Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) zeigt auf der LASER World of
PHOTONICS vom 27. bis zum 30. Juni 2023 in Halle B3 auf Stand 210
Innovationen aus der Lasertechnologie. Im Fokus: hochspezialisierte Laser
und Laserkomponenten sowie individuelle Komplettlösungen für die
Lasermaterialbearbeitung.

Optische Komponenten für innovative Anwendungen, neueste Entwicklungen im
Bereich Lasermaterialbearbeitung und maßgeschneiderte Systemtechnik für
die Industrie: Zur Weltleitmesse der Photonik in München präsentiert das
LZH aktuelle Entwicklungen aus der Photonik-Forschung. Das Spektrum reicht
dabei von Lösungen für die klassische Lasermaterialbearbeitung von
Metallen, Kunststoffen und Verbundmaterialien bis hin zur Additiven
Fertigung mit Glas oder Mondstaub. Ein weiteres Messe-Highlight sind die
neuen Möglichkeiten der Beschichtungsverfahren für die Zukunft der
Optikherstellung.

Einzigartige Laser und Laserkomponenten aus dem LZH

Auf der Messe stellt das LZH hochspezialisierte Lasersysteme vor. Unsere
individuellen, nicht kommerziell erhältlichen Laser können nach dem
Baukasten-Prinzip zusammengestellt und damit effizient und passgenau auf
Kundenwünsche zugeschnitten werden.

Auch bei einzelnen Laserkomponenten hat das LZH die Ansprüche der Kunden
und Partner im Blick und entwickelt kundenspezifische, faseroptische
Komponenten wie beispielsweise Signal-Pumplicht-Koppler oder
Mantelmodenabstreifer von der Simulation bis zur Fertigung, wobei
insbesondere hochinnovative Ansätze für Komponenten basierend auf
Spezialfasern abgebildet werden können.

Für alle Fälle: Komplettlösungen für die Industrie

Mit maßgeschneiderten Laserbearbeitungsköpfen bringt das LZH innovative
Anwendungen in die Produktion. Etwa mit dem Multispot-Kopf: Der modular
steuerbare Laserspot zum temperaturfeldangepassten Schweißen kann über
große Flächen Kunststoff an Kunststoff, aber auch Kunststoff an Metall
fügen. Mit dem koaxialen Multidioden-Bearbeitungskopf Dicolas für das
Laserauftragschweißen lassen sich Bauteile richtungsunabhängig bearbeiten
und komplexe Strukturen sowie hochfeste und korrosionsbeständige
Oberflächen für stark belastete Bauteile fertigen.

In der Automobilbranche kommt der am LZH entwickelte Laser-
Innenbearbeitungskopf IBK der neusten Generation zum Einsatz. Der IBK kann
Zylinder-Innenflächen von Aluminium-Motorblöcken aufrauen, so für die
notwendige verschleißfeste Beschichtung vorbereiten und die
Motorenproduktion damit wesentlich effizienter machen.

Von Agrarwirtschaft bis Weltraum: Anwendungen für jede Herausforderung

Von der Ernährungswirtschaft über die Life Sciences bis zur
Weltraumerforschung: Die am LZH entwickelten Lösungen kommen in den
unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Sei es in der laserbasierten
Unkraut- und Schädlingsbekämpfung oder in der Endoprothetik, wo im Rahmen
von Hüftoperationen mit dem Laser Knochenzement im Inneren des Knochens
segmentiert und damit leichter entfernt werden kann.

Außerdem: Das LZH zeigt, wie die Additive Fertigung mit Werkstoffen wie
Glas oder Magnesium für die Herstellung kundenindividueller Produkte
genutzt werden kann. Auch ein besonders herausforderndes Projekt im
Bereich 3D-Druck stellt das Institut vor. Für die Additive Fertigung mit
Mondstaub direkt auf dem Erdtrabanten entwickelt das LZH einen Laser sowie
die dazugehörigen maßgeschneiderten Prozesse. Ziel ist zu zeigen, dass
Laserschmelzen auf dem Mond funktioniert – und perspektivisch zur
Herstellung von vor Ort gefertigter Infrastruktur wie Straßen oder
Gebäuden genutzt werden kann.

