Futur 2/2012: Smart Automation

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

Smart Automation

Strippenzieher

Seilroboter montieren Großanlagen

Kollege Roboter

Kraftvolle Unterstützung für Steinbildhauer

Inhalt Impressum Futur 2/2012 14. Jahrgang ISSN 1438-1125

04

Intuitive Roboterprogrammierung auf Mobilgeräten

06

Kollege Roboter für den Steinbildhauer

08

Roboter statt Werkzeugmaschine

10

Kooperative Roboter – gemeinsam sind wir stärker

12

Seilroboter für die Montage

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

14

Intelligente Produktion durch smarte Produkte

Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin

16

Energieeffiziente Automobilproduktion

18

Reale Produktionsabläufe virtuell steuern

20

Zukunftsfähig produzieren weltweit

24

Mikrogasturbinen aus Hochleistungskeramik

26

Interview mit Cafer Tosun: Vom Silicon Valley nach Silicon Sanssouci

28

Partnerunternehmen: SAP Innovation Center – »Garage 2.0«

Herausgeber Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Mitherausgeber Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Chefredaktion Steffen Pospischil Redaktion Claudia Engel, Laura Bake, Salome Zimmermann Gestaltung und Produktion Mila Albrecht Kontakt Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Pascalstraße 8-9 10587 Berlin Telefon +49 30 39006-140 Fax +49 30 39006-392 info@ipk.fraunhofer.de http://www.ipk.fraunhofer.de

29 Laborporträt 30

Ereignisse und Termine

Herstellung Heenemann Druck GmbH Fotos CNI/ SENAI: 34 oben E- quad Power Systems: 24 Fraunhofer HHI: 33 (oben), 33 (unten) Fraunhofer IPK: 6, 8, 9, 10, 12, 13 Fraunhofer IPK / Konstantin Hess: 11, 31 Fraunhofer IPK / Katharina Strohmeier mit freundlicher Genehmigung von pi4_robotics: 1 Fraunhofer IPK / Katharina Strohmeier: 32 Fraunhofer IPK / Steffen Pospischil: 14, 15, 29, 30 (oben), 34 (unten) Fraunhofer IPK / Sebastian Uhlemann: 25 Fraunhofer IPK / Jens Lambrecht: 4, 5 Fraunhofer IPK / Angela Salvo: 30 unten iStockphoto / ricardoazoury: 35 SAP: 27, 28 Stock 4B-RF: Bernhard Manfred: 16 TU Berlin: 18, 19, 20, 23

© Fraunhofer IPK Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.

Belegexemplare werden erbeten.

FUTUR 2/2012

Editorial

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die Automatisierung steht vor großen Aufgaben: Bei der Einrichtung von Produktionsprozessen und -anlagen müssen zunehmend ökologische Aspekte und der effiziente Einsatz von Ressourcen berücksichtigt werden. Zugleich führen differenzierte Kundenwünsche zu hoher Varianten-

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

vielfalt bei geringer Stückzahl pro Variante, was eine flexible Fertigung voraussetzt.

Sie bildet menschliche Fähigkeiten nicht

Die Komplexität der damit verbundenen

nach, sondern unterstützt sie optimal.

Abläufe lässt sich reduzieren, indem kog-

Im Zentrum stehen dabei sogenannte

nitive und feinmotorische Fähigkeiten des

KOBOTs, kooperative Roboter, die dem

Menschen verstärkt in den Produktions-

Menschen körperlich anstrengende Tätig-

prozess einbezogen werden.

keiten abnehmen, ihm jedoch die volle Bewegungskontrolle überlassen. Klassische

»Smart Automation«, so auch der Titel

Industrieroboter übernehmen dagegen

dieser Futur-Ausgabe, heißt unsere Antwort

zunehmend Aufgaben, die bisher Werkzeug-

auf diese Herausforderungen. Am Fraun-

oder speziellen Bearbeitungsmaschinen

hofer IPK verstehen wir darunter vor allem

vorbehalten waren. Hier konzentrieren wir

neuartige IT-basierte Automatisierungs-

uns auf das roboterbasierte Fräsen, Schlei-

technologien, intelligente Steuerungs- und

fen und Polieren und – neben der Neu-

Leitsysteme sowie fortgeschrittene Robotik.

teilfertigung – auf Reparaturprozesse mit

Wir entwickeln Werkzeuge zur Prozess-

ihren spezifischen Anforderungen an die

modellierung und -simulation, erarbeiten

Verfahrens- und Prozessadaptivität.

innovative Kinematiksysteme mit neuen Antriebs- und Steuerungslösungen und

Um ganze Anlagen mit ihren heterogenen

stellen übergeordnete Prozessleittechnik

Einzelsystemen – von den Maschinen bis

und Technologien zur Unterstützung des

zur IT-Infrastruktur – nachhaltig zu verbes-

Bedienpersonals bereit.

sern, entwickeln wir Werkzeuge, die Data-Mining-Methoden in der Produktion

Unsere Spezialität sind kraftgeregelte

nutzbar machen. Dahinter steht die Idee,

Robotersysteme und die Mensch-Roboter-

Produktionsanlagen und Versorgungssys-

Kooperation. Mit Hilfe unserer Verfahren

teme der Industrie energieorientiert zu

zur Kraft- und Nachgiebigkeitsregelung

nutzen und sowohl den Energieverbrauch

können sich Roboter eigenständig an

als auch die Energiekosten zu senken.

veränderte Umgebungsbedingungen an-

Lernen Sie unser Energy Data Mining-Konzept

passen und z. B. auf Geometrie- und

für die Automobilbranche kennen und

Prozessabweichungen reagieren, egal ob

verschaffen Sie sich einen Eindruck von

diese vom Roboter selbst, dem Werkstück

unseren Smart Automation-Lösungen. Wir

oder der Arbeitsumgebung verursacht

freuen uns auf Ihr Feedback.

werden. Wo die Vollautomatisierung an ihre Grenzen stößt, entfaltet die humanzentrierte Automatisierung ihr Potenzial.

3

4

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Intuitive Roboterprogrammierung auf Mobilgeräten Smartphones und Tablet PCs überzeugen Privatanwender durch einen hohen Funktionsumfang, ihre zunehmende Leistungsfähigkeit und eine einfache Bedienung. Im industriellen Umfeld können diese sogenannten Handheld-Geräte als mobile Steuerungs- und Programmiergeräte eingesetzt werden. Angesichts steigender Anforderungen an die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) versprechen sich Entwickler und Anwender davon Impulse für die Planung, Programmierung und Instandhaltung automatisierter Produktionssysteme.

Darstellung von Informationen in einem Kamerabild nutzen. Im Bereich der industriellen Robotik unterstützen räumliche Informationen, zusätzlich zu den Roboterprogrammen, den Anwender. Auf diese Weise lassen sich Posen, Trajektorien, Koordinatensysteme und weitere Daten zur Bearbeitungsaufgabe im realen Umfeld des Roboters visualisieren. Des Weiteren kann ein virtueller Industrieroboter die Programme simulieren, ohne dass sich der reale Roboter selbst bewegt. Der Anwender ist bei dieser Form der Evaluation des Roboterprogramms nicht an Einfaches Programmieren: Der Mensch macht‘s vor, der Tablet PC macht‘s nach.

einen Computerarbeitsplatz gebunden. HeadMounted-Displays oder Handheld-Geräte

►►Multimodalität – Kommunikation in mehreren Kanälen

und benutzerfreundliche Gestaltung von

reichen aus, um das Geschehen zu visualisieren.

MMI-Systemen ist ein anwendungs- und

Vorbild für die Gestaltung effizienter und

anwender-spezifischer Entwurf. Multimo-

►► Programming by Demonstration

ergonomischer Mensch-Maschine-Systeme

dale Steuerungssysteme verwenden für

Ein FuE-Schwerpunkt am IWF der TU Berlin

ist die natürliche Mensch-Mensch-Kommu-

die Kommunikation typischerweise Finger-,

ist die gestenbasierte Steuerung, Visualisier-

nikation, die mittels Sprache und Gesten

Hand- oder Berührungsgesten sowie

ung und virtuelle Interaktion zur Program-

stattfindet. Multimodalität, also die Nutzung

Sprache. Auch Visualisierungen kommen als

mierung von Industrierobotern. Dabei kom-

mehrerer Kommunikationskanäle gleichzeitig

weitere Form der Interaktion zwischen

men neben Tablet PCs auch 3D-Motion-

oder nacheinander, spielt eine wichtige Rolle

Mensch und Maschine zum Einsatz: Neben

Tracking-Systeme zum Einsatz. Im Gegen-

bei der Gestaltung leistungsstarker Steuerungs-

klassischen Displays lassen sich Methoden

satz zu Standardprogrammierverfahren

systeme. Voraussetzung für die effiziente

der Augmented Reality (AR) zur visuellen

ermöglichen sie die Definition von Posen,

Segmentierung der Hand und Extraktion von Fingerspitzen zur Gestenerkennung (li.), Interaktion mit virtuellen Objekten zur Definition einer Montageaufgabe (mi.), Übertragung der Aufgabe auf den Industrieroboter (re.)

FUTUR 2/2012

Simulation eines Roboterprogramms in der Augmented Reality

Trajektorien und Aufgaben in kürzerer Zeit,

Informationen zur Programmierung simultan

Intuitive Robot Programming

da das zeitintensive Bewegen des realen

zur Interaktion des Nutzers als virtuelle Ob-

on Mobile Devices

Industrieroboters wegfällt. Stattdessen wer-

jekte in das Kamerabild des Tablet PCs ein-

den Posen und Trajektorien über einfache

blendet. Dank der virtuellen Modellierung

Manual programming of industrial robots

Zeigegesten erstellt. Parallel fließen Infor-

des Roboters in der AR-Anwendung können

requires a high degree of expertise. Due to

mationen in das Roboterprogramm eines

die Roboterprogramme im realen Umfeld

the time-consuming and complex program-

Handheld-Geräts, das die Bahndaten weiter

simuliert und z. B. hinsichtlich der Erreich-

ming process, small and medium-sized

verwaltet und verarbeitet.

barkeit einzelner Posen überprüft werden.

enterprises have reservations about investing in an industrial robot. Thus, multimodal

Dass Roboter mit Hilfe von Smartphones

Durch die Kombination der AR-Anwendung

communication has increasingly become

oder Tablet PCs einfach programmiert wer-

mit 3D-Gesten entsteht eine neue Form der

the subject of scientific research for novel

den können, beweisen die Wissenschaftler

Interaktion: Der Nutzer wird in die Lage ver-

programming techniques. Scientists at IWF

mit dem Prinzip des »Programming by

setzt, mit den virtuell im Kamerabild darge-

have recently introduced a spatial program-

Demonstration«. Der Mensch zeigt hier vor,

stellten Objekten zu interagieren. D. h. er

ming system for industrial robots, includ-

wie eine bestimmte Aufgabe zu lösen ist.

verschiebt, dreht oder skaliert typischerweise

ing different modules for gesture-based

Smartphone oder Tablet PC leiten dann

die Objekte und definiert damit sowohl ein-

definition of poses, trajectories, and tasks.

automatisiert ein entsprechendes Roboter-

zelne Posen und Trajektorien, als auch Auf-

In addition, the system covers program

programm ab. Diese Form der aufgaben­

gaben. Das Roboterprogramm wird jeweils

evaluation in Augmented Reality (AR) and

orientierten Programmierung erfordert kein

der Interaktion entsprechend angepasst.

program adaption by means of spatial inter-

spezifisches Fachwissen und ist deshalb für

Die AR-Anwendung ermöglicht wiederum

action with virtual objects in AR.

den Anwender besonders einfach zu reali-

ein simultanes Feedback. Ist die virtuelle

sieren. Dafür werden lediglich Objekte,

Programmierung erfolgreich, kann sie direkt

die der Anwender zeigen, greifen, bewegen

vom Handheld-Gerät auf die Industrie­

und ablegen kann, sowie eine bildgestützte

robotersteuerung übertragen werden.

