Jürgen Hesselbach Boeken

After the IPS² conferences in Cranfield and Linköping in 2009 and 2010 the 3rd CIRP International Conference on Industrial Product Service Systems (IPS²) 2011 takes place in Braunschweig, Germany. IPS² itself is defined as “an integrated industrial product and service offering that delivers value in use”. The customers expect comprehensive solutions, which are adapted to their individual needs. IPS² offers the possibility to stand out from competition and for long-term customer loyalty. Particularly in times of economic crisis it becomes apparent which producing companies understand to satisfy the needs and requirements of their customers. Especially in this relatively new domain IPS² it will be important to keep track of the whole context and to seek cooperation with other research fields and disciplines. The 3rd CIRP International Conference on Industrial Product Service Systems (IPS²) 2011 serves as a platform for such collaborations and the discussion of new scientific ideas.

The 18th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering (LCE) 2011 continues the tradition of fostering collaboration between industry and academia in areas such as life cycle assessment, product development, sustainable manufacturing, and end-of-life management. The conference theme, “Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing,” emphasizes the need for engineers to create solutions that tackle global challenges while considering local capabilities and constraints. This approach aims to achieve a sustainable society from economic, social, and environmental perspectives. Glocalized solutions go beyond merely adapting products or services for local markets; they focus on ensuring a high standard of living universally. Given the limited and uneven distribution of resources required for manufacturing, it is crucial to leverage locally available resources and capabilities as drivers for innovation throughout the entire life cycle. The conference serves as a vital platform for discussing these challenges and collaboratively developing new scientific ideas, promoting innovation that aligns with both global sustainability goals and local needs.

Adaptronische Komponenten (smart structures) wurden erstmals in den 80er Jahren für die Luft- und Raumfahrttechnik entwickelt und werden seitdem kontinuierlich zur Entwicklung und Erforschung selbst anpassender Strukturen verwendet, beispielsweise zur Dämpfung von Schwingungen. Diese Eigenschaften sind insbesondere im Hinblick auf immer höhere Genauigkeitsanforderungen, beispielsweise bei der Bauteilfertigung in Werkzeugmaschinen, von wesentlichem Interesse. Um adaptive Strukturen daher auch in Werkzeugmaschinen integrieren und nutzen zu können, wurde ein Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit dem Titel „Adaptronik für Werkzeugmaschinen“ gegründet und mit Hilfe von mehr als 20 Teilprojekten ein weiterer Meilenstein zur Anwendung adaptronischer Komponenten gelegt. Der Fokus dieses Schwerpunktprogramms lag auf der Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen und damit auch einer nachhaltigen Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit deutscher Werkzeugmaschinenhersteller, die meistens mittelständischer Herkunft sind. Das vorliegende Buch gibt einen Überblick über die im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms bearbeiteten und erforschten Themenbereiche und umfasst die Integration von Adaptronik in die Maschine zur Prozessverbesserung und Erhöhung der Maschinengenauigkeit sowie die Entwicklung adaptronischer Komponenten und Werkzeuge. Vorgestellte Forschungsthemen sind hier beispielsweise die Entwicklung adaptiver Reibflächen zur Schwingungskompensation in Werkzeugmaschinen, eine adaptronische Spindeleinheit für Fräsmaschinen, der Einsatz von Kohlefaserverbundwerkstoffen zur Kompensation thermischer Winkelverlagerungen an Werkzeugmaschinen, die Entwicklung eines adaptronischen Werkstückhalters oder eine aktive Schwingungsreduzierung bei Spannvorrichtungen für die Holzbearbeitung. Aufgrund der sehr guten in den einzelnen Teilprojekten erzielten Forschungsergebnissen und einem großen Interesse der Fachwelt gibt das vorliegende Buch einen Einblick über die durchgeführten Arbeiten. Auf diese Weise können die Leser erfassen, was der aktuelle Stand der Technik ist und sich zu neuen Forschungsansätzen inspirieren lassen.

Im Buch sind die Tagungsbeiträge zum Kolloquium Mikroproduktionstechnik der Sonderforschungsbereiche 440, 499 und 516 abgedruckt. Die Beiträge geben den Stand der Wissenschaft in den Bereichen Entwurf und Simulation, Montagetechniken, Verbindungstechniken und Fertigungstechniken von Mikrosystemen und deren Komponenten wieder, mit denen sich die drei Sonderforschungsbereiche befassen.

Miniaturisierung und Funktionsintegration sind zentrale Themen in der Produktentwicklung. Miniaturisierte Systeme, die Signalverbreitung, Sensoren und Aktoren auf kleinstem Raum umfassen, verbinden elektronische, mechanische und optische Komponenten. Um den internationalen Stand der Mikroproduktionstechnik zu erfassen und ihre Potenziale sowie technologische Defizite zu bewerten, wurde eine Studie mit 50 Unternehmen aus der Schweiz, den USA und Japan durchgeführt. Der Fokus lag auf klassischen feinwerktechnischen Verfahren, die als wirtschaftliche Ergänzung zu mechanischen Verfahren gelten, insbesondere bei kleinen und mittleren Stückzahlen. Die Ergebnisse zeigen die tatsächliche Position der deutschen Forschung und Industrie im internationalen Vergleich und schätzen die Perspektiven dieser Technologie für Deutschland präzise ein. Dank der Kompetenzen der beteiligten Institute deckt die Studie nicht nur die Technologien der Mikroproduktionstechnik umfassend ab, sondern identifiziert auch Handlungsbedarf und strategische Empfehlungen für die Industrie, die Forschung sowie die Technologie- und Förderpolitik. Der Inhalt umfasst die Motivation und Zielsetzung der Studie, die Untersuchungskonzeption, den Stand der Technik in verschiedenen Verfahren, nationale Förderprogramme und Handlungsempfehlungen.