Automatisierte Bearbeitung und Montage großer Leichtbaustrukturen im
1:1-Maßstab

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte
Materialforschung IFAM in Stade präsentiert Automatisierungslösungen für
die nachhaltige Flugzeugproduktion auf der Internationalen Luft- und
Raumfahrtausstellung SIAE (»Paris Air Show«) in Paris-Le Bourget vom 19.
bis 25. Juni 2023 auf dem Stand von Fraunhofer AVIATION & SPACE auf dem
Gemeinschaftsstand des Bundesverbands der Deutschen Luft- und
Raumfahrtindustrie e.V., BDLI (Halle 2C l Stand D357).

Neue, gewichtsparende Materialien und Fertigungsverfahren steigern nicht
nur die Effizienz und senken die Kosten, sondern repräsentieren
insbesondere Meilensteine auf dem Weg zum klimafreundlichen Fliegen: bei
einem typischen Passagierflugzeug reduziert jedes eingesparte Kilogramm
den Kerosinverbrauch um bis zu 120 kg pro Jahr. Die Forschenden für
Automatisierung und Produktionstechnik geben Einblicke in aktuelle
anwendungsorientierte FuE-Tätigkeiten – fokussiert auf Bearbeitung und
Montage großer Leichtbaustrukturen aus verschiedenen Werkstoffen –, die
sie im 1:1-Maßstab im Forschungszentrum CFK NORD in Stade realisieren. Sie
entwickeln automatisierte oder halbautomatisierte Fertigungslösungen bis
hin zum industriellen Maßstab.

• Montagetechnologien für einen leichteren Clean Sky 2 Flugzeugrumpf der
Zukunft
aus thermoplastischen Faserverbundkunststoffen (FVK)
• Leichtbaurobotik-Systembaukasten für die Flugzeugproduktion
• Automatisierte Vormontage von CFK-Integralspanten
• Automatisierte Rudergabelmontage in Flugzeugseitenleitwerken
• Effizienzsteigernde Flow-Line-Fertigung für CFK-Großbauteile

Clean Sky 2 – »MFFD« – Ein Flugzeugrumpf der Zukunft –
Montagetechnologien für neue Rumpfbauweisen mit thermoplastischen CFK

In einem virtuellen Flugzeughangar haben die Besucherinnen und Besucher
der SIAE 2023 per VR-Brille die Möglichkeit, den Clean Sky 2
»Multifunctional Fuselage Demonstrator« (»MFFD«) individuell zu erkunden,
der derzeit bei Fraunhofer in Stade im 1:1-Maßstab real aufgebaut wird
(Abbildung 1). Die deutliche Gewichtsverringerung des Flugzeugrumpfs der
Zukunft resultiert aus einer neuartigen Bauweise, die wiederum durch die
weltweit erstmalige Nutzung thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe für
diesen Einsatzbereich zugänglich wird.

Steigende Nachfrage nach Flugzeugen und zu reduzierende CO2-Emissionen
erfordern neue Bauweisen und Technologien im Flugzeugbau. Für eine
signifikante Erhöhung der Produktivität einerseits und
Umweltverträglichkeit – durch Gewichtsreduktion – andererseits, gibt es
einen vielversprechenden Ansatz: Die Kombination thermoplastischer,
carbonfaserverstärkter Kunststoff- (CFK-) Flugzeugstrukturelemente,
Verkleidungsteile und Kabinensystemelemente zu einem integrierten
Strukturmodul. Das Ziel ist es, die Ausrüstung der Rumpfschalen vor dem
Schließen des Rumpfs durchzuführen und so erheblich an Aufwand und Kosten
zu sparen. Dafür ist es erforderlich, das bisher durchgeführte Bohren und
Nieten durch ein spanloses schweißtechnisches Fügen zu ersetzen.

