Strukturfonds­förderung

Digitale Technologien für hybride Leichtbaustrukturen

Verbesserungen der Forschungsinfrastruktur und Forschungsvorhaben mit jeweils anwendungsnaher Ausrichtung

Datengetriebene Prozess-, Werkstoff- und Strukturanalyse für die Additive Fertigung

Additive Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing - AM) bieten das Potential, lastpfad- und materialgerecht optimierte Bauteile mit hohem Leichtbaugrad zu fertigen. Dabei ermöglicht AM völlig neuartige Bauteilkonzepte. Es wird erwartet, dass in den nächsten Jahren weitaus größere Stückzahlen von AM-Bauteilen für Automotive- und Luftfahrtanwendungen benötigt werden. Eine grundlegende Herausforderung bei der Überführung der AM in die ressourceneffiziente, wirtschaftliche und zuverlässige industrielle Anwendung ist in einem unzureichenden und bisher zu wenig systematisierten Wissen zu Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu sehen. Daher ist eine Weiterentwicklung der Methoden zur Materialqualifizierung, Struktur- und Prozesssimulation sowie Bauteilkonstruktion und Qualitätssicherung notwendig. Die rasant voranschreitende Digitalisierung in der Werkstoff- und Produktionstechnik ermöglicht in diesem Zusammenhang vollkommen neue Ansätze zur Untersuchung der Zusammenhänge von Prozessparametern, Mikrostruktur und Bauteileigenschaften. Das Kernziel des Vorhabens AMTwin besteht in der Entwicklung von digitalen Engineering-Methoden für die additive Fertigung insbesondere von Metallbauteilen. Dabei wird ein experimentell-numerischer Ansatz zur Erforschung von Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen verfolgt. Durch die konsequente Akquise von Werkstoff, Prozess- und Bauteildaten entsteht ein sogenannter Digitaler Zwilling, d.h. ein digitales Abbild des AM-Prozesses. Weiterhin werden Simulationsmethoden zur Auslegung von sowohl AM-Fertigungsprozessen als auch von AM-Bauteilen bereitgestellt. Zugleich werden Prüfmethoden für AM-Bauteile entwickelt, die für die Qualitätsprüfung und für die Validierung der Simulationen benötigt werden. Aufgrund der Komplexität des Fertigungsverfahrens werden in AMTwin modellbasierte Simulationsansätze mit Methoden des maschinellen Lernens zur Analyse der umfangreichen werkstoff-, prozess- und bauteilbezogenen Daten, die in den Bau- und Prüfprozessen sowie in der simulationsbasierten Auslegung generiert werden, kombiniert. Dies ermöglicht einen systematischen Wissensaufbau. Die Methoden werden zu Beginn des Vorhabens grundlagenorientiert entwickelt und sind so auf andere Prozesse übertragbar. Experimentelle Untersuchungen und virtueller Entwicklungsprozess liefern wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der Interaktion zwischen Prozessführung, resultierender Werkstoffstruktur und Bauteileigenschaften. Mit AMTwin wird die fachübergreifende Kooperation verschiedener Institute der Technischen Universität Dresden mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen nachhaltig intensiviert. Durch die Ausbildung exzellenter Fachkräfte an einem zukunftsorientierten, wirtschaftlich essenziellen und interdisziplinären Thema wird die Innovationskraft Sachsens gestärkt.