Sensorik benötigt, die die Objekte erkennt und verfolgt. Aus den aufgezeichneten

►►Benutzerfreundliche App

Trajektorien von Fingern, Hand und Objek-

Das Ergebnis ist eine räumliche Program-

ten werden dann komplexe Roboterpro-

mierschnittstelle für Industrieroboter. Die

gramme abgeleitet.

eigentliche Programmierumgebung läuft als App auf herkömmlichen Smartphones

►►Testen mit Augmented Reality

und Tablet PCs und beinhaltet die Augmen-

Evaluiert wird ein solches Roboterprogramm

ted Reality-Anwendung. Die Programme

mit einer Augmented Reality-Anwendung

können von der App auf den Industrieroboter

Ihr Ansprechpartner

auf dem Tablet PC. Sie gibt bereits während

über eine vereinheitlichte Schnittstelle bzw.

Dipl.-Ing. Jens Lambrecht

der Interaktion oder im Anschluss daran

über zusätzliche Schnittstellen auch auf an-

Telefon: +49 30 314-28689

ein visuelles Feedback, indem sie aktuelle

dere Simulationstools übertragen werden.

E-Mail: lambrecht@iwf.tu-berlin.de

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Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Kollege Roboter für den Steinbildhauer Der Beruf des Steinbildhauers ist einer der ältesten Berufe überhaupt. Seit der

reicht dabei von der kreativen Konstruktion

Frühzeit der Menschheitsgeschichte gestalteten Bildhauer künstlerische Objekte

des Objekts am PC des Künstlers über die

aus Sandstein, Granit, Mamor oder ganzen Felsformationen. Heute erschaffen

Datenverarbeitung in CAD-/ CAM-Systemen

sie nicht nur eigene Kunstwerke, sondern restaurieren fachgerecht historische

bis hin zur automatischen Generierung von

Skulpturen, profane und sakrale Architektur. Sie bedienen sich dafür pneuma-

Roboterprogrammen (in einer offenen Robo-

tisch, hydraulisch oder elektrisch betriebener Sägen, Meißeln und Schleifer.

ter-Simulationsumgebung). Zuletzt steht

Am Fraunhofer IPK entwickelte Automatisierungstechnologien helfen Bild-

die Steinbearbeitung durch einen Roboter

hauern bei ihrer Arbeit.

mit Werkzeugspindel. Nachdem der Roboter seine Arbeit abgeschlossen hat, verlässt das vorgeformte Objekt die Zelle und wird nun in der Bildhauerwerkstatt perfektioniert. Der Künstler vollendet die Oberflächenstruktur, den Duktus, »er haucht der nun sichtbaren Oberfläche das Leben ein«, was von einem Roboter niemals durchgeführt werden kann.

Die kreativen und sensomotorischen Fähigkeiten des Bildhauers sind hier unabdingbar.

►► Industrieroboter für Kunstobjekte Für die Durchführung der komplexen Bewegungen des Werkzeuges im Raum wurde am Fraunhofer IPK ein Industrieroboter mit einer Frässpindel ausgestattet. Dank seiner sechs beweglichen Achsen kann der Roboter jeden Punkt im Raum mit unterschiedlichen Orientierungen anfahren. Dadurch können auch komplexeste Konturen umgesetzt werden. Der Roboter deckt einen größeren Bearbeitungsraum ab und auch das mit großvolumigen Objekten einhergehende hohe Werkstückgewicht stellt für ihn kein Problem Roboterfräsen der Skulptur »Transformation aus dem Zyklus The White Cloud« (in Marmor-Sandstein-Kombination)

Der künstlerische Anspruch des Bildhauers

dar, da es keinen Werkstückschlitten gibt, der das Bauteil bewegen muss.

»Robinstone« war es daher, diesen Arbeits-

stellt höchste Anforderungen an Form, Ober-

schritt teilweise oder komplett zu automa-

►► »RODIN« – des Künstlers zweite Hand

fläche und Material des zu bearbeitenden

tisieren, um die Herstellungszeit und damit

Um die Kreativität und die sensomotorischen

Werkstücks. Der Rohstoff Stein, als eines der

verbundene Kosten zu reduzieren. Der posi-

Fähigkeiten des Steinbildhauers während der

härtesten und anspruchsvollsten Materialien,

tive Nebeneffekt: Die Bildhauer werden

gesamten Bearbeitung einer Skulptur noch

bringt zusätzlich Herausforderungen an die

entlastet und können sich ausschließlich auf

besser zu nutzen, wird am Fraunhofer IPK mit

Automatisierungslösung mit sich. Einen

die künstlerischen Aspekte und die finale

»RODIN (Robust Control of Human-Robot

wesentlichen Anteil der Arbeit nimmt die

Formgebung, auf den wortwörtlichen

Environment Dynamic Interaction for Natural

»grobe« Strukturierung und Vorbearbei-

»letzten Schliff« konzentrieren. Das Ergebnis

Stone Carving)« ein neuartiges Roboter-

tung von Steinblöcken ein. Dieser Schritt ist

des Robinstone-Projekts sind roboterge-

System aufgebaut. Basierend auf den Vor-

zeit- und kostenintensiv und verlangt keine

stützte Bearbeitungszellen, die vollautomati-

arbeiten von Robinstone ermöglicht es die

künstlerischen Fähigkeiten. Ziel des Projekts

siert Skulpturen fertigen. Die Prozesskette

direkte Interaktion von Künstler, Roboter

FUTUR 2/2012

und Umgebung. Statt des Menschen selbst

►► Im Gespräch: Kai Dräger

hält ein Roboter das Gewicht der WerkWie erleben Sie die Zusammenarbeit

zeuge und kompensiert die bei der Bearbei-

Wann hatten Sie die Idee bei Ihrer

tung des Steins auftretenden Kräfte.

Arbeit Roboter einzusetzen?

mit den Wissenschaftlern?

Der erste Gedanke kam mir bereits vor

Die Basis der Kunst ist das Vertrauen des

Im Vordergrund der Forschung stehen vor

24 Jahren auf der Meisterschule. Ein Kollege

Künstlers in sich und seine Arbeit, der Zwei-

allem die Sicherheit des Künstlers, die Stabili-

und ich dachten damals an Knickarmro-

fel der Antriebsmotor des Wissenschaftlers.

sierung des Bearbeitungsprozesses und die

boter, weil sie der menschlichen Physis am

Beide wollen etwas nie Dagewesenes er-

intuitive Bedienbarkeit der Werkzeuge. Der

ähnlichsten sind. Mich als Bildhauer inter-

schaffen. Als Künstler fasziniert mich die

Künstler kann alle Arbeitsschritte vom groben

essieren neben der Form die letzten zehn

Schnittstelle zwischen künstlerischer Inspi-

Vorstrukturieren bis zum finalen Feinschliff

Millimeter der Steinoberfläche, der Duktus:

ration und wissenschaftlicher Technologie.

interaktiv mit dem Roboter durchführen,

Das ist der Bereich, in dem die Bewegung

Beides lebt davon, gewohnte Perspektiven

ohne kräftezehrende, reine Handarbeit leis-

eines Objekts stattfindet. Alles andere, was

zu wechseln und aufzubrechen. Am Fraun-

ten zu müssen. Diese Form der human-

darunter liegt, ist schwerste körperliche

hofer IPK habe ich Menschen gefunden, die

zentrierten Automatisierung gewinnt durch

Arbeit und eine starke Belastung für Gelenke

dafür offen sind. In unserem Projekt gehen Technik und Kunst eine Symbiose ein.

die Kombination menschlicher Flexibilität

und Atemwege. Daher sagten wir uns: Für

mit maschineller Kraft zunehmend an Be-

diese Arbeit im Vorfeld brauchen wir einen

deutung für die künstlerische Gestaltung.

Roboter. Viele Jahre vergingen.

Wie reagieren Künstler auf Ihr Projekt?

Neugierig und mit großer Achtung. Eine

Der Künstler selbst kann sich auf seinen kreativen Schaffensprozess als Bildhauer konzen-

Was ist das Ziel Ihres neuen Projekts

solche Zusammenarbeit ist in dieser Form

trieren. Sein Kollege, der Roboter, unter-

mit dem Fraunhofer IPK?

noch nicht da gewesen. Die technischen

Im ersten Projekt »Robinstone«, das wir vor

Möglichkeiten werden als eine große Spiel-

sieben Jahren angestoßen hatten, haben

kiste begriffen, Vorbehalte gegenüber der

►►Sichere physische Interaktion

wir bereits eine drei Meter hohe Marmor-

Technik gibt es nicht.

Die Beziehung zwischen Mensch und Ro-

skulptur, die des Kaisers Konstantin, her-

stützt ihn bei der Herstellung.

boter entwickelt sich mehr und mehr zu

gestellt, allerdings mithilfe einer großen

Sie planen eine Ausstellung am IPK.

einer Koexistenz. Noch vor kurzer Zeit wa-

5-Achs-CNC-Fräse. Ein einmaliges Projekt

Was können Sie uns darüber verraten?

ren Roboter ausschließlich in abgeschlos-

in der Kunstwelt, die museale Reproduktion

Das Thema der Ausstellung wird Transforma-

senen oder abgesicherten Räumen tätig,

einer antiken Monumentalskulptur auf der

tion sein. Ich werde die Abschlussarbeit unse-

um jeglichen physischen Kontakt mit

Grundlage digitaler Daten. Hier konnten

res Projekts präsentieren und alle Schritte, die

Mensch und Umgebung zu vermeiden.

wir die Grenzen erkennen, die eine 5-Achs-

wir in den letzten drei Jahren zusammen ge-

Damit jedoch die Flexibilität und Genau-

maschine gegenüber einem Robotersystem

gangen sind, künstlerisch interpretieren. Ich

igkeit des Menschen mit der Kraft und

hatte. An dieser Stelle setzen wir mit dem

werde weitere eigene Arbeiten zeigen, die in

Ausdauer der Roboter optimal kombiniert

neuen Projekt an. In »Rodin« werde ich

einem ähnlichen inhaltlichen Kontext stehen.

werden kann, ist eine intuitive, direkte

mehrere Skulpturen mit traditionellen Werk-

Außerdem ist ein Vortrag geplant, der Kunst

physische Zusammenarbeit unumgänglich.

zeugen erarbeiten und im Anschluss die

und Robotertechnologie unter kunsthisto-

Die Forscher entwickeln deshalb neue

gleiche Arbeit mit dem Roboter transfor-

rischen Aspekten betrachtet und erläutert.

Steuerungs- und Sicherheitskonzepte, die

mieren. Dabei gibt es zwei Herausforder-

auch Bewegungen des Roboters abbilden,

ungen: Zum einen brauche ich eine hapti-

Ihre Ansprechpartner

die erst während der Interaktion mit dem

sche Information, eine Rückmeldung, um zu

Dipl.-Ing. Axel Vick

Menschen entstehen. Ihr Ziel ist es, das

wissen, was zwischen Oberfläche und Werk-

Telefon: +49 30 39006-172

Zusammenspiel von Roboter, Sensoren

zeug gerade passiert. Zum anderen muss

E-Mail: vick@iwf.tu-berlin.de

und Werkzeugen so zu gestalten, dass

der Roboter auch sensibelste Bewegungen

diese die Fähigkeiten des Menschen intuitiv

ausführen können. Die Feinmotorik meiner

Dipl.-Ing. Marcel Manthei

und zuverlässig ergänzen. Des Weiteren

Hände muss quasi auf das Werkzeug über-

Telefon: +49 30 39006-245

werden Bewegungsadaption und -repro-

tragen werden. Außerdem betritt im Rodin-

E-Mail: marcel.manthei@ipk.fraunhofer.de

duktion durch den Roboter als Werkzeug

Projekt zum ersten Mal auf der Welt ein

entwickelt. Diese Innovation ist gleich-

Mensch den Löwenkäfig – ich als Künstler

Kai Dräger

zeitig für die Wissenschaft und für die

gehe in die Zelle des Roboters. Die Ansprüche

Telefon: +49 173 6616419

Kunstwelt einmalig.

an die Sicherheit steigen damit enorm.

