légáteresztő, mozgatható textilből készült burkolat. Alkalmazástól függően két vagy több réteg is egymásra helyezhető, a rétegeket távtartók választják el. Minden köztes térben például levegő szívható be vagy vezérelhető ki. Így eltávolíthatók a környezetből vagy az automatizálási komponensekről származó részecskék. A speciális gázok bevezetése a rendszer köztes tereibe például sterilizálást tesz lehetővé az élet-tudományi alkalmazásokban – mind az elzárt automatizálási egység, mind a saját méretű burkolat sterilizálására. A textilrétegeket érzékelők is ellátják, amelyek folyamatosan mérik például a részecskeszámot, a vegyi szennyeződést, a nyomást vagy a nedvességet. A mesterséges intelligencia alapú algoritmusok értékelik ezeket az érzékelő adatokat, lehetővé téve a proaktív karbantartást és a tisztasági állapot értékelését. A védőburkolat kb. egy óra alatt cserélhető, és dekontaminálás után újra felhasználható. A 2ndSCIN® a Fraunhofer Társaság közös standján látható: 2. csarnok, B24 stand.

Előadások és kerekasztal beszélgetések: A Hannover Messe kísérőprogramja

Az intézeti standokon kívül a Hannover Messe kísérőprogramja keretében a látogatók találkozhatnak a Fraunhofer IPA képviselőivel. Április 23-án, kedden, az Industrial Transformation Stage-on a 3. csarnokban kerül megrendezésre az „Industrial AI” egész napos eseménye. Ez során az érdeklődők betekintést nyerhetnek közös kutatási projektekbe az MI témakörében, amelyeket a Fraunhofer IPA neves ipari partnerekkel közösen mutat be.

Egy nappal később, április 24-én, szerdán, a Fraunhofer IPA intézetvezetője, Thomas Bauernhansl professzor részt vesz a TechTransfer Conference Stage-on, a 2. csarnokban, B02 standnál 10:50-től a „Biointelligens értéklánc a gép- és berendezésgyártásban” című kerekasztal beszélgetésen. Itt a Hohenheim Egyetem, a Német Gépgyártók Szövetsége (VDMA) és a Festo képviselőivel együtt mutatja be egy új nemzetközi benchmark kutatás eredményeit a biointelligencia témakörében.