Predictive Maintenance für die e-Mobilität

Zwei aktuelle Megatrends, die auch die sächsische Gesellschaft und Industrielandschaft grundlegend verändern werden, sind alternative Mobilitätskonzepte und die fortschreitende Digitalisierung.
Eine nachhaltige individuelle Mobilität in Ballungsräumen erfordert neue, möglichst emissionsfreie Antriebskonzepte. Hier spielen Elektroantriebe, ob batterieelektrisch, hybrid oder mit Brennstoffzelle, eine wichtige Rolle. Diese Antriebe sind bereits jetzt hochintegriert aufgebaut, d.h. die Komponenten Antrieb, Elektronik und Sensorik sind auf engstem Raum vereint. Die kompakten Abmessungen und die Integration von Elektronik und tragendem Bauteil führen dabei zu höchsten thermomechanischen Belastungen. Dies gilt auch für den Einfluss neuer Betriebsmoden, wie z.B. der Rekuperation von Antriebsenergie durch elektrisches Bremsen.
Die Zukunft der individuellen Mobilität basiert zudem auf neuen Mobilitätskonzepten. Diese beinhalten u.a. Car- und Bikesharing-Lösungen, digitale Verkehrsleitsysteme und das autonome Fahren. Dadurch kommt es zu einem häufigeren, variableren Einsatz der Fahrzeuge durch verschiedene Nutzer, sodass das professionelle Flottenmanagement mit gesteigerten Anforderungen an Verfügbarkeit, Überwachung und Instandhaltung der Fahrzeuge an Bedeutung gewinnt.
Die rasant voranschreitende Digitalisierung ermöglicht in diesem Zusammenhang vollkommen neue Ansätze. Durch die schnelle Übertragung mittels digitaler Infrastruktur, Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen ist es möglich, ein digitales Abbild – einen Digitalen Zwilling – eines komplexen Systems oder einer ganzen Fahrzeugflotte zu generieren, das zur Analyse und Optimierung eingesetzt werden kann. Aufgrund der zukünftig verfügbaren Daten bieten sich neue Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), der Analyse von Massendaten (Big Data) sowie der Verknüpfung von Bauteil und Daten im Sinne des Internets der Dinge (IoT) an. Das Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung von grundlegenden digitalen Methoden zur Lebensdauerüberwachung und Zuverlässigkeitssteigerung hochintegrierter mechatronischer Systeme. Diese Methoden sind Voraussetzung für den sicheren Einsatz von hochintegrierten mechatronischen Systemen, deren frühzeitigen Service und Wartung bereits vor dem Schadensfall und neue Geschäftsmodelle von Systemanbietern, die Produkt, Einsatz und Service verknüpfen.

Verbesserungen der Forschungsinfrastruktur und Forschungsvorhaben mit jeweils anwendungsnaher Ausrichtung

Faserverbundwerkstoffe gewinnen aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in verkehrs- und energietechnischen Systemen zunehmend an Bedeutung. So erlaubt die Kombination von Faserverbundstrukturen mit metallischen Bauelementen die Umsetzung neuer hybrider Metall-Faserverbund-Bauweisen (MFB), die hinsichtlich Integrationsgrad, Bauraum und Gewicht gegenüber konventionellen Lösungen erhebliche Vorteile bieten.

Die Überführung hybrider MFB in die industrielle Praxis ist derzeit erschwert.

Gerade für kleine und mittelständische Unternehmen in Sachsen führen die hohen Entwicklungskosten und langen Entwicklungszeiten bei gleichzeitig hohem technischem Risiko zu erheblichen Hürden, was der Umsetzung derartiger Technologien entgegensteht.

Ziel des beantragten Vorhabens ist es, die Entwicklungs- und Industrialisierungshürden für hybride Leichtbaustrukturen für kleine und mittelständische Unternehmen zu senken. Durch eine deutlich stärkere Interaktion des Auslegungsprozesses mit den Disziplinen Konstruktion, Validierung und Fertigung/Qualitätssicherung soll eine signifikante Verkürzung der Entwicklungs- (TRL1-3) und Industrialisierungsprozesse (TRL4-6) hybrider Metall-Faserverbund-Bauweisen erreicht werden. Dabei werden sich mit (sehr) hoher Wahrscheinlichkeit die Entwicklungszeiten stark verkürzen und die Entwicklungs- und Validierungskosten deutlich reduzieren. Gleichzeitig sollen die technischen Entwicklungsrisiken reduziert und die Qualitätssicherungskosten in der späteren Produktion gesenkt werden.