E-Mail: info@kai-draeger.com

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Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Roboter statt Werkzeugmaschine Industrieroboter sind heutzutage ein Standardprodukt und selbst für große Arbeitsräume kostengünstig erhältlich. Sie werden zunehmend für maschinelle Bearbeitungsprozesse eingesetzt, die bisher Werkzeugmaschinen oder speziellen Bearbeitungsmaschinen vorbehalten waren. Im Zentrum der FuE-Arbeiten am Fraunhofer IPK stehen Untersuchungen und Anwendungsentwicklungen für das roboterbasierte Fräsen, Schleifen und Polieren. Eine besondere Herausforderung ist dabei die robotergestützte Bearbeitung harter Materialien wie Stein oder in der Luftfahrt verwendeter Legierungen und der daraus resultieren-­ den Anforderungen an die Steuerung und Regelung der Robotersysteme. Hier wird insbesondere die Entwicklung innovativer Lösungen mit aktiver sowie passiver Kraft- und Nachgiebigkeitsregelung verfolgt.

Entwicklungsplattform am Fraunhofer IPK

►►Neue Anwendungen für Industrieroboter Die Industrierobotik blickt mittlerweile auf

Industrierobotern derzeit eine hohe Flexibili-

►►Spezielle Entwicklungsplattform

tät und universell nutzbare, kostengünstige

Für die Verfahrensentwicklung und -erpro-

Kinematikstrukturen.

bung wurde am Fraunhofer IPK eine eigene Entwicklungsplattform für mehrere Roboter-

eine 50-jährige Geschichte zurück. Über viele Jahre war die automatisierte Handha-

►► Roboterbasiertes Fräsen

zellen aufgebaut. Das Grundelement der Platt-

bung schwerer Werkstücke und Werkzeuge

Hier setzen Fraunhofer-Ingenieure an:

form ist die Robotersteuerung Comau C4G

ein Hauptanwendungsgebiet. In der Auto-

Für das Fräsen von Freiformflächen mit In-

Open. Sie ermög­licht offene Echtzeit-Schnitt-

mobilindustrie konnten sich Roboter dank

dustrierobotern entwickelten sie eine durch-

stellen in verschiedenen Steuerungsebenen

ihrer programmierbaren und reproduzier-

gängige CAD/CAM-Prozesskette. Sie be-

von bis zu 1ms Taktrate auf Servo-Ebene und

baren Bahnführung, z. B. beim Handhaben

rücksichtigt spezifische Merkmale wie Stei-

kann individuelle Steuerungsmodule integrie-

von Punktschweißzangen, etablieren. Von

figkeit und Singularitäten im Arbeitsraum

ren. Dadurch können auf einem externen Steu-

den weltweit über 1,1 Millionen installierten

und unterstützt eine jeweils an den Roboter

erungs-PC neue Prozessstrategien und Rege-

Robotern wird nach wie vor ein Großteil in

angepasste Bewegungsplanung und Pro-

lungs­verfahren flexibel realisiert und am rea-

klassischen Anwendungen der Automobil­

grammgenerierung. Ein weiteres Augenmerk

len Industrieroboter getestet werden. Dabei

pro­duktion eingesetzt. Großes Anwen­

lag auf der Optimierung von Steuerungs-

kommen speziell erprobte Steuerungsmodule

dungs­potenzial für Industrieroboter liegt in

und Regelungsverfahren. Dazu gehören

zur Kraft- und Nachgiebigkeitsregelung zum

der maschinellen Bearbeitung und Mon-

die in einer Robotersteuerung realisierten

Einsatz. Erste Erfahrungen beim roboterge-

tage, wo sie u. a. zur Automatisierung

Echtzeitkorrekturen zur Verbesserung der

stützten Fräsen harter Materialien wie Natur-

bisher manuell durchgeführter Bearbeitungs­-

Positionier- und Fräsgenauigkeit. Indem

stein bestätigen die Vorteile dieses Ansatzes.

prozesse wie Entgraten und Schleifen ein-­

z. B. die Bahngeschwindigkeit automatisch

Auch die eingesetzten Fräs- und Schleifwerk-

gesetzt werden können. Darüber hinaus über-

abgesenkt wird, können sehr hohe Be-

zeuge werden erprobt, entwickelt und opti-

nehmen preiswertere Industrieroboter mehr

schleunigungen einzelner Achsen und

miert, da kommerziell erhältliche Standard-

und mehr Aufgaben von CNC-Werkzeug­

dadurch entstehende Fehler vermieden

werkzeuge für diese Werkstoffe oft nicht

maschinen. Dieser Ansatz ist vielverspre-

werden. Auf ein stabiles Systemverhalten

den Anforderungen entsprechen.

chend, er stößt aber besonders bei der Bear­-

zielt die Entwicklung von Verfahren der

beitung harter Materialien noch an Grenzen.

Kraft-/Nachgiebigkeitsregelung. Adaptive

Wo Werkzeugmaschinen als Produkt aus-

Prozessstrategien sollen hier Schwingungen

gereift sind und durch hohe Präzision und

der Roboterkinematik oder ein Rattern

Über die Neuteilfertigung hinaus bieten

Steifigkeit überzeugen, überwiegen bei

des Werkzeuges verhindern.

Roboter auch bei Reparaturprozessen mit

►► Reparatur von Triebwerks- und Turbinenkomponenten

FUTUR 2/2012

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ihren spezifischen Anforderungen an die Verfahrens- und Prozessadaptivität neue Potenziale. Im Rahmen des Fraunhofer-Innovationsclusters »Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) in Energie und Verkehr« werden im Projekt »Reparaturbaukasten für Triebwerks- und Turbinenkomponenten« roboterbasierte Bearbeitungsprozesse für Fräs-, Schleif- und Polieraufgaben entwickelt. Basierend auf einer aktiven Kraft- / Nachgiebigkeitsregelung werden iterative Bearbeitungsstrategien untersucht, Einzelprozesse qualifiziert sowie Einsatzpotenziale und Grenzen der wirtschaftlichen Automatisierung mit Robotern bestimmt.

►► Industrielle Lösungskonzepte Neben der Plattform zur Optimierung robotergeführter Bearbeitungsaufgaben kommen außerdem kommerzielle Lösungen zum Ein-­ satz: Roboter-, Spindel- und Softwarean-

Oben: Einordnung des Robotereinsatzes, Unten: Adaptives Polieren einer Turbinenschaufel

bieter bieten zunehmend Lösungen zur Machining with Industrial Robots

Nutzung von Robotersystemen für die Fräsund Schleifbearbeitung an. Industrielle Fragestellungen wie z. B. das automatisierte

Industrial robots are now a standard product

Entgraten und Verrunden von Bauteilkanten

for automation and even for large work

können so auf Basis verschiedener Roboter-

spaces available at low cost. There is an

Spindel-Systeme entwickelt und optimiert

increasing demand to apply robots to

werden. Hierbei werden oft auslenkbare

machining processes which were previously

Werkzeugantriebe verwendet, die durch

reserved for machine tools or special metal-

ihre pneumatisch einstellbare Nachgiebig-

cutting machines. A particular challenge is

keit Ungenauigkeiten ausgleichen und

the robot-based machining of hard materials

gleichmäßige Bearbeitungskräfte sicher-

such as stone or alloys and the resulting de-

stellen. Voraussichtlich steht dazu ergänzend

mands on task planning, programming, and

ein Kuka Bearbeitungsroboter KR 60 HA

real-time control. Engineers at Fraunhofer

mit einer 8-kW Frässpindel, Kraft-Momen-

IPK engage in research and application

tenregelung und zusätzlichem Dreh-Kipp-

development for robotic milling, grinding

Positionierer für industrielle Forschungs-

and polishing.They pursue in particular the

projekte ab Oktober 2012 im Versuchsfeld

development of innovative solutions using

des PTZ zur Verfügung.

robust impedance and force control. kleinen Losgrößen wirtschaftlich agieren.

►► Roboter für kleine Serien

Ausgehend von Standard-Industrierobotern

Ihre Ansprechpartner

Die robotergestützte Bearbeitung harter

und offenen Systemschnittstellen werden

Dipl.-Ing. Gerhard Schreck

Werkstoffe steht ab Herbst 2012 im Zen-

vor allem adaptive Prozesse, spezielle Steu-

Telefon: +49 30 39006-152 E-Mail: gerhard.schreck@ipk.fraunhofer.de

trum eines europaweiten Forschungsprojekts.

erungs- und Regelungsverfahren erarbeitet

Ziel von »HEPHESTOS – Hard Material Small-

sowie eine umfassende Planungsunterstüt-

Batch Industrial Machining Robot« ist es,

zung für KMU angeboten. Beteiligt sind ne­-

Dipl.-Ing. Marcel Manthei

offene Softwarewerkzeuge und Roboter-

ben dem IPK weitere Forschungspartner, Ro-

Telefon: +49 30 39006-245

systeme zu entwickeln, die sich an den

boter- und Sensorhersteller, Entwickler von Pla-

E-Mail: marcel.Manthei@ipk.fraunhofer.de

Bedürfnissen kleiner bis mittelständischer

nungs- und Simulationssystemen und System-

Unternehmen orientieren und selbst bei

integratoren für Roboteranwendungen.

10

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Kooperative Roboter – gemeinsam sind wir stärker Moderne Industrieroboter zeichnen sich durch Präzision, Schnelligkeit und Leistung aus. Allerdings wird ihr Leistungsvermögen in absehbarer Zeit nicht annähernd die Intelligenz und Geschicklichkeit des Menschen erreichen. Daher ist es ideal, die positiven Eigenschaften von Mensch und Roboter zu kombinieren.

Wissenschaftler am Fraunhofer IPK erforschten neue Ansätze einer solchen Kooperation und setzten sie prototypisch um. Zwei dieser Prototypen fanden bereits Einsatz in der Industrie. Das Konzept basiert auf der direkten Kooperation zwischen Mensch und Roboter bei physischem Kontakt, wie zum Beispiel im Fall des gemeinsamen Handhabens beziehungsweise Fügens eines Objektes.

►►Kooperative Roboter – Kobots Kooperative Roboter stellen eine neue Klasse von Handhabungssystemen dar, die die Eigenschaften von Industrierobotern und handgeführten Manipulatoren wie z. B.

Passiver handgeführter Manipulator

Gewichtsbalancern oder Seilwinden kombinieren. Ziel ist es, die jeweiligen Vorteile miteinander zu vereinen: eine einfache Bedienung und niedrige Kosten auf der Seite der Manipulatoren sowie Programmierung, Bahnführung und Präzision auf der Seite der Industrieroboter. Daraus soll ein neues wirtschaftliches und ergonomisches Handhabungssystem entwickelt werden. Diese

Sicherheit (Passivität) Niedrige Kosten Einfache Bedienung

Industrieroboter Präzision Bahnsteuerung Sensor-basierte Regelung

Passiver Kobot (Fraunhofer IPK)

Eine neue Klasse von Systemen, die Eigenschaften und Funktionen von Robotern und passiven handgeführten Manipulatoren kombinieren

innovativen Systeme werden in jüngster Zeit

Basis modifizierter Differentialgetriebe,

►►Kraftverstärkung

unter der Bezeichnung »intelligente Assis-

das sowohl die Bahnführung mit virtuellen

Für die Handhabung schwererer Teile wer-

tenzsysteme« intensiv erforscht.

