Digital Photonic Production
Forschungscampus Digital Photonic Production
Der Forschungscampus Digital Photonic Production (DPP) ermöglicht die gemeinsame Forschung von verschiedenen Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft unter einem Dach im Bereich der Digitalen Photonischen Produktion. Dabei steht die Nutzung von Licht als Werkzeug für die industrielle Produktion von morgen im Vordergrund. Kernelemente des Aachener Forschungscampus sind eine gemeinsame, langfristige Forschungsstrategie, die gemeinsame Nutzung von Infrastruktur und der Open Innovation Ansatz.
Was macht den Forschungscampus aus?
Die Herausforderung der deutschen Industrie liegt aktuell darin, kundenspezifische Produktanforderungen zu befriedigen, die Produktauslegung gleichzeitig kostengünstig zu gestalten und darüber hinaus eine Mindeststückzahl zu sichern. Die digitale photonische Produktion – die Verwendung von Licht bzw. Laser als Werkzeug in der Produktion – stellt aufgrund ihrer Präzision sowie Flexibilität einen vielversprechenden Ausweg aus diesen gegensätzlichen Herausforderungen dar. Aus diesem Grund arbeitet und forscht der Forschungscampus DPP an dem Feld der digitalen photonischen Produktion und folgt dabei seiner Vision: die hochqualitative Herstellung von individuellen Bauteilen unabhängig von ihrer Geometrie aus digitalen Daten mittels Laserstrahlung.
Basierend auf dieser Vision entsteht im Forschungscampus DPP das Innovations-Ökosystem Digital Photonic Production. Der Forschungscampus DPP lebt somit eine neue Form der langfristigen und strategischen Kooperation zwischen Universität, Fraunhofer-Gesellschaft und Industrie. Die Basis für die intensive Zusammenarbeit bildet die vertrauensvolle und offene Kommunikations- und Kooperationskultur.
Eine weitere besondere Eigenschaft des Forschungscampus DPP stellt die strukturelle Ausrichtung dar: Die Forschungsaktivitäten sind matrixartig in den drei Kompetenzfeldern Digital, Photonic und Production sowie in den beiden Anwendungsfeldern Additive Production und Subtractive Production organisiert. In einem agilen Managementansatz werden die Ressourcen aus den Kompetenz- und Anwendungsfeldern in halbjährlich erfolgenden zweiwöchigen Sprints jeweils bedarfsgerecht in gemeinsamen Sprintteams kombiniert. Die so erzielten Ergebnisse und das dabei erarbeitete Knowhow können alle Partner nutzen.
Worauf liegt der inhaltliche Schwerpunkt des Forschungscampus?
Ein entscheidender Faktor für die industrielle Produktion der Zukunft sind hochpräzise, flexible und digital vernetzte Werkzeuge zur Herstellung individueller und komplexer Produkte. Das Werkzeug „Licht“ kann so präzise dosiert und in Raum und Zeit gesteuert werden, wie kein anderes. Ein Laserstrahl ist das einzige Werkzeug, das ähnlich schnell „arbeitet“ wie ein Computer „denkt“. Mit diesem Ziel im Blick, erarbeiten Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft unter einem Dach interdisziplinär Lösungen für die gesamte Fertigungskette „from bits to photons to atoms“ – das Paradigma einer lichtbasierten, digital vernetzten Produktion. Dieses Konzept erforschen die Partner im Forschungscampus DPP insbesondere in Hinblick auf die Umsetzungsfelder Mobilität, Gesundheit, Energie und Nachhaltigkeit. Zu den beispielhaften Anwendungen zählen die laserbasierte Fertigung von funktions- und ressourcenoptimierten metallischen Bauteilen direkt aus digitalen Daten mittels 3D-Druckern oder das großflächige Strukturieren feinster Strukturen in Funktionsoberflächen mit speziellen Lasern, sogenannten Hochleistungskurzpulslasern.
Weitere Hintergrundinformationen
In den folgenden Texten finden Sie weitere Informationen zum Forschungscampus DPP.
In der ersten Förderphase des Forschungscampus DPP erforschten die Partner vor allem grundlegende, physikalische Problemstellungen. Ein Beispiel hierfür ist die Untersuchung des Erstarrungsverhaltens von metallischen Hochtemperaturlegierungen bei der additiven Fertigung. Auf Basis dieser Erkenntnisse konnte die Prozessstabilität des metallischen 3D-Drucks wesentlich verbessert werden. Ein weiteres Beispiel präsentiert die erstmalige, direkte Beobachtung und Untersuchung der Wechselwirkungsphänomene bei ultrakurz gepulster (UKP) Laserstrahlung – eine materialunabhängige Lasermaterialbearbeitung, die auf Grund ihrer Präzisionsfähigkeit oft zum Strukturieren von Oberflächen, dem Bohren oder Schneiden von Präzisionsbauteilen, benötigt wird. Die Analyse dieser Wechselwirkungsphänomene auf der Zeitskala von Femtosekunden (eine Femtosekunde entspricht 0,000 000 000 000 001 Sekunden) ermöglichte eine wesentlich verbesserte Ultrakurzpulsbearbeitung von Gläsern.