Verbesserungen der Forschungsinfrastruktur und Forschungsvorhaben mit jeweils anwendungsnaher Ausrichtung

In der Ausbildung Verfahrensmechaniker/-in für Kunststoff- und Kautschuktechnik liegt ein Schwerpunkt auf dem Vermitteln einestechnischen Verständnisses von Verarbeitungsprozessen wie dem Spritzgießen und dem Aufbau von Kompetenzen im Umgang mit den Maschinen und Anlagen. Hierbei kann trotz Spezialisierung meist nur ein exemplarischer Prozess vermittelt und ein ausgewähltes Fertigungsszenario eintrainiert werden. Die im Inneren ablaufenden Vorgänge bleiben trotz praktischer Arbeit mit der Anlage weiterhin unsichtbar. Technisch komplexe physikalische Zusammenhänge und Vorgänge müssen so herkömmlich und mit großem Zeitaufwand vermittelt werden. Digitale Zwillinge und Augumented Reality-Hilfsmittel können bei der Vermittlung technisch komplexer Sachverhalte wesentliche Unterstützung leisten. Im Rahmen des Vorhabens soll daher ein digital gestütztes Lernkonzept entwickelt, umgesetzt und in der Aus- und Weiterbildung erprobt werden. Hierbei werden echtzeitfähige, animierte 3D-Modelle von Spritzgießmaschinen hergestellt und in Lern-Apps implementiert. Das Lernkonzept soll unter Einsatz von am Markt verfügbarer Technik einerseits die nicht sichtbaren technischen Vorgänge der Kunststofftechnologien direkt an der Maschine vermitteln und andererseits das Erleben und Verstehen außerhalb des Technikums ermöglichen. Im Lehr- und Lernkonzept wird auf wesentliche Elemente der Spritzgießanlage und der Werkzeuge sowie auf die Prozessführung eingegangen.

Innovative Prozessketten mit schnell aushärtenden Polymersystemen (Snap-Cure-Polymers 4.0)

01.11.2018-31.08.2021

Durchgängige 4.0-Prozessketten für die Entwicklung und Fertigung von Composite-Lösungen erlauben als Key Enabling Technologies (KET) unter Einsatz neuer Materialien eine gravierende Reduzierung des Aufwandes für die Umsetzung (cost and time to market) innovativer funktionsintegrierter Faserverbundbauteile und -systeme. Von besonderer Bedeutung ist eine derartige Reduzierung gerade bei Bauteilklassen mit hoher Variabilität und kleinen bis mittleren Losgrößen, wie sie sich durch Einsatz neuartiger Snap-Cure-Polymersysteme ermöglichen lassen. Die Implementierung von Faserkunststoffverbunden mit diesen Snap-Cure-Polymersystemen ist jedoch mit einem grundlegenden, modellbasierten Verständnis des Werkstoffes, der Verbundstruktur sowie der entsprechenden Fertigungsprozesse verbunden.
Numerische Struktur- und Prozesskettenmodelle zur Beschreibung der 4.0-Prozesskette bilden daher die Ausgangsbasis zur Erarbeitung optimierter Entwicklungs- und Fertigungsprozesse und -prozessketten für Komponenten und Systeme aus Faserkunststoffverbunden mit Snap-Cure-Polymersystemen. Dabei können diese vernetzten Modelle eingesetzt werden, um neben den Werkstoffen, Strukturen und zugehörigen Fertigungsprozessen auch die Fertigungshilfsmittel zu beschreiben, wobei insbesondere die Werkzeuge eine zentrale Bedeutung einnehmen, da sie die Fertigungsabläufe bei der Composite-Fertigung im Wesentlichen bestimmen.