Wänden als auch die Kraftverstärkung

den aktive leistungsfähige Systeme wie

optimal realisiert, ohne die Sicherheit des

Industrieroboter oder kraftverstärkende

Das erste Kobot-Konzept basiert auf intrin-

Menschen zu gefährden. Die gesamte

Handhabungssysteme eingesetzt. Die Ko-

sisch passiven Systemen, die durch den

Leis­­tung der Antriebe ist auf 100 Watt

operation erfolgt nach dem sogenannten

Menschen in Gang gesetzt und geschoben

begrenzt. Die Kraftverstärkung dient hier-

»Admittanz-Prinzip«: Die Bewegungs-

werden. Sie übernehmen vom klassischen

bei der Kompensation von Prozesskräften,

kommandos bzw. Kräfte, mit denen der

Roboter die Fähigkeit, bei der Verschiebung

z. B. der Trägheitskräfte bei der Bedien­

Mensch auf das gemeinsame Werkstück

des End-Effektors eine Trajektorie entlang

ung schwerer Teile oder der Anpresskräfte

einwirkt, werden mit Hilfe eines Kraft-

sogenannter aktiver Schranken oder virtu-

bei der Montage. Dadurch werden die

momentensensors erfasst und in eine ent-

eller Wände zu definieren und zu regeln.

physische Belastung des Menschen auf

sprechende Roboterbewegung umge-

Die hohe Präzision der Kobots ist ebenfalls

ein Minimum reduziert, die Ergonomie ver­

setzt. Dabei wird das Roboterverhalten so

mit der eines Roboters zu vergleichen. Das

bessert un gleichzeitig Produktivität und

geregelt, dass der Mensch die virtuelle

am Fraunhofer IPK angewandte Funktions-

Qualität gesteigert. Dieses Konzept ist

Masse-Dämpfer-Feder-Systemreaktion in

prinzip beruht auf einem neuen CVT-System

für die Handhabung von leichteren Teilen

allen Bewegungsfreiheitsgraden spürt. Die

(Continuous Variable Transmission) auf

(bis ca. 100 Kilogramm) geeignet.

Parameter des virtuellen Systems lassen

FUTUR 2/2012

11

sich durch die Steuerung beliebig an die Aufgabe oder den Menschen anpassen.

Um eine leichte Beweglichkeit zu realisieren wird grundsätzlich die große Trägheit des Objekts auf nur einige Kilogramm reduziert. Bei präziser Montage und bei Kontakten mit einer steifen Umgebung ist eine größere Dämpfung erforderlich. Von Vorteil ist darüber hinaus die Möglichkeit, virtuelle, passive und aktive Hindernisse durch die Steuerung zu erzeugen – sogenannte virtuelle Wände und Führungen. Die Führung des Menschen bei der Montage komplexer Teile wird dadurch erleichtert.

In jüngster Zeit wurde am IPK im Rahmen des EU-Vorhabens »Flexible Assembly Systems through Workplace-Sharing and

Teilautomatisierte Scheibenmontage mit kooperativen Robotern

Time-Sharing Human-Machine Cooperation (IP-PISA)« ein flexibler kraftverstärkender

einerseits und durch Begrenzung der

Roboter für die teilautomatisierte Montage

Roboterleistung und -geschwindigkeit

von Windschutz- und Heckscheiben für die

anderseits sichern helfen.

Automobilindustrie entwickelt. Bei diesem

Cobot Systems Where the capabilities of full automation are pushed to the limit, the potential of

System wird die Handhabung der Scheibe

Die neuen Kobot-Systeme wurden erfunden,

human-centered automation is just begin-

– von der Klebstation bis zum Transport zur

um dem Menschen zu helfen, statt ihn zu

ning. Instead of imitating human abilities,

Karosserie und Verfolgung der Laufband­

ersetzen. Durch Handkraftsteuerung sind

this approach aims to provide the best

bewegung – vollständig automatisch durch

sie intuitiv bedienbar, weshalb eine schnelle

possible support for them. This is the objec-

den Roboter durchgeführt. Die Montage

Einarbeitung möglich ist. Sie wirken als

tive behind cooperative robots (COBOTs).

selbst realisieren zwei Werker zusammen

intelligente, einfach zu bedienende »dritte

These machines relieve human operators of

mit dem Roboter.

Hand des Menschen«, indem sie dessen

physically strenuous tasks, while granting

Effektivität steigern und gleichzeitig die

them full control of movement. As a result,

►►Sicherheit

körperliche Belastung für ihn reduzieren.

we get automation systems of significantly

Ein stabiles und transparentes Verhalten des

Dank der direkten Interaktion mit dem

reduced complexity that allow for quick

Roboters während der Interaktion sowie

Werker und der Miteinbeziehung seiner

training and cost-effective full system

die Sicherheit des Menschen sind entschei-

menschlichen Fähigkeiten wird eine sehr

solutions. The new type of COBOT systems

dend für die Akzeptanz und den Einsatz

hohe Flexibilität erreicht.

developed at Fraunhofer IPK offer a flexible,

kraftverstärkender, kooperativer Roboter in

cost-efficient and ergonomic solution for

der Industrie. Zu berücksichtigen ist dabei

material handling and assembly in modern

vor allem die hohe Leistung der Roboter

manufacturing systems, concentrating in

von einigen Kilowatt, die einem Menschen

particular on customized high variants and

erhebliche Verletzungen zufügen kann.

low series products.

Die neuen Robotersicherheits-Standards ISO 10218 -1,2 bestimmen die Randbedingungen für eine sichere Kooperation, den physischen Kontakt zwischen Roboter und Mensch inbegriffen. Die laufenden Forschungen am IPK konzentrieren sich auf

Ihr Ansprechpartner

Algorithmen, die diese Anforderungen

Dr.-Ing. Dragoljub Surdilovic

durch Überwachung des Roboters und der

Telefon: +49 30 39006-172

Menschbewegung mit Hilfe von Sensorik

E-Mail: dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

12

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Seilroboter für die Montage Die Idee, Seile als Antriebssysteme zu nutzen, ist nicht neu. Dennoch sind Seilroboter eine vergleichsweise neue Klasse von Robotersystemen. Besonders bei der Montage und Fertigung von Großbauteilen wie Flugzeugen, Schiffen oder Wind- und Solaranlagen sind die Vorteile der Seilkinematik konkurrenzlos.

Damit aus der Zukunftsvision bald Realität wird, entwickeln Fraunhofer-Forscher großräumige Seilrobotersysteme für den flexiblen, effizienten und sicheren Aufbau industrieller Großanlagen, zum Beispiel für erneuerbare Energien oder zum Schutz vor Naturkatastrophen.

Der prinzipielle Aufbau eines Seilroboters

Gebrauchsmuster hervorgegangen sind.

Im Projekt »ATLAS« arbeiten aktuell die

ähnelt dem der parallelen Manipulatoren.

Dazu gehören der Entwurf einer Werk-

vier Fraunhofer-Institute IPA, IPK, IFF und

Die starren Stäbe bzw. linearen Aktoren,

zeugmaschine mit einer Parallelkinematik

IML unter der Leitung des IPA an der Ent-

die eine gemeinsame Plattform verbinden,

unter Verwendung von Seilantrieben sowie

wicklung neuartiger, modularer Seilrobo-

sind hier durch Seile ersetzt. Außerdem

»String Man«, ein Seilroboter für die Gang-

tersysteme für den industriellen Groß-

bedarf es zusätzlicher Seile aufgrund der

rehabilitation.

anlagenbau. Im Zentrum der Forschung

sogenannten intrinsischen kinematischen Redundanz des Seilroboters. Dabei gilt die Regel: mindestens ein Seil mehr als die Anzahl der Freiheitsgrade der Plattform.

So können auf die Plattform Kräfte ausgeübt und eine Verspannung des Seilroboters innerhalb des Arbeitsraums sichergestellt werden. Die wenigen Grundelemente lassen sich relativ einfach konfigurieren und gut an konkrete Anwendungen anpassen.

Verschiedene Roboterkonfigurationen sind ohne großen Aufwand realisierbar. Im Vergleich mit seriellen Robotern bestechen Seilroboter vor allem durch ihr sehr gutes Verhältnis von Nutzlast zu Eigenmasse. Auch die einfach zu variierende Ausdehnung des Arbeitsraumes ist vorteilhaft. Wegen ihrer geringen zu bewegenden Masse und der damit verbundenen hohen Energieeffizienz können Seilroboter zudem höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erreichen.

►►Forschung an seilbasierten Robotersystemen Am Fraunhofer IPK wurden bereits mehrere Prototypen seilbasierter Robotersysteme entwickelt, aus denen mehrere Patente und

Erweiterter Kran für die Montage von Solaranlagen

Mensch-Roboter-Mensch-Kooperation bei der Montage eines Flugzeuges

Assembly Processes with Wire Robots

stehen die Adaption von Kranwinden

mit mobilen und im Raum einstellbaren

durch Sensorintegration zu intelligenten

Winden. Das Kransystem übernimmt dabei

Antriebseinheiten, die Erweiterung von

das Tragen und grundsätzliche Positionieren

Wire robots are a comparatively new class

Robotersteuerungen für den Einsatz im

des Bauteils, das die gemeinsame Plattform

of robot systems. Especially when assem-

Umfeld des Anlagenbaus sowie eine ange-

für den so gebildeten Seilroboter darstellt.

bling and manufacturing large-scale com-

passte Planung und Bereitstellung von Pro-

Die zusätzlichen Seitenseile sorgen für die

ponents such as airplanes, ships, or wind

grammierwerkzeugen für Handhabung,

Feinpositionierung der Montageteile und

turbines and solar plants, these light-weight

Montage und Logistik. Das Fraunhofer IPK

kompensieren Schwingungen und Abwei-

and high-speed systems are unrivaled. Scien-

befasst sich dabei mit der Steuerungsent-

chungen, die z. B.durch Wind entstehen

tists at Fraunhofer IPK are developing large-

wicklung, insbesondere für die Regelung

können. Während Seilroboter und Kran die

scale wire robots to support the flexible

der Interaktion zwischen Umgebung und

Positionieraufgabe realisieren, geben Anla-

automation of complex assembly processes

Mensch bei der Montage großer Bauteile.

genbediener über Sensoren und haptische

in large industrial plants, e.g. for renewable

Ziel der Ingenieure ist es, modellbasierte

Interfaces die Bewegungskommandos.

energy or for the protection against natural

Steuerungskomponenten zu entwerfen, die

Um Mensch und Maschine noch besser in

catastrophes. By combining their wire robots

sich zum einen für verschiedene Seilroboter-

die Montage von komplexen und über-

with conventional cranes and having them

systeme konfigurieren und optimieren lassen

dimensionierten Bauteilen zu integrieren,

interact with human workers, they strive to

und zum anderen wieder verwendet werden

müssen künftig vor allem sicherheitsrelevante

enhance the performance of the complete

können. Dazu gehören auch Steuerungs-

und ergonomische Aspekte erforscht werden.

assembly system.

architekturen und Werkzeuge, die eine

Die konstruktiven und steuerungstechni-

effiziente Integration der Steuerungsbau-

schen Randbedingungen des Fraunhofer-

steine sowie Test und Inbetriebnahme des

Konzepts werden derzeit an einem Demons-

ganzen Systems unterstützen.

trator am Fraunhofer IPK analysiert.