Neben der inhaltlichen Weiterentwicklung hat sich der Forschungscampus DPP in der zweiten Förderphase strukturell stark verändert. Basierend auf den Erfahrungen der ersten Förderphase steht nun der Austausch der Partner untereinander noch stärker im Mittelpunkt. Dazu passten die Partner die Managementstruktur innerhalb des Forschungscampus an – weg von einer starren Projektstruktur, hin zu agilen Sprintteams. Gleichzeitig änderten sie den vertraglichen Rahmen und die IP-Regelung so, dass diese eine vertrauensvolle Kommunikation und die gemeinsame Forschung mit allen Partnern noch stärker unterstützen. Kern ist eine IP-Regelung, die allen Partnern die Nutzung des gesamten, gemeinsam erarbeiteten Knowhows erlaubt.
Der inhaltliche Fokus in der zweiten Förderphase liegt auf der Entwicklung von neuen, an die spezifischen Eigenschaften von laserbasierten Fertigungsprozessen angepassten metallischen Werkstoffe, z.B. für die additive Fertigung. Ein weiterer, stark ausgeprägter Schwerpunkt liegt im Bereich der Digitalisierung. Im Fokus stehen hier beispielsweise neue Steuerungskonzepte für schnellere Strahlführungssysteme. Weiterhin erforscht der Forschungscampus DPP die Eigenschaften von Algorithmen für das automatisierte, prozedurale Design von extrem filigranen Oberflächenstrukturen für die subtraktive Fertigung sowie für neue Sensor- und datenbasierte Kinematik- und Robotersysteme.
Am Forschungscampus DPP werden kontinuierlich neue, zusätzliche Forschungsaktivitäten initiiert. Dies können bilaterale Forschungsvorhaben zwischen zwei oder mehreren Partnern aus dem Forschungscampus oder auch große nationale oder internationale Verbundvorhaben sein. In der Vergangenheit wurden beispielsweise die beiden großen BMBF-Verbundvorhaben IDAM und IDEA im Bereich der additiven Fertigung aus dem Forschungscampus DPP heraus gestartet.
Seit 2016 ist der Forschungscampus DPP in einem eigenständigen Gebäude, dem Industry Building DPP auf dem RWTH Aachen Campus, angesiedelt. 2019 erfolgte die Inbetriebnahme und Integration des Forschungsneubau Research Center for Digital Photonic Production in den Forschungscampus DPP. Ein weiterer Meilenstein stellte die erfolgreiche Ergänzung des neu eingerichteten Lehrstuhls Digital Additive Production DAP dar. Dieser Lehrstuhl ist in fünf der 18 Sprint Teams vertreten und fördert die Weiterentwicklung der Expertise im Feld „Additive Produktion“.
Die Förderinitiative „Forschungscampus“ leistet einen Beitrag zur weiteren Umsetzung der Etablierung einer offenen Innovations- und Wagniskultur. Die neun Forschungscampi fördern mit dem implementierten Konzept „Forschen unter einem Dach“ eine neue, offene Innovationskultur, welche die Entstehung von Innovationen und Transferprozessen fördert. Jeder Forschungscampus hat diese Form der Zusammenarbeit auf seine eigene Art und Weise umgesetzt. Somit tragen die Forschungscampi individuell, auch abhängig von der jeweiligen inhaltlichen Ausrichtung, dazu bei, dass aus Spitzenforschung schnell innovative Produkte und Geschäftsideen entstehen.
Mit dem fachlichen Schwerpunkt in den Bereichen Digitalisierung, Photonik und Produktion erfolgt beim Forschungscampus DPP die grundlegende Weiterentwicklung wesentlicher Schlüsseltechnologien und der technologischen Basis. Mit der, insbesondere durch die Partner aus der Wirtschaft vorangetriebenen Umsetzungsperspektive in den Feldern Mobilität, Nachhaltigkeit und Klima sowie Arbeit 4.0, adressiert er die Entwicklung von Lösungen für wesentliche gesellschaftliche Herausforderungen. Vor allem leistet der Forschungscampus DPP einen Beitrag zur Entwicklung, Erprobung und Umsetzung einer neuen, offenen Wagnis- und Innovationskultur.