Im Rahmen des Clean Sky 2 »Multifunctional Fuselage Demonstrator« (»MFFD«)
wird die technologische und wirtschaftliche Machbarkeit der
schweißtechnisch basierten Montage von hochintegrierten, thermoplastischen
Flugzeugrumpfstrukturen untersucht. Dazu entsteht in Stade ein
Versuchsaufbau im 1:1-Maßstab mit verschiedenen Verbindungsdesigns und
Schweißverfahren, der gemeinsam mit internationalen Projektpartnern
entwickelt wird. Neben den Schweißprozessen stehen die automatisierte
Manipulation und Montage der Strukturen unter Einhaltung höchster
Toleranzanforderungen im Fokus.

Weitere Informationen: https://s.fhg.de/9RW
Gefördert durch Clean Sky 2 / European Union

Systembaukasten mit Potenzial –
Kognitive Flugzeugproduktion mit modularer Leichtbaurobotik

Im Verbundprojekt »Cobots, Mensch und Maschinen aus Niedersachsen«
(CoMMaNds 2) entwickelten die Forschenden des Fraunhofer IFAM in Stade
gemeinsam mit ihren Projektpartnern mobile Leichtbaurobotersysteme zur
effizienten und nachhaltigen Montage von Flugzeugkomponenten (Abbildung
2).

Ziel der FuE-Aktivitäten war es, einen modularen Leichtbaurobotik-
Systembaukasten zu schaffen, der es ermöglicht, Leichtbaurobotersysteme
mit reduziertem zeitlichen und finanziellen Aufwand zu konfigurieren und
zu rekonfigurieren. So können nicht nur Neuanlagen zu geringeren Kosten
und mit geringerer Lieferzeit projektiert, sondern auch bestehende Anlagen
einfacher an wechselnde Bedingungen angepasst werden. Die
Systemmodellierung sowie die standardisierten Schnittstellen basieren auf
dem offenen Datenaustauschstandard OPC UA und die standardisierte
Ablaufsteuerung besteht aus fähigkeitsbasierten Softwarebausteinen. So
wird in der Produktionspraxis ein »Plug & Produce« sowie eine schnelle und
einfache Generierung von Steuerungscodes erreicht.

Weitere wichtige Bausteine des Projekts sind Mensch-Maschine-
Schnittstellen, die u.a. mittels Augmented Reality- (AR-) Technologien
realisiert wurden, Technologien zur schnellen und zuverlässigen
Referenzierung, Mobilisierung der Roboter sowie Entwicklung einiger
luftfahrtrelevanter Prozesse.

Die entwickelten Technologiebausteine des modularen Systembaukastens haben
sich bereits in beispielhaften Anwendungen unter Beweis gestellt. So wurde
das Quetschen von Nieten an einer Flugzeugrumpfschale sowie das Bohren und
Verschrauben von Nietverbindungen am Beispiel einer
Flugzeugseitenleitwerksbox im 1:1-Maßstab erfolgreich durchgeführt.

Gefördert durch Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr,
Bauen und Digitalisierung

Positionier- und Bohrendeffektor zur automatisierten hochpräzisen und
qualitätsgesicherten Vormontage von CFK-Integralspanten

Die im »Impuls«-Teilprojekt »Tempo« (»Technologien für die effiziente
Montage und Produktion von CFK-Rumpfkomponenten«) vom Fraunhofer IFAM in
Stade gemeinsam mit Projektpartnern entwickelten Automatisierungslösungen
wurden bereits in seriennaher Umgebung an einem maßstabsgetreuen Prototyp
validiert.

Der für eine Portalanlage neu entwickelte Positionier- und Bohrendeffektor
zur automatisierten Vormontage von Versteifungselementen (Cleats) an CFK-
Integralspante zur Herstellung von Flugzeugrümpfen ermöglicht
Produktionsratensteigerungen sowohl bei gleichbleibender Qualität als auch
zu geringeren Kosten. Die bisherige manuelle Fertigung benötigt darüber
hinaus mehr Prozessschritte.