►►Montagekonzept für Solaranlagen

►►Nicht nur Zukunftsvision

Eine besondere Innovation im Bereich der Seil-

Seilrobotersysteme sind nicht nur eine bloße

robotik ist das Konzept der sogenannten

Zukunftsvision, sondern stellen ein realisier-

Ihre Ansprechpartner

erweiterten Kransysteme. Die Idee der For-

bares, innovatives Konzept großräumiger

Dipl.-Ing. Jelena Radojicic

scher ist simpel: Konventionelle Kransysteme

Roboter dar, die in näherer Zukunft als flexi-

Telefon: +49 30 39006-172

für sehr schwere Bauteile, wie sie beim Bau

ble Montagesysteme den Markt erobern und

E-Mail: jelena.radojicic@ipk.fraunhofer.de

von Solaranlagen zum Einsatz kommen,

zunehmend beim effizienten und sicheren

werden mit Seilrobotern ergänzt. Abhängig

Aufbau zukunftsorientierter Großanlagen

Dr.-Ing. Dragoljub Surdilovic

von der Bauteilgröße und Montageaufgabe

eingesetzt werden können.

Telefon: +49 30 39006-172

bestehen diese aus mehreren Steuerseilen

E-Mail: dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

14

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Intelligente Produktion durch smarte Produkte Dass Produkte die Koordination und Steuerung von Produktionsabläufen übernehmen, ist bald keine Vision mehr. Forschungsinstitute der Fraunhofer-Gesellschaft und der TU Berlin haben dafür in dem vom BMBF geförderten Projekt »Selbstorganisierende Produktion – SOPRO« anwendungsreife Lösungen entwickelt. Dahinter steht die Idee, dass Maschinen und Werkstücke miteinander kommunizieren, voneinander lernen und ihre Arbeit selbst einteilen. Die dafür an den Werkstücken und in den beteiligten Komponenten erforderliche dezentrale Intelligenz stellen miniaturisierte elektronische Einheiten, sogenannte »Process-eGrains«, bereit. Sie tauschen mit anderen Fertigungseinheiten Informationen aus und führen Planungs-, Abstimmungs- und Überwachungsaufgaben eigenverantwortlich durch.

Detailaufnahmen des SOPRO-Demonstrators

►► Produktgesteuerte Fertigung

Ausführung der erforderlichen Bearbei-

Abstimmung der beteiligten Partner kann

Dass das funktioniert, haben die Wissen-

tungsoperationen als Ziel verfolgt. Die

z. B. der Ausfall einer Maschine oder eines

schaftler in verschiedenen Szenarien, z. B.

nächste Bearbeitungsstation wird im Dialog

Werkzeugs, das Fehlen eines Bauteils

zur produktgesteuerten Fertigung und

zwischen den Werkstücken und Fertigungs-

durch Verzögerungen der Just-In-Time-Lie-

zur Flexibilisierung der Fertigungsabläufe

ressourcen, den Bearbeitungsmaschinen,

ferung oder ein bevorzugt zu behandelnder

an Maschinen, untersucht und demonst-

ausgewählt.

Auftrag rasch kompensiert werden.

riert. Eine zentrale Rolle übernehmen darin die herzustellenden Produkte und zu bear-

Die produktgesteuerte Fertigung sieht statt

Die klassische Steuerung dagegen plant

beitenden Werkstücke. Dank der Process-

der bisherigen zentralen Planung und

Arbeitsgänge im Auftragsnetz mit voraus-

eGrains können sie jederzeit die erfor-

Steuerung ein Multiagentensystem mit der

sichtlichen Ankunftszeiten und Warte-

derlichen Fertigungsinformationen abrufen

Möglichkeit zu Auktionen und Verhand-

schlangen. Bei deutlichen Planverschie-

und verfügen über eine lokale Intelligenz,

lungen als Mittel zur Selbstorganisation vor.

bungen sind eine Neuberechnung des

um mit den Bearbeitungsstationen zu ver-

Eine solche hochdynamische Produktions-

Auftragsnetzes und manuelle Entscheidun-

handeln und selbstgesteuert ihren Weg

umgebung schafft kurzfristige Entscheidun-

gen bei Verzögerungen der Kunden-

durch die Fertigung zu den Maschinen zu

gen über die Bearbeitung von Aufträgen

termine erforderlich. In der Selbstorganisa-

finden. Bei diesem Szenario der produkt-

und schnelle Reaktionen auf unvorherseh-

tion werden Aufträge den entsprechenden

getriebenen Fertigung geht die Initiative

bare Ereignisse, ohne den Produktionsab-

Maschinen zugeordnet, sobald aktuelle

vom Werkstück aus, das die zeitgerechte

lauf zu behindern. Durch die dezentrale

Umstände eine Entscheidung verlangen.

FUTUR 2/2012

Der SOPRO-Demonstrator auf der Hannover Messe 2012

Dabei werden die Verfügbarkeiten der

Montagestation werden ankommende Teile

Selforganising Production: Smart

Maschinen, ihre aktuellen Rüstzustände und

zu einem Produkt zusammengebaut. Dabei

Products Steer Manufacturing Tasks

Belegung sowie aktuelle Warteschlangen

richtet sich die Montagereihenfolge flexibel

und aktuelle Losgrößen berücksichtigt. Die

nach dem Eingehen der entsprechenden

Together with Institutes from Technical

Vorteile einer derartigen Produktionsorga-

Teilkomponenten und führt die Operationen

University Berlin Fraunhofer-Institutes have

nisation liegen auf der Hand: Bearbeitungs-

entsprechend der übergebenen Werkstück-

developed and demonstrated new

operationen werden zeitgerecht ausgeführt,

informationen aus.

approaches of self-organizing production.

In this future scenario parts and manu-

Fertigungsressourcen werden optimal ausgeAnhand dieses Demonstrators und der

facturing components are equipped with

darauf abgebildeten Szenarien konnte die

embedded intelligence and can commu-

►►Ergebnisdemonstration

Machbarkeit der produktgesteuerten Ferti-

nicate in the manufacturing environment.

Um die Möglichkeiten der Selbstorganisier-

gung mit einer dezentralisierten Bereitstel-

Products have all manufacturing infor-

lastet und Lagerbestände werden reduziert.

enden Produktion zu erproben, wurde am

lung von Auftrags- und Bearbeitungsinfor-

mation on board and can negotiate with

Fraunhofer IPK ein Demonstrator mit simu-

mationen aufgezeigt werden. Mit seinem

manufacturing machines and resources

lierten Werkstücken und Bearbeitungs-

Ansatz, Objekte nicht nur mit einem Ge-

to dynamically allocate for manufacturing

maschinen aufgebaut. Als Werkstückträger

dächtnis, sondern über die Process-eGrains

operations and by this manage their way

dienen Netbooks, die von einem umlau-

mit einer eingebetteten Intelligenz aus-

through manufacturing shop and auto-

fenden Transportsystem zu den Maschinen

zustatten, konnte SOPRO Lösungen zur

matically adapt to changing conditions.

gebracht werden. Die »virtuellen« Werk-

Nutzung von cyber-physischen Systemen

stücke bestehen quasi nur aus Funksensor-

aufzeigen, wie sie heute mit Industrie 4.0

knoten und den darauf hinterlegten Daten.

propagiert werden. Erste Vergleiche der

Ihr jeweiliger Bearbeitungszustand und ihre

Selbstorganisierenden Produktion mit kon-

Kommunikation mit den Maschinen wird

ventionellen Verfahren der Auftragsplanung

über den Monitor des Netbooks visualisiert.

und -steuerung konnten eine Verbesserung

Die Bearbeitung der Werkstücke wird an

hinsichtlich der zu erwartenden gleich-

den virtuellen Bearbeitungsstationen simu-

mäßigeren Auslastung und Erhöhung des

liert. Sie übernehmen die dazu erforder-

Durchsatzes aufzeigen.

lichen Bearbeitungsinformationen und

Ihr Ansprechpartner

führen sie aus. Sind die Teile fertig herge-

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

stellt, werden sie wieder an den Werk-

Telefon: +49 30 39006-121

stückträger übergeben. An einer virtuellen

E-Mail: eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

15

16

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Energieeffiziente Automobilproduktion Bestehende Produktionsanlagen und Versorgungssysteme der Industrie energieorientiert zu nutzen und insgesamt eine Einsparung des Energieverbrauchs und der Energiekosten zu erzielen – das ist das Ziel des Verbundprojekts »EnergieEffizienzcontrolling am Beispiel der Automobilindustrie (EnEffCo)«. Das Fraunhofer IPK entwickelt dafür Analyse- und Modellierungstechniken für die energieeffziente Prozessführung. Dazu gehören Methoden und Werkzeuge für die Modellierung von Produktionsprozessen, Maschinen und Anlagen, die Nutzung von Data-MiningVerfahren für die Analyse von Energieverbrauchsprofilen und die Ermittlung und Bewertung von alternativen, im Sinne des Energie-Effizienzcontrolling optimierten Steuerungs- und Prozessführungsstrategien für Maschinen und Anlagen.

►►Energieorientierte Prozessmodelle Der steigende Anteil erneuerbarer Ener­gien an der Gesamtenergieversorgung verlangt von produzierenden Unternehmen zunehmend mehr Flexibilität beim Einsatz von Energie. Zusätzlich haben sich viele Unternehmen das konkrete Ziel gesetzt, den Einsatz von Primärenergie, bezogen auf das einzelne Produkt, jährlich konsequent zu senken. Im Projekt »EnEffCo« werden dafür am Beispiel der Automobilindustrie sowohl Methoden und Werkzeuge zur Vereinfachung der Aufnahme, Verarbeitung und Ana-

Beispiel Karosseriebau: Untersuchung des Energieverbrauchs der beteiligten Roboter in der Produktion

lyse von Energiemessdaten entwickelt, als auch konkrete Untersuchungen zum Ener-

Daten und ihre konsistente Darstellung sind

Ein solches automatisiertes Analysewerk-

gieeinsatz durchgeführt. Ziel der Inge­nieure

zudem meist nicht gewährleistet, da sie

zeug ist der »EnergyMiner«. Er ist nicht auf

ist es, bestehende Anlagen und Prozesse

durch verschiedene Systeme erfasst und ge-

die Verwendung des Datenbanksystems be-

mittels modernster softwarebasierter Steu-

speichert werden. Speziell für Basisdaten wie

schränkt, sondern kann auch Daten aus an-

erungs- und Leittechnik zu optimieren.

Stückzahl und Energieverbrauch werden des-

deren Quellen wie CSV- oder Excel-Dateien

halb Werkzeuge benötigt, die den Benutzer

verarbeiten. EnergyMiner erkennt u. a. cha-

►►Einheitliche Datengrundlage

wirksam bei der Erstellung und Analyse

rakteristische, zyklische Prozessmuster, wie

Ausgangspunkt für eine energieeffiziente

von Energieverbrauchsprofilen unterstützen.

sie bei der Analyse von Energiedaten häufig

►►EnergyMiner

tage oder der Takt einer Maschine sein. Mit

Energieverbrauchswerte. Eines der Haupt-

Im Rahmen des »EnEffCo«-Projekts unter-

Hilfe vom »EnergyMiner« können Benutzer

probleme bei der Verarbeitung von Energie-

suchen Wissenschaftler des Fraunhofer IPK,

diese Zyklen erkennen und auswerten. Der

Produktion ist die detaillierte Analyse des gesamten Produktionssystems anhand realer

auftreten. Dies können z. B. einzelne Arbeits-

messdaten ist nach wie vor, dass die Daten

wie Daten in einem Werkzeug konsistent dar-

Vorteil: Durch den Vergleich charakteristischer

nur selten in einem Format vorliegen, aus

gestellt werden können. Für kontinuierlich

Muster mit dem aktuellen Prozessverhalten

dem die gewünschten Informationen direkt

anfallende Daten wurde eine Datenbankan-

lassen sich Anomalien frühzeitig erkennen.

ablesbar sind. In der Regel sind viele Vorver-

wendung realisiert, die Daten bestehender

Zusätzlich unterstützt der »EnergyMiner«

arbeitungsschritte notwendig, um aus den

Systeme abruft und einheitlich speichert. An

Benutzer bei der Definition reproduzierbarer

Rohdaten aussagekräftige Informationen

diesem Datenbanksystem setzen verschiedene

Arbeitsabläufe sowie bei der Aufstellung

herauszufiltern. Ein einheitlicher Zugriff auf

Werkzeuge zur Analyse und Simulation an.

und Auswertung von Effizienzkennzahlen.