Mit Hilfe der numerischen Modellierung der 4.0-Prozesskette lassen sich die Fertigungsabläufe beim Einsatz der neuartigen Materialien sowohl hinsichtlich Effizienz (Verkürzung der Prozesszyklen und Zusammenfassung von Einzelprozessen) als auch Zuverlässigkeit (Reduzierung der Ausschussrate und Steigerung der Produktqualität) gezielt optimieren. Dadurch können zukünftig auch Aufwände für Anfahrprozesse reduziert oder sogar vermieden werden, was einen weiteren signifikanten Beitrag zur Minderung des Energieeinsatzes und CO2-Verbrauchs darstellt. Die kombinierten Struktur- und Fertigungsmodelle können zudem in den virtuellen Entwicklungsprozess implementiert werden und erlauben damit eine Erhöhung der Vorhersagegenauigkeiten der Bauteilsimulation. Damit lassen sich dann leistungsgesteigerte effizientere Produkte in einem CO2-minimierten Prozess erzielen. Die Erkenntnisse aus der Bauteilsimulation bieten weiterhin mit Ergebnissen der virtuellen und realen Prozessanalyse die Grundlage für elementarspezifische Strukturdaten, die für verbesserte Lebensdauermodelle und Instandhaltungsverfahren genutzt werden.
Die integrale 4.0-Prozesskette setzt sich aus neuartigen Prozessmodellen, die über eigens entwickelte Schnittstellen verknüpft werden, zusammen. Die Modelle beschreiben die vielfältigen physikalischen Vorgänge während der Entwicklung und Fertigung funktionsintegrierter Interieur-Bauteile, Hochleistungskomponenten oder personalisierter Bauteile mit hohen Anforderungen an die Oberflächen, unter Berücksichtigung der prozesstechnischen Werkstoffcharakteristik der neuartigen Materialien. Für die Entwicklung dieser numerischen Einzelprozessmodelle wird auf Erkenntnisse aus Projekten, die bisher insbesondere über die DFG gefördert wurden, zurückgegriffen. Diese Modelle liefern auch den Zusammenhang von Prozessparametern und Werkstoffstruktur. Insbesondere die Bestimmung der Werkstoffcharakteristik der neuartigen Snap-Cure-Systeme ist essentiell, weshalb grundlegende Untersuchungen hinsichtlich deren Reaktionskinetik wie auch rheologischen Verhalten vorgenommen werden. Damit sind auf Basis von Simulationsrechnungen Vorhersagen zu den erzielbaren Werkstoff- und Struktureigenschaften möglich.

Neue Generation wirkungsgradgesteigerter, emissionsfreier Vibrationsstampfer

01.07.2018-31.12.2020

Mit dem Projekt „Neue Generation wirkungsgradgesteigerter, emissionsfreier Vibrationsstampfer“ wird das Ziel verfolgt, eine neue Generation von handbetriebenen Vibrationsstampfern zu entwickeln, der sich gegenüber marktverfügbarer Technik nach dem Stand der Technik durch wesentlich gesteigerte Gebrauchswerte auszeichnen soll:
- wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades
- leichtere und trotzdem leistungsfähigere Ausführung des Aggregates
- Verbesserung der Handhabungsfähigkeit durch die Massereduzierung
- signifikante Entlastung des Bedieners durch gezielte Schwingungsentkopplung
- Senkung der Emissionsbelastung durch Substitution des Verbrennungsantriebes durch elektrische Antriebstechnik

Diese Zielstellungen sollen über einen bisher für die Produktgruppe nicht realisierten Integrationsgrad der technischen Konfiguration erreicht werden, der in gesteigerten Leistungsparametern sowie in einer kostengünstigeren Herstellung umsetzen werden soll.
Durch die Entwicklung einer auf die spezifischen Einsatzkriterien ausgerichteten elektrischen Antriebstechnik sollen einerseits die Masse signifikant reduziert und die Emissionsbelastung drastisch gesenkt werden. Sowohl unter diesem Aspekt als auch zum Erreichen der Gesamtzielstellung ist es erforderlich, im Sinne einer konzertierten Lösung eine spezifische elektromotorische Antriebslösung zu entwickeln. Dabei wird die Orientierung verfolgt, diese Antriebskomponente derart auszulegen, dass sie als Plattform auch für weitere Applikationsbereiche genutzt werden kann.
Ein spezieller Innovationsanspruch besteht darin, über eine ganzheitliche Systemanalyse entlang der Wirkungskette Bediener-Arbeitsgerät-Funktionswirkung wissenschaftlich begründete Erkenntnisse in die Entwicklung einzubeziehen.