Der Positionier- und Bohrendeffektor erfüllt die Aufgaben der Aufnahme von
unterschiedlichen Cleats, deren Positionierung an verschiedene
Integralspante und der zeitgleichen doppelten Bohrung beider Bauteile. Der
kompakt gebaute Endeffektor lässt sich sowohl von der eingesetzten
Portalanlage als auch von Standard-Industrierobotern aufnehmen. Er kann
über eine Anlagen-SPS gesteuert werden und erhält seine globalen Lagedaten
aus eingelesenen CAD-Daten der Bauteile. Über eine vorgelagerte schnelle
Einmessung mittels Lasertracker wird die neue Montagesituation angepasst.
Die innovative Technologie ermöglicht einen prozesssicheren Ablauf und
eine hohe Positioniergenauigkeit. Die im Endeffektor integrierte
Messtechnik dokumentiert exakt den nötigen Anpressdruck sowie viele
weitere Parameter zur Überwachung der optimalen Bedingungen für das
Vormontieren der Cleats an den Integralspant. Somit ist eine Online-
Qualitätssicherung gewährleistet.

Video und weitere Informationen: https://s.fhg.de/s4X
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Agile Produktionstechnologien für CFK-Boxstrukturen –
Automatisierte Rudergabelmontage in Flugzeugseitenleitwerken

Unter Nutzung agiler Produktionstechnologien für CFK-Boxstrukturen
optimierten die Forschenden des Fraunhofer IFAM in Stade im
Verbundvorhaben »FastFlexMont 2« die Produktionsabläufe von
Flugzeugseitenleitwerken.

Mit dem Ziel, die Montage von Rudergabeln an die Seitenleitwerksbox nicht
mehr durch lange Wartezeiten zu unterbrechen, haben die Expertinnen und
Experten des Fraunhofer IFAM zusammen mit Partnern Auftrag und Aushärtung
von Shimmaterial (spaltfüllendes Material) als parallellaufendes Verfahren
entwickelt. Dabei ermöglichen automatisierte und digital vernetzte
Prozesse das volumengenaue Dosieren und Applizieren sowie die präzise
Formgebung und Kantenglättung des Shims. Erst nach Aushärtung der
Spaltfüllung wird die fertig geshimmte Rudergabel in das Seitenleitwerk
eingesetzt.

Diese Fertigungsoptimierung erreicht durch die Parallelisierung von
Arbeitsschritten neben einer agilen Fertigung die Wiederverwendbarkeit von
technischen Ressourcen und damit die Erhöhung der Produktivität bei
gleichzeitiger Kostensenkung.

Weitere Informationen und Video: https://s.fhg.de/yc5 und
https://s.fhg.de/zL5
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Effizienzsteigernde Flow-Line-Fertigung von CFK-Großbauteilen –
Zukunftsweisendes mobiles Spannfeld für flexible Aufnahme, Ausrichtung und
Transport von Bauteilen

Ein weiter Meilenstein im Hinblick auf agile Produktionstechnologien – das
vom Fraunhofer IFAM in Stade gemeinsam mit Projektpartnern neu entwickelte
mobile Spannfeld kann diverse Großbauteile, wie Flugzeug-Seitenleitwerke
oder -Landeklappen, in unterschiedlichen Typen bis zu acht Metern Länge
flexibel aufnehmen, formgebend exakt und nachhaltig ausrichten sowie
transportieren.

Auch in diesem Forschungsverbundprojekt (»UniFix«; »Universelle mobile
Bauteilspann- und Fixiervorrichtung für die Bearbeitung von
Faserverbundstrukturen«) dreht sich alles um gewichtsreduzierende CFK-
Großstrukturen im 1:1-Maßstab für den Flugzeugbau. Fokussiert auf
Bearbeitungsprozesse im Produktionsablauf ist dieses Spannfeld in der
Lage, eine Bearbeitungsanlage von zeitaufwendigen, nichtwertschöpfenden
Nebentätigkeiten erheblich zu entlasten, indem es im Vorfeld mit den
optimal und exakt ausgerichteten Großbauteilen verschiedene
Prozessstationen durchläuft, an denen vorbereitende Arbeiten parallel und
simultan erfolgen können.