FUTUR 2/2012

Vergleich des Standby-Energieverbrauches von Industrierobotern 102

Approximierter mittlerer Energieverbrauch einer Bewegung ohne Standby Mittlerer Energieverbrauch der schnellsten Bewegung + Standby (entsp. 100%)

17

Analyse des Energieverbrauchs eines Industrieroboters: Werden Ruhezeiten optimal ausgenutzt, kann Energie gespart werden.

100

Energieverbrauch %

98 96

Energieeinsparung durch verringerte Beschleunigung

Erhöhter Energieverbrauch durch längere statische Belastung (Haltestrom)

94 92 90 88 0

5

10

15

20 25 30 35 Zeit eines Bewegungszyklus [s]

►►Energieeffizienzstrategien für Industrieroboter

40 45 50 © Fraunhofer IPK

Phase während einer Roboterbewegung.

Energy Efficiency Strategy

In Abhängigkeit vom eingesetzten Roboter

In der industriellen Robotik spielen Energie-

und der verfügbaren Flexibilität in der Aus-

Using existing production plants and supply

effizienzbetrachtungen sowohl für instal-

führungsdauer einer Bewegung ergeben

systems in an energy-oriented way and

lierte Systeme, als auch im Design neuer

sich Energieeinsparpotenziale, wenn vor-

reducing overall energy consumption and

Regelungsverfahren eine Rolle. Hier nutzen

handene Ruhezeiten effektiv ausgenutzt

costs – that is the aim of the joint project

die Fraunhofer-Forscher hauseigene Ver-

werden. Ist ein Roboter z. B. nicht das takt-

»Energy Efficiency Controlling using the

suchsaufbauten mit Industrierobotern ohne

zeitbestimmende System, kann er sich

example of the Automotive Industry (EnEff-

die Restriktionen eines realen Prozesses,

entweder möglichst schnell bewegen und

Co)«. Fraunhofer IPK contributes to the

um Energieverbrauchsmessungen durch-

anschließend warten oder sich die gesamte

project by developing analysis and mode-

zuführen und Potenziale für eine Reduktion

Zeit über kontinuierlich bewegen. Je nach

ling techniques for energy-efficient process

des Energieverbrauchs zu identifizieren. Da­­-

Robotertyp kann so der ideale Energiever-

management. This includes methods and

bei verfolgen sie zwei unterschiedliche An-

brauch pro Taktzeit definiert werden.

tools for modeling production processes,

sätze: zum einen die Optimierung einzelner

Gegebenenfalls bietet sich auch der Ein-

machines and systems in terms of the

freier Parameter eines Prozesses, etwa der

satz der Haltebremsen und ein damit

aspects relevant to energy efficiency con-

Zykluszeit; zum anderen die energieoptimale

verbundener Verzicht auf die Halteströme

trolling (energy-oriented process models),

Planung und Auslegung des gesamten Pro-

der Motoren an.

using data mining processes for the analysis

zesses. Letzteres erfordert bereits sehr früh

of energy consumption profiles (energy

in der Planungsphase eine detaillierte Kennt-

Basierend auf den Laborergebnissen zum

mining), and calculating and evaluating al-

nis aller verwendeten Teilsysteme. Da diese

Energieverbrauch von Industrierobotern,

ternative control and process management

Voraussetzung nicht immer gegeben ist, kon-

einer kontinuierlichen Energiedatenauf-

strategies that are optimized for energy ef-

zentrieren sich die Wissenschaftler darauf, vor-

zeichnung in realen Betrieben und anschlie-

ficiency controlling of machines and plants.

handene Roboterprogramme zu verbessern.

ßenden Analysen, unterstützt das Projekt

Dafür variieren sie z. B. die Maximalgeschwin-

»EnEffCo« die Bemühungen hin zu einer

digkeit eines Industrieroboters und untersu-

Verringerung des Energieeinsatzes.

chen, inwiefern sich der Energieverbrauch für

Ihre Ansprechpartner

einen Bewegungsablauf ändert. Neben der

Dipl.-Ing. Gerhard Schreck

Kinematik des Roboters wird dabei auch der

Telefon: +49 30 39006-152

Einfluss seiner Steuerung berücksichtigt.

E-Mail: gerhard.schreck@ipk.fraunhofer.de

Um exakte Ergebnisse zu erzielen, muss die

Dipl.-Ing. Moritz Chemnitz

gesamte Zeit zwischen zwei Bearbeitungs-

Telefon: +49 30 39006-127

zyklen untersucht werden und nicht nur die

E-Mail: moritz.chemnitz@ipk.fraunhofer.de

18

Forschung und Entwicklung

Smart Automation

Reale Produktionsabläufe virtuell steuern Der Erfolg produzierender Unternehmen wird künftig vor allem von ihrer Fähigkeit abhängen, schnell auf überraschende Marktveränderungen zu reagieren.

Globalisierung, wachsender Wettbewerb und infolgedessen kürzere Produktlebenszyklen erschweren Marktprognosen zunehmend. Simulationstools und adaptive Steuerung sichern die Anpassungsfähigkeit und Produktivität eines Produktionssystems, selbst unter höchst unsicheren Marktbedingungen.

Wissenschaftler am IWF entwickeln derzeit eine neue Steuerungstechnik, mit deren Hilfe reale Produktionsabläufe virtuell kontrolliert werden können.

Auf der Fertigungsebene handelt es sich dabei zum einen um Automatisierungs-

Simulation von Produktionssystemen

Arbeitsvorgang Plan

technologien und zum anderen um Steuerungssysteme, die rasch auf veränderte Bedingungen reagieren und zugleich eine stabile und effiziente Produktion aufrechtSteuerungslogik

erhalten müssen. Ein vielversprechender Ansatz sind Simulationsanwendungen mit logischer Steuerung. Sie überwachen z. B. die Materialflüsse eines realen Systems und schaffen so die Möglichkeit, die Produktionsstrategie schnell an die jeweilige Marktlage anzupassen. Ziel der Forschung ist es deshalb, die Anwendungsmöglichkeiten von Materialflusssimulationssoft-

Virtuelle Inbetriebnahme

ware auszubauen.

Materialflusssteuerung von automatisierten Produktionssystemen

►►Materialflüsse simulieren Die Simulation von Materialflüssen in produzierenden Unternehmen ist längst anerkannter Standard zur Planung komplexer Produktionsanlagen. Sie wird überwiegend in den Phasen der Planung und Inbetriebnahme eingesetzt. Die Ergebnisse dienen der Entscheidungsfindung im Planungspro-

Bestandteile virtueller Fabriksteuerung

zess auf allen Fabrikebenen, da mit ihrer Hilfe verschiedene Szenarien geprüft und

und Fertigungsanlagen triggern auf der

lage Ausgangssignale der speicherpro-

bewertet werden können.

Eingangsseite Ereignisse, die durch Aktu-

grammierbaren Steuerung (SPS) sendet.

atoren auf der Ausgangsseite ausgeführt

In der Inbetriebnahmephase muss neben

Automatisierte Produktionssysteme, beste-

werden. Diese Ereignisse werden von

der physischen Verdrahtung der Kabel

hend aus einer Kombination von Sensoren

einem dazwischengeschalteten Anwen-

auch die Kontrolllogik zwischen Ein- und

und Aktuatoren, steigern die Produktivität

dungsprogramm beeinflusst, das je nach

Ausgängen der SPS implementiert werden.

zusätzlich: Sensoren an den Produktions-

gewünschtem Verhalten der realen An-

Die Kommunikation zwischen der SPS des

FUTUR 2/2012

19

Reale Produktionsabläufe virtuell steuern

realen Systems und der Materialflusssimu-

Diese Verbindung bietet die Möglichkeit,

Virtual Control of Real Production

lation in Echtzeit eröffnet ein neues For-

mit Hilfe der Simulationssoftware Analysen

Sequences

schungsfeld. Hier setzen die IWF-Wissen-

durchzuführen und reale Systeme zu steuern.

schaftler an: Ihr »Hardware-in-the-Loop

Von Vorteil sind daneben die verkürzte Inbe-

In order to stay competitive in times of

(HIL)«-Konzept ermöglicht nicht nur Produk-

triebnahmezeit sowie die Wiederverwendung

unpredictable market conditions, manu-

tionsanlagen virtuell in Betrieb zu nehmen,

bereits bestehender Simulationsmodelle.

facturers need to develop new business and operation strategies to prosper over

sondern auch den Materialfluss des realen Systems direkt durch die Materialflusssimu-

►►Produktionsstillstand umgehen

the long term. When forecasts become

lationssoftware zu steuern. Dabei werden

In verketteten Produktionsanlagen kommt

less and less accurate, it seems that the

Teile eines Systems durch mathematische

es bei Strategieanpassungen häufig zur

next generation manufacturing industry

Modelle ersetzt, während eine elektronische

Stilllegung des gesamten Produktionssys-

will require support for continuous changes.

oder eine mechanische Komponente, bspw.

tems. Auch hier schafft die Materialfluss-

At the shop floor level, this translates

ein Steuergerät, in einem geschlossenen

simulation Abhilfe: Über die bestehenden

to automation technologies and control

Regelkreis mit dem Simulationsrechner ver-

Kommunikationskanäle der SPS können

systems that quickly respond to changes

bunden wird.

notwendige Änderungen wahrgenommen

while maintaining a stable and efficient

werden. Über vordefinierte Simulations-

operation. A combination of advanced

►►Softwareschnittstellen minimieren

baukastenmodule kann zudem sofort mit

knowledge-based technologies, information

Zukünftig müssen Automatisierungslösun-

der Simulation möglicher Lösungsstrategien

technology support tools and processes,

gen so erweitert werden, dass sie alle Fabrik­-

begonnen werden, die anschließend direkt

as weel as highly skilled workforce capabili-

ebenen in einer einzigen Realzeitstruktur

evaluiert werden.

ties are required to effectively integrate

integrieren. Heutzutage sind hierfür weder

and apply these strategies.

anerkannte Standards vorhanden, noch existieren Entwicklungsmethoden oder entsprechende Softwareumgebungen. Deshalb gilt es, Softwareschnittstellen zu minimieren und die Anwendung auf mehrere Fabrikebenen zu erweitern.

Eine Möglichkeit ist das sogenannte »Object Linking and Embedding for Process Control

Ihr Ansprechpartner

(OPC)«. Durch eine OPC-Verbindung wird

M. Sc. B. Eng. Azrul Azwan Abdul Rahman

der Materialfluss eines Transportsystems

Telefon: +49 30 314-27095

durch die Simulationssoftware gesteuert.