01.06.2017-31.05.2020

Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe besitzen ein großes Leichtbaupotential und ermöglichen neuartige Bauweisen für ressourcenschonende Hightech-Produkte. Die intelligente Kombination von Faserverbunden mit klassischen Konstruktionswerkstoffen wie Metallen – das sogenannte Multi-Material-Design (MMD) – führt weiterhin zur deutlichen Erweiterung des Anwendungsspektrums infolge der zielgerichteten Ausnutzung werkstoffspezifischer Vorteile. Das große Potential lässt sich jedoch nur dann wirtschaftlich nutzen, wenn geeignete effiziente Fertigungstechnologien für unterschiedliche Stückzahlszenarien zur Verfügung stehen.

Motivation
Die Realisierung von MMD-Leichtbaustrukturen wird bislang durch kostenintensive Anlagentechnik und vor allem durch hohe Formwerkzeugkosten erschwert, was den Einsatz dieser neuartigen Hybridstrukturen insbesondere für kleine bis mittlere Stückzahlen verwehrt. Ein weiteres ungenutztes Potential bieten stetige Kundenanfragen nach MMD-Musterbauteilen, um diese unter Einsatzbedingungen zu prüfen und anschließend eine Serienfertigung zu beauftragen. Die bisherigen hohen Investitionskosten sind jedoch insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) nicht zu stemmen.
Generative Verfahren könnten hier eine Lösung bieten. Die auch unter dem Namen „3D-Druck“ bekannten additiven Technologien revolutionieren aktuell branchenübergreifend die Fertigungsindustrie. Allerdings ist es bislang nicht möglich MMD-Leichtbauteile, etwa eine Faserverbund-Metall-Hybridstruktur, generativ zu fertigen. Mit dem gebräuchlichen schichtweisen additiven Materialauftrag ist zudem eine eigenschaftskonforme Abbildung nicht möglich, so dass der Kunde das erzeugte Bauteil zwar geometrisch abmustern, jedoch aber nicht im Einsatzfall testen oder direkt einsetzen kann. Damit Unternehmen tatsächlich ohne Investitionskosten ein MMD-Musterbauteil mit späteren Serieneigenschaften anbieten können, fehlen geeignete Methoden und Technologien zur kostengünstigen eigenschaftskonformen generativen Herstellung.

Lösungshypothese
Das Konsortium setzt daher mit dem übergreifenden Ziel an, generative Fertigungstechnologien für Multi-Material-Leichtbaustrukturen mit anwendungsgerechtem strukturmechanischem Eigenschaftsprofil sowie zugehörige Werkzeugtechnologien an einem MM3D-Demonstrator zu erforschen und zu erproben. Flankierend zur Technologieentwicklung sollen im Sinne der nachhaltigen Verwertung der Forschungsergebnisse auch Formen zur effizienten unternehmensübergreifenden Zusammenarbeit aus der Idee einer „Shared Factory“ entwickelt und exemplarisch erprobt werden, so dass im Ergebnis ein signifikanter Wettbewerbsvorteil für sächsische Unternehmen in einem bedeutenden Zukunftsmarkt möglich wird.