Diese flussorientierte Fertigung ermöglicht es, Durchlaufzeiten zu
reduzieren und damit Produktivität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit,
somit die Konkurrenzfähigkeit im internationalen Markt, zu steigern. Die
Vorteile der fließenden Fertigung liegen vor allem in Reduktion von
manuellen Handlingsoperationen und Nebenzeiten. Dazu kommen
Effizienzsteigerungen durch Spezialisierung der einzelnen Anlagen,
verringerte Durchlaufzeiten aufgrund harmonisierter Taktzeiten sowie eine
damit einhergehende Reduktion von Pufferbeständen und schnellere Reaktion
auf Prozessabweichungen.

Weitere Informationen und Video: https://s.fhg.de/89K
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Messe
Erfahren Sie mehr – besuchen Sie uns vom 19. bis 25. Juni 2023 auf der
Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung SIAE in Paris-Le Bourget
(»Paris Air Show«), Halle 2C l Stand D357, (Stand Fraunhofer AVIATION &
SPACE auf dem Gemeinschaftsstand des BDLI).

Die Zahlen sprechen für sich: Während bundesweit nur 34 Prozent
derjenigen, die im Krankenhaus einen Herzstillstand erleiden, nach diesem
Ereignis auch nach 24 Stunden noch leben, waren es 2022 am
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden knapp 54 Prozent. Beim 30
-Tage-Überleben sind die Zahlen noch besser: Hier liegt die
Durchschnittsrate unter den 48 Kliniken, die ihre Daten an das Deutsche
Reanimationsregister übermitteln, bei 14 Prozent – am Dresdner Uniklinikum
beläuft sich diese Rate 2022 auf 35,5 Prozent.

Diese positiven Zahlen sind Ergebnis eines klinikumsweiten
Trainingsprogramms für Mitarbeitende der Pflege und des ärztlichen
Dienstes sowie einer erfolgreichen Sensibilisierung für die Frühanzeichen
eines Herzstillstandes. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor sind die
professionellen, rund um die Uhr einsatzbereiten Notfallteams.

Seit nunmehr 15 Jahren ist das Deutsche Reanimationsregister ein wichtiger
Baustein für das Qualitätsmanagement der außer- und innerklinischen
Reanimationsversorgung von Patientinnen und Patienten nach Herz-Kreislauf-
Stillstand. Im Rahmen der kontinuierlichen Erfassung des Outcomes sind in
den vergangenen Jahren mehr als 350.000 Datensätze in Deutschland,
Österreich und der Schweiz erhoben worden. Die jüngste Auswertung belegt,
dass sich das von der Klinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie des
Dresdner Uniklinikums etablierte System in den überdurchschnittlichen
Werten widerspiegelt. Im Mittelpunkt stehen dabei regelmäßige Trainings,
ein speziell geschultes Medical Emergency Team (MET) sowie der Einsatz
modernster Technik.

„Als Vorreiter eines sich kontinuierlich weiterentwickelnden und alle
Versorgungsbereiche umfassenden Qualitätsmanagements haben wir sehr früh
begonnen, Strukturen für eine sichere Behandlung zu etablieren. Dazu
gehören natürlich auch unvorhersehbare Notfälle wie ein Herzstillstand.
Die hierzu erhobenen Zahlen des Registers belegen bereits seit mehreren
Jahren, dass wir unserem hohen Anspruch als einer der führenden Standorte
der deutschen Hochschulmedizin auch auf diesem Gebiet gerecht werden“,
sagt Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand des
Universitätsklinikums. „Dass dieser Trend weiter nach oben geht, ist
Verdienst aller Beteiligten, die ich dazu beglückwünsche. Aber noch
wichtiger ist der Gedanke, dass hinter den Zahlen Menschen stehen, die
dank der Teamleistung den Herzstillstand überlebt haben.“