E-Mail: arahman@mf.tu-berlin.de

20

Forschung und Entwicklung

Sonderforschungsbereich

Zukunftsfähig produzieren weltweit Energiewende, Elektroautos, Passivhäuser: Die Suche nach einer zukunftstauglichen Lebensweise beherrscht die öffentliche Diskussion. Pünktlich zum offiziellen Wissenschaftsjahr der Nachhaltigkeit 2012 hat der Sonderforschungsbereich 1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation« seine Arbeit aufgenommen. In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten interdisziplinären Großprojekt entwickeln 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nachhaltige Produktionstechnologien und -strategien. Das Ziel: Größerer globaler Wohlstand bei weniger Ressourcenverbrauch.

►►Mehr als nur Technologie »In Anbetracht rasant wachsender Märkte in den Schwellenländern und des gewaltigen Ressourcenverbrauchs der Industrienationen führt rational betrachtet kein Weg an einer nachhaltigeren Produktion vorbei«, erklärt Professor Günther Seliger vom IWF

2050

der TU Berlin und Sprecher des Sonderforschungsbereichs (SFB). »Wir begreifen Produktion als integralen Bestandteil eines globalen Netzes aus Akteuren, Interessen und

2012

lokalen Gegebenheiten. In dieses System positiv einzugreifen ist eine höchst komplexe Herausforderung, der wir uns stellen.« Bei nachhaltiger Produktionstechnik geht es um mehr als die reine Technologie. Diese muss sich an einem zukünftigen Bedarf orientieren und sich in vorhandene Produktionsstrukturen der globalen Wettbewerbsarena einfügen oder in der Lage sein, diese zu verändern. Sie muss gesellschaftlichen Ansprüchen genügen, einer ökologischen Bewertung standhalten und wirtschaftliche Rentabilität versprechen. Schließlich muss sie, wie jede Innovation, auch überzeugend vermittelt werden, um Anwendung zu finden. All diese Anforderungen spiegeln sich in dem ganzheitlichen Forschungprogramm des Sonderforschungsbereichs wider. Produktionstechnischen Lösungen sind dabei eingebettet in die Projektbereiche

Globale Entwicklung bei weiterer Anwendung derzeitiger Produktionstechnologien und -paradigmen

Strategiebildung und Wissensvermittlung.

FUTUR 2/2012

Konzept zur Integration adaptronischer Systeme in Werkzeugmaschinen aus dem SFB-Projektbereich »Technologische Lösungen«

»Nur wenn man das große Ganze im Blick

und integrieren diese in Bewertungs-

zur Analyse von Unternehmensabläufen in

behält, können nachhaltige Prozesse ange-

verfahren als Orientierungshilfen für die

globalen Wertschöpfungsnetzen. Dieses

stoßen werden. Nachhaltigkeit ist immer

globale Produktion.

Tool stellt die Folgen einzelner Aktionen im

mehrdimensional«, so Seliger.

►►Von der Theorie zur Praxis

Gesamtkontext des globalen ProduktionsBei der Bewertung von Nachhaltigkeit und

netzes dar und hilft Akteuren, die Tragweite

der Ableitung von Handlungsempfehlungen

ihrer Entscheidungen einzuschätzen.

Eine derart komplexe Aufgabe bedarf einer

kommt im SFB den Mathematikern des

klaren Strategie. Da die Entwicklung zu-

Konrad-Zuse-Zentrums für Informations-

»Durch unseren methodischen Ansatz zie-

kunftstauglicher Technologien zunächst eine

technik Berlin und des Instituts für Mathe-

hen wir bei unserer Forschungsarbeit die

Einschätzung des künftigen Bedarfs erfor-

matik der TU Berlin eine besondere Rolle

große Breite der technologischen Möglich-

dert, projizieren IWF-Experten im SFB aktuelle

zu. Da alle drei Dimensionen der Nachhal-

keiten in Betracht«, sagt Seliger. »Diese

Entwicklungstendenzen mit Hilfe der Szena-

tigkeit – ökologisch, ökonomisch und

Breite ist ein wichtiges Standbein unseres

riotechnik in die Zukunft. Dabei berücksich-

sozial – gleichermaßen berücksichtigt wer-

Vorhabens, die exemplarische Tiefe ist ein

tigen sie eine Vielzahl möglicher politischer,

den sollen, kann es bei der Bestimmung

weiteres. An ausgewählten Beispielen aus

sozialer, ökologischer und technologischer

von Handlungsempfehlungen zu Konflik-

der Produktionstechnik weisen wir das Po-

Einflüsse. .Die daraus resultierenden Szenarien

ten kommen. Dies ist zum Beispiel der Fall,

tenzial nach, das in Technologien steckt,

zeigen, welche Herausforderungen der

wenn eine konkrete Maßnahme einen Pro-

die sich strikt an Nachhaltigkeitskriterien

globalen Gemeinschaft bevorstehen und

zess umweltfreundlicher, aber auch teurer

ausrichten.« Diese produktionstechnischen

bieten zugleich den Ausgangspunkt für die

machen würde oder der Weg zu besseren

Beispiellösungen des SFB fallen in die Felder

Lösungssuche.

Arbeitsbedingungen über verlagerte Umwelt-

Produktentstehung, Fertigungsverfahren

belastungen führen müsste. Um die best-

und Werkzeugmaschinen – Kernkompe-

Parallel arbeiten Wissenschaftlerinnen und

möglichen Kompromisse in solchen Fällen

tenzen des IWF und zentrale Elemente der

Wissenschaftler der TU-Institute für Techni-

ermitteln zu können und darüber hinaus

globalen Wertschöpfung.

schen Umweltschutz sowie für Landschafts-

auch den Zeitaufwand für die Umsetzung

architektur und Umweltplanung daran, die

von neuen Maßnahmen in die Bewertung

►►Konkrete Lösungen

oft abstrakten Nachhaltigkeitsideen ingeni-

mit einzubeziehen, erschließen die Wissen-

So gibt der Konstrukteur schon in der Ent-

eurtechnisch und ökonomisch konkret zu

schaftler die Theorien der bislang getrennten

wicklungsphase über Produktcharakteristika

erschließen. Das geschieht, indem Nachhal-

mathematischen Gebiete »multikriterielle

und -parameter viele nachhaltigkeitsrele-

tigkeitskriterien definiert und für die Ausle-

Optimierung« und »dynamische Systeme«

vante Eigenschaften eines Produkts für des-

gung globaler Wertschöpfungsnetze produk-

für diese praktische Anwendung. Gemein-

sen gesamte Lebensdauer, ggf. über meh-

tionstechnisch implementiert werden. Die

sam mit Qualitätswissenschaftlern des IWF

rere Nutzungsphasen hinweg, vor. Durch

Forscher entwickeln und prüfen Indikatoren

und Experten für Wissensmanagement

gezielte Modularisierung können beispiels-

der Nachhaltigkeit auf ihre Brauchbarkeit

am Fraunhofer IPK entwickeln sie ein Tool

weise spätere funktionale Eigenschaften

21

22

Forschung und Entwicklung

Sonderforschungsbereich

eines Produkts verbessert und – angepasst an

Gebrauchtmarkt im Durchschnitt 30 Jahre

Produktion weltweit drastisch zu steigern.

unterschiedliche lokale Entwicklungsniveaus

alt. Der SFB verfolgt eine duale Strategie,

Neben den informationstechnischen Werk-

um die globale Fertigung dennoch auch

zeugen, die es Entscheidungsträgern erleich-

kurzfristig nachhaltiger zu gestalten. Zum

tern sollen, die Nachhaltigkeit im Blick zu

– erweitert oder auch reduziert werden.

Die Produktentwicklungsexperten am IWF

einen widmen sich die Ingenieure am IWF

behalten, geht es dabei auch um die Erfor-

befassen sich mit solchen Abhängigkeiten

der Überholung gebrauchter Werkzeug-

schung sozialer Phänomene, wie der für

zwischen funktionaler Gestaltung eines Pro-

maschinen. Indem sie adaptronische Kom-

nachhaltiges Wirtschaften dringend erfor-

dukts und dessen Nachhaltigkeitseigenschaf-

ponenten in veraltete Maschinen integrie-

derlichen Kooperationsbereitschaft. So

ten. Sie erarbeiten ein Assistenzsystem zur

ren, steigern sie deren Genauigkeit. Diese

setzen sich Mitarbeiterinnen des Wissen-

Unterstützung der Entscheidungsfindung

kostengünstige Maßnahme verlängert den

schaftszentrums Berlin für Sozialforschung

nach Nachhaltigkeitskriterien im Produkt-

Lebenszyklus bereits vorhandener Maschinen

mit Fragen nach Anreizsystemen für nach-

lebenszyklus-Management. Das Ziel: Desig-

und öffnet darüber hinaus auch jenen

haltiges Handeln auseinander. In spieltheo-

ner und Konstrukteure befähigen, bereits

Ak­teuren den Zugang zum globalen Wert-

retischen Experimenten erkunden sie, unter

bei der Entwicklung eines Produkts dessen

schöpfungsnetz, denen die ökonomischen

welchen Bedingungen Menschen als Kol-

ökonomische, ökologische und soziale Wir-

Möglichkeiten für neu produzierte Anla-

lektiv bestimmte Aufgaben lösen können

kungen auf den gesamten Produktlebens-

gen fehlen. Zum anderen konstruieren die

und welche Faktoren ihre Entscheidungen

weg im Blick zu behalten.

Forscher gemeinsam mit Spezialisten vom

beeinflussen. Gleichzeitig analysieren IWF-

Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-

Mitarbeiter bestehende Lehr- und Lernme-

Steht das Produktdesign, kann die Produk-

Systemtechnologien neuartige, mikrosys-

thoden im Hinblick auf das Thema Nach-

tion anlaufen. Zerspanen, Schweißen, Küh-

temtechnisch optimierte Werkzeugma-

haltigkeit. Dabei entwickeln sie sogenannte

len und Reinigen sind übliche Vorgänge in

schinengestelle. Deren modularer Aufbau

»Lernzeuge« Objekte, die dem Nutzer ihre

Teilefertigung und Montage, die oft mit

erlaubt den unkomplizierten Austausch

Funktionalität automatisch vermitteln. Mit

erheblichem Ressourcenaufwand betrieben

einzelner High-Tech-Komponenten für

ihnen könnten sich Arbeiter, aber auch Privat-

werden. Durch den Einsatz einer geschlos-

eine effiziente, bedarfsgerechte Konfigura-

personen unterschiedlicher Qualifikations-

senen Innenkühlung des Werkzeuges bei

tion des Gesamtsystems. Dadurch werden

niveaus und Sprachfamilien intuitiv und

spanender Bearbeitung soll auf den Einsatz

Anlagen flexibler, neue Nachhaltigkeits-

selbstständig im Umgang mit neuartigen Produktionsmaschinen und -prozessen schulen.

von Kühlschmierstoffen weitgehend ver-

lösungen können künftig schneller und

zichtet werden können. Bei gängigen Ver-

günstiger in die bestehende Produktion

fahren müssen diese Stoffe kontinuierlich

übernommen werden.

chemisch wiederaufbereitet werden. Am

Ein weiterer Ansatz ist das automatisierte Feedback, wie es im SFB exemplarisch für