01.07.2017-30.06.2020

01.09.2016-31.12.2018

Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens LeiTra werden die wesentlichen Glieder einer neuartigen KMU-gerechten Prozesskette zur wirtschaftlichen Herstellung funktionaler Faser-Thermoplast-Verbund- (FTV-) Tragwerksprofilstrukturen entwickelt und prototypisch umgesetzt.
Die im Rahmen dieses Vorhabens betrachteten FTV-Profilstrukturen sind Basiselemente für den Aufbau eines modularen Baukastensystems für funktionale Leichtbau-Tragwerksysteme, die mit minimalem konstruktiven oder fertigungstechnischen Aufwand für vielfältige Anwendungsbereiche (z.B. Laststangen in der Bühnentechnik oder Ausleger in der Agrartechnik) adaptierbar und einsetzbar sind. Dazu werden im Projekt die Grundlagen in Form einer prototypischen Pilotfertigungslinie zur Fertigung der FTV-Strukturen und der notwendigen Verbindungselemente entwickelt.
FTV-Profilstrukturen auf Basis geflochtener Vorformlinge (sog. Preformen) besitzen hervorragende richtungsabhängige mechanische Eigenschaften und somit ein enormes Leichtbaupotential gegenüber konventionellen metallischen Profilstrukturen. Aufgrund axial orientierter endloser Kohlenstofffaserverstärkung können Gewichtseinsparungen von bis zu 55 % gegenüber den metallischen Bauweisen erzielt werden. Die Einbettung der Verstärkungsfasern in eine thermoplastische Matrix (TP-Matrix) kombiniert die strukturmechanischen Vorteile der Kohlenstofffaser mit den materialinhärenten Vorteilen thermoplastischer Werkstoffe. Diese bilden die Basis der hier angestrebten Prozesskette und bieten entscheidende Kaufargumente für den späteren Endkunden.
Das vorhandene Gewichtseinsparpotential von Faserverbundwerkstoffen kann aktuell, vor allem bei Serienanwendungen mit mittleren und großen Stückzahlen, noch nicht ausreichend genutzt werden. Dies ist wesentlich durch den Mangel an vorhandenen automatisierten Verarbeitungsprozessen und den hohen, mit dem manuellen Arbeitsaufwand einhergehen, Produktionskosten begründet. Zur Überwindung dieser Hürde ist es das Ziel des Forschungsvorhabens LeiTra die wirtschaftliche Herstellung belastungsgerechter FTV-Tragwerksstrukturen durch Konzeption und Entwicklung neuartiger Fertigungsmodule und Kombination zu einer prototypischen semi-automatisierten und KMU-gerechten Fertigungskette zu ermöglichen.

Seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crashstrukturen

01.07.2016-31.12.2020

Im Rahmen des Verbundvorhabens „Seriennahe Technologien für hochbelastete hybride Multilayer-Crashstrukturen“ soll eine neue Generation von hybriden Leichtbauwerkstoffen sowie entsprechende Technologien zu deren Erzeugung und Verarbeitung entwickelt werden (vgl. Verbundvorhabensbeschreibung hybCrash). Durch die Kombination von dünnen Leichtmetallhalbblechen (ca. 0,5 mm) mit faserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffen in Mehrschicht-Sandwichbauweise (mehr als 5 Lagen) sollen die Eigenschaften beider Werkstoffklassen miteinander vorteilhaft verknüpft werden. So können Komponenten erzeugt werden, die deutlich gesteigerte spezifische Eigenschaften (Festigkeit und Steifigkeit) aufweisen und die gleichzeitig eine hohe Energieaufnahme bei dynamischer Belastung gewährleisten. Dieses Verhalten ist vor allem für sicherheitsrelevante Crashstrukturen erwünscht und wird in der Kombination mit derzeit verfügbaren Werkstoffen nur bedingt erreicht. Gleichzeitig können durch die Kombination von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen zusätzliche funktionale Eigenschaften realisiert werden.
Durch die praxisnahe Erprobung im Rahmen einer experimentellen Prozesskette und die Darstellung konkreter Demonstratorbauteile wird die Umsetzbarkeit der Technologien unmittelbar belegt und eine wesentliche Voraussetzung für eine zeitnahe kommerzielle Umsetzung gesetzt. Darüber hinaus deckt das Vorhaben mit dem Spritzpräge- und dem Pressverfahren die Entwicklung zweier Prozesswege ab, mit denen eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Komponenten und Bauteile aus den neuartigen Multilayer-Hybridverbunden erzeugt werden können. Dies eröffnet ein breites Anwendungspotential für die sächsische Zulieferindustrie.