Ein aktuelles Beispiel ist eine Patientin, die nach einem Darmverschluss
zur Operation ins Uniklinikum kam. Aufgrund ihres unauffälligen Zustands
versorgte das Team einer chirurgischen Normalstation die 63-Jährige. Dort
bemerkten die Pflegenden jedoch einige Tage nach der OP eine akute
Verschlechterung Ihres Gesundheitszustandes, die sich als mögliches
Anzeichen eines drohenden Herzstillstandes deuten ließ. Die besorgten
Pflegekräfte alarmierten das Medical Emergency Team des Uniklinikums. Dass
die Vermutung eines sich anbahnenden Herzstillstands richtig war, stellte
sich schneller heraus, als es allen Beteiligten lieb war: Unmittelbar nach
Eintreffen des MET verschlechterte sich der Zustand weiter und es kam es
bei der Patientin zum Herzstillstand.

Trotz der unmittelbar eingeleiteten Reanimationsmaßnahmen blieb der
Zustand der Patientin kritisch. Ein stabiler Kreislauf ließ sich erst über
das in nur wenigen Kliniken verfügbare Verfahren der extrakorporalen
kardiopulmonalen Reanimation (eCPR – extracorporeal cardiopulmonary
resuscitation) wiederherstellen. Als Ursache des Herz-
Kreislaufstillstandes ließ sich eine akute Lungenembolie nachweisen,
worauf das Blutgerinnsel in der Lunge mit einem speziellen Katheter
abgesaugt wurde – ein innovatives Verfahren, das erst seit kurzem an der
Dresdner Universitätsmedizin verfügbar ist.

Trotz der erfolgreichen Maßnahmen und der sich für drei Tage an die eCPR
anschließenden extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO, maschineller
Ersatz der Lungen- und Herzfunktion) dauerte es insgesamt 17 Tage, bis die
Patientin auf der Intensivstation spontan aufwachte. Die jetzt begonnene
Zeit in der Reha-Klinik nutzt sie gemeinsam mit den dortigen
Therapeutinnen und Therapeuten, die für eine so lange Zeit im Koma nicht
ungewöhnlichen Einschränkungen zu überwinden. Die Aussichten dafür sind
gut. „Wir konnten keine Hirnschäden feststellen, so dass die Prognose für
die Patientin wirklich gut ist“, sagt Klinikdirektorin Prof. Thea Koch:
„Uns gehen die Schicksale der Patientinnen und Patienten sehr nah. Wir
sind deshalb sehr glücklich und stolz, dass wir durch das professionelle
innerklinische Notfallmanagement nicht nur für das pure Überleben sorgen,
sondern den Weg zu einem hohen Maß an Lebensqualität nach der
abgeschlossenen Behandlung ebnen konnten.“ – „Ich komme mit einer großen
Torte zurück!“ – Dieses am Tag ihrer Entlassung aus dem Dresdner
Uniklinikum mit einem Lächeln gegebene Versprechen der Patientin war für
das gesamte Team besonders motivierend.

„Die Alarmierung aus Besorgnis ist der richtige Weg“, erklärt Prof. Peter
Spieth, stellvertretender Direktor der Klinik für Anästhesiologie und
Intensivmedizin sowie ärztlicher Leiter des ECMO-Teams Dresden. Die
Aufmerksamkeit in Bezug auf frühe Zeichen eines drohenden Herzstillstands
wird mit den Reanimationstrainings gestärkt. Dass dies einen positiven
Effekt hat, zeigt der Blick auf die klinikumsinternen Statistiken im
Vergleich mit den Daten des bundesweiten Reanimationsregisters.

Deutsches Reanimationsregister

Das Deutsche Reanimationsregister (www.reanimationsregister.de) ist ein
wichtiges Instrument für das Qualitätsmanagement präklinischer und
innerklinischer Reanimationen in Deutschland. Es steht unter der
Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Gesundheit und ermöglicht
seinen Mitgliedern, sich anhand eines Ergebnisbenchmarks mit anderen
Institutionen zu vergleichen. Das Deutsche Reanimationsregister wird von
der Deutschen Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin (DGAI)
betrieben. Derzeit beteiligen sich knapp 250 Institutionen an diesem
Register.