IWF wird exemplarisch für Drehmaschinen

►►Wissen ist Zukunft

die Mensch-Maschine-Interaktion erarbeitet

ein System mit innengekühltem Zerspanwerk-

Als drittes zentrales Thema wurde von An-

wird. Über Kamerasysteme und Bilderken-

zeug entwickelt. Durch das moderne Reini-

fang an die Wissensvermittlung im For-

nung werden die Bewegungen des Arbeiters

gungsverfahren CO2-Strahlen kann der Einsatz

schungsprogramm des SFB verankert. »Un-

analysiert. Ein Bildschirm zeigt während

von chemischen Substanzen noch weiter re-

sere strategische und technologische Arbeit

der Bewegung sowohl eine ergonomische

duziert werden. Bei der Optimierung von Fü-

ist wichtig und gut«, erklärt Professor Seliger

Bewertung, als auch Korrekturvorschläge

geprozessen setzen die Wissenschaftlerinnen

den ungewöhnlichen Schritt. »Aber all das

an. Für den Arbeitsschutz ist ein solches

und Wissenschaftler vor allem auf die Einspa-

macht nur Sinn, wenn es uns gelingt unsere

System ein erheblicher Fortschritt. Solche

rung von Energie durch eine Kombination

Ergebnisse auch nachvollziehbar zu vermit-

Feedback-Anleitungen lassen sich auch für

aus Simulation und innovativen Prozesstech-

teln. Wir können hier Lösungen entwickeln,

die Fortbildung an der Maschine einsetzen.

nologien wie kombinierten Schweißverfahren.

anwenden müssen es andere – und die müssen wir erreichen!« Der Weg des SFB

Um schließlich auch die breitere Öffentlich-

Werkzeugmaschinen sind das Herz der in-

führt hier über Bildung und Qualifizierung

keit in das Thema nachhaltige Produktion ein-

dustriellen Fertigung und meist sehr robust

der breiten Masse. Das Ziel ist, die Lehr-

zubinden, erarbeiten Wissenschaftlerinnen

ausgelegt. Eine Fräsmaschine ist auf dem

und Lernleistung in Bezug auf nachhaltige

und Wissenschaftler des IWF darüber hinaus

FUTUR 2/2012

23

Zielsetzung des Sonderforschungsbereichs »Sustainable Manufacturing«

ist überzeugt: »Ein solches Verständnis von

Sustainable Manufacturing –

für Menschen unterschiedlicher Altersstufen.

globaler Arbeitsteilung und Wertschöpfung

Shaping Global Value Creation

Ziel ist die Einrichtung eines Lehr- und Lern-

hat das Potenzial, das Zusammenleben auf

Lehrmaterial und Experimentierprogramme

portals im Internet, das im Dialog mit seinen

der Erde grundlegend zu verändern. Wir

Sustainability has become an urgent require-

Nutzern anschaulich und interaktiv über

haben die Möglichkeit, deutlich mehr

ment and challenge for mankind’s survival

Risiken und Chancen der globalen Produk-

Menschen Wohlstand zu bieten – und das

on earth and for their future development,

tion informiert.

bei einem geringeren Ressourcenverbrauch

considering the limits of resources and growth

als bisher, dank innovativer Produktionstech-

and the unequal distribution of wealth.

►►Vision nachhaltige Produktion

nologien. Dafür will der Sonderforschungs-

Sustainability here is interpreted in ecological,

Sämtliche Ergebnisse des Sonderforschungs-

bereich einen Grundstein legen.«

economical and social dimensions. The

bereichs fließen in den sogenannten

Collaborative Research Center (CRC) 1026

»Demonstrator« ein: eine teils virtuelle, teils

intends to demonstrate how sustainable

reale Abbildung eines kompletten, an Nach-

manufacturing, embedded in global value

haltigkeitskriterien ausgerichteten Produkti-

creation, proves to be superior to traditional

onssystems. Diese Vision beinhaltet neben

paradigms of management and technology.

technischen Neuerungen auch einen Paradigmenwechsel in der produzierenden Industrie, der den gegenseitigen Wissensaus-

Read more about CRC 1026 on www.sustainable-manufacturing.net

tausch fördert und Kooperation in Nachhaltigkeitsfragen als Wettbewerbsvorteil ermöglicht. Dieser Paradigmenwechsel ver-

Ihr Ansprechpartner

lagert nicht nur die Produktherstellung, son-

Prof. Dr. Günther Seliger

dern auch deren Verantwortung und Chan-

Telefon: +49 30 314-22014

cen weltweit ins Lokale. Professor Seliger

E-Mail: seliger@mf.tu-berlin.de

24

Forschung und Entwicklung

TurboKeramik

Mikrogasturbinen aus Hochleistungskeramik Kleine Turbine mit großer Wirkung: Im neuen Forschungsprojekt »TurboKeramik« entwickelt das Fraunhofer IPK gemeinsam mit vier weiteren FraunhoferInstituten moderne Hochleistungswerkstoffe und Fertigungstechnologien für Mikrogasturbinen. Ziel der Wissenschaftler ist es, die Wirkungsgrade dieser MiniKraftwerke zu erhöhen, um so vor allem für private Verbraucher eine nachhaltige und hocheffiziente Energieerzeugung zu gewährleisten.

Aufgrund der Schadstoffbestandteile von Biogasen wie Halogenen, Phosphor, Schwefel oder Alkalimetallen ist zudem eine aufwändige Biogasaufbereitung und Abgasreinigung erforderlich. Eine Alternative zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren bieten Turbinen. Sie haben eine hohe Leistungsdichte und sind infolge ihres einfacheren Aufbaus wesentlich verschleißärmer. Für die dezentrale Stromversorgung werden seit dem Jahr 2000 in Deutschland zunehmend Mikrogasturbinen eingesetzt.

►►Mikrogasturbinen – zuverlässig und wartungsarm Das Besondere an diesen einstufigen Gasturbinen ist, dass Generatorläufer, Verdichterund Turbinenrad auf einer luftgelagerten Welle montiert sind. Diese Welle rotiert im stationären Betrieb mit knapp 100 000 Umdrehungen pro Minute. Durch die Luft-

Mikrogasturbine (Quelle: E-quad Power Systems)

►►Anlagen für die Kraft-WärmeKopplung Mit dem »Gesetz für die Erhaltung, Moder­

lagerung kommt es zu keinerlei Festkörin Deutschland aus erneuerbaren Energien

perkontakt zwischen stehenden und sich

stammen müssen. Gleichzeitig empfiehlt

bewegenden Teilen. Weder Schmierstoffe

das Gesetz einen Stromanteil aus erneuer-

noch Kühlwasser sind nötig. Daher werden

nisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-

baren Energien von 30 Prozent. Um diese

Turbinen dieser Bauart bei kontinuierlichem

Kopplung (KWK-G)« von 2002 und der

Ziele zu erreichen, besteht ein erhöhter

Betrieb nur einmal pro Jahr gewartet. Alle

»Novelle KWK-Gesetz« 2009 will die Bundes­-

Bedarf an neuen innovativen Technologien.

viereinhalb Jahre wird zusätzlich eine Gene­

regierung den Anteil der Kraft-Wärme-

ralüberholung durchgeführt, wodurch sich

Kopplungsanlagen an der gesamten deut-

Viele KWK-Anlagen werden derzeit mit kon-

die Lebensdauer nahezu unbegrenzt verlän-

schen Bruttostromerzeugung bis 2020 von

ventionellen Verbrennungsmotoren betrie-

gern lässt. Dieser zuverlässige und wartungs-

ca. 15 auf 25 Prozent erhöhen. Zusätzlich

ben. Das bringt einige Probleme mit sich:

arme Betrieb ist einer der größten Kostenvor-

legt das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz

Aufgrund der Komplexität solcher Aggre-

teile kleiner Turbinenanlagen. Ein Nachteil

fest, dass bis 2020 14 Prozent der Wärme

gate entstehen hohe Wartungskosten.

heute verfügbarer Mikrogasturbinen im

FUTUR 2/2012

25

Machbarkeitsstudie mit Testgeometrie (li.), Zugspannungen bei einer Drehzahl von 100 000 1/min (re. o.), Zugspannung im Schaufelfuß (re. u.)

Vergleich zu Großturbinen wie der SGT58000H von Siemens, ist ihr relativ geringer

►►Spezialwerkstoffe für höchste Ansprüche

im Projekt »TurboKeramik« ihre Kompetenzen – von der strömungstechnischen und

elektrischer Wirkungsgrad. So erzielt die von

Neben der Entwicklung eines leistungsfähigen

thermischen Modellierung, Simulation und

Siemens entwickelte Gasturbine bei einer

Werkstoffs steht die werkstoff- und fertigungs-

Optimierung über die Bauteil- und System-

Leistung von 578 Megawatt einen elek­

gerechte Gestaltung von Bauteilen im Vorder-

auslegung, die Entwicklung, Charakteri-

trischen Wirkungsgrad von 60,75 Prozent.

grund des Projekts. Die mechanischen und

sierung und Herstellung von keramischen

Solche Wirkungsgrade sind nur durch ver-

thermischen Anforderungen an den Werkstoff

Bauteilen sowie die verschleiß- und korro-

hältnismäßig geringe Spaltverluste und die

sind extrem hoch: Um Spaltverluste zu minimie-

sionsfeste Beschichtung bis hin zur mecha-

durch Filmkühlung realisierbaren hohen Tem-

ren und die Turbinenprozesstemperaturen

nischen Endbearbeitung der keramischen

peraturen möglich. Eine Filmkühlung ist bei

zu steigern, muss er neben einer hohen ther-

Turbine. Gemeinsam wollen die Institute

den zumeist einstufigen Mikrogasturbinen

mischen Stabilität gleichzeitig einen nied-

außerdem neue Anwendungsgebiete für

jedoch nicht möglich. Deshalb sind sie in

rigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten

Hochleistungskeramiken erschließen.

ihren maximal möglichen Prozesstempera-

aufweisen. Darüber hinaus muss er hohen

turen eingeschränkt. Darüber hinaus steigt

Massenträgheitskräften standhalten und

Micro Gas Turbine Featuring High-

das Verhältnis des Spalts zur Strömungs-

eine geringe Dichte haben, um Massenkräfte

Performance Ceramics

fläche mit sinkender Größe der Turbine, was

und auftretende kinetische Energien zu

zu relativ hohen Spaltverlusten führt. Daher

reduzieren. Zusätzlich zu einer hohen

Small turbine with big impact: In its new

sind gegenwärtig elektrische Wirkungsgrade

Biegebruchfestigkeit und einer geringen

research project »TurboCeramic« Fraunhofer

von 30 Prozent bei Mikro­gasturbinen im

Schwing-bruchanfälligkeit ist aufgrund

IPK along with four other Fraunhofer insti-

der Schadstoffbestandteile in Biogasen

tutes develops modern high-performance

auch eine hohe chemische Stabilität gefragt.

materials and manufacturing technologies

Bereich von 30 Kilowatt kaum zu übertreffen.

Hier setzen die Fraunhofer-Forscher mit ihrem

for micro gas turbines. The scientists’ goal

»TurboKeramik«-Projekt an. Sie wollen die

Noch vor einigen Jahren wäre die Kombina-

is to increase the efficiency of these mini

elektrischen Wirkungsgrade von Mikrogas-

tion solcher Eigenschaften in nur einem Werk-

power plants in order to ensure, especially

turbinen um mehrere Prozentpunkte erhö-

stoff undenkbar gewesen. Bisherige FuE-

for private consumers, a sustainable and highly efficient power generation.

hen, indem sie neue leistungsfähigere Werk-

Arbeiten zum Einsatz von Keramik als Schneid-

stoffe entwickeln. Damit sollen Spaltverluste

stoff beweisen jedoch das hohe Potenzial

in Mikrogasturbinen verringert und die Brenn-

heutiger Hochleistungskeramiken. So haben

kammertemperaturen gesteigert werden.

erste Modellrechnungen mit entsprechenden

Gepaart mit ihrer hohen Zuverlässigkeit und

Werkstoffeigenschaften gezeigt, dass Roto-

den geringen Wartungskosten würden hohe

ren aus moderner Hochleistungskeramik

Ihr Ansprechpartner

Wirkungsgrade Mikrogasturbinen entschei-

grundsätzlich herstellbar sind. Für