01.01.2017-30.09.2020

Die Forderung des Marktes nach immer individuelleren Produkten führt zwangsläufig zu einer erhöhten Produktvielfalt. Dies erfordert neue Strategien für die schnelle, kostengünstige und flexible Entwicklung von Werkstoffen und Komponenten sowie der hierzu notwendigen Technologien und Produktionsprozesse. Die Notwendigkeit der intensiven Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachdisziplinen rückt damit immer mehr in den Mittelpunkt, wenn innovative Lösungen für neue Anwendungen gefragt sind.
Daher planen die drei technischen Universitäten der Standorte Freiberg, Dresden und Chemnitz gemeinsam mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen durch eine standortübergreifende Zusammenarbeit im neuen Clusternetzwerk „Sächsische Allianz für MAterial- und RessourcenEffiziente TechnOlogien“ – AMARETO – ihre Kompetenzen zu bündeln, um Forschung auf Spitzenniveau hervorzubringen.
Um die Entwicklungsziele des hier beantragten Teils von AMARETO am Standort Dresden – „AMARETO-Dresden“ – zu erreichen, wird die Weiterentwicklung der Kompetenzen auf dem Gebiet des Systemleichtbaus im Multi-Material-Design forciert.
Die geplante Struktur von AMARETO-Dresden - Bauteil und Prozess (Smart Design) – basiert auf einem Arbeitskomplex, der sich in die vier Themenfelder Multifunktionale Mehrkomponentenwerkstoffe und Mischbauweisen, Energie- und ressourceneffiziente Hochleistungsstrukturen, Verknüpfte Prozess- und Struktursimulation sowie Multimaterialdesigngerechte Technologien und Prozesse gliedert.
Damit sollen für den Hybriden-Systemleichtbau die Potenziale des hier betrachteten Smart-Design-Prozesses, bei dem in einem iterativen Prozess sowohl die Fertigungsprozesse als auch die makroskopische Struktur gestaltet werden, erschlossen werden.
Je nach Anforderung werden hier in Kombination alle Werkstoffklassen ausgehend von innovativen Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) mit Kurzfaser-, Endlosfaser- oder Textilverstärkung über Stahl und Leichtmetalle bis hin zur Keramik entsprechend ihrem konstruktiv-technologischen Eigenschaftsprofil einbezogen. Einher geht dies auch mit der Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologie „neue Materialien“.
Durch die Zusammenarbeit mit den Partnern TU Bergakademie Freiberg und TU Chemnitz werden synergetische Kompetenzen in den Bereichen der (leicht-)metallspezifischen Werkstoffe und der Produktionsverfahren erschlossen und damit eine einmalige Basis für die interdisziplinäre Forschungssystematik geschaffen. Nicht zuletzt findet dies auch seinen Niederschlag in der im Juli 2016 gestarteten „Leichtbauallianz Sachsen“
Auf Grund der hier eingebundenen, einschlägig ausgewiesenen Forscherpersönlichkeiten sowie der starken Einbeziehung anwendungsorientierter Forschungsfelder wird die beantragte Anschubfinanzierung des Freistaates Sachsen für AMARETO-Dresden durch die Einwerbung zusätzlicher Drittmittel aus nationalen und internationalen Förderprogrammen sowie durch industriefinanzierte Transferprojekte ergänzt und nachhaltig abgesichert.
AMARETO-Dresden liefert damit auch – in Kooperation mit den Konsortialpartnern – einen wesentlichen Beitrag, um die Entwicklung von Sachsen von einem Nehmer- zu einem Geberland zu unterstützen. Basis hierfür bilden die Universitäten mit ihren Möglichkeiten, hervorragende Ausbildung in den Themenfeldern Materialwissenschaft, Werkstofftechnik, Maschinenbau und Produktionstechnik zu bieten.

Verbesserungen der Forschungsinfrastruktur und Forschungsvorhaben mit jeweils anwendungsnaher Ausrichtung (RL Forschung Infra-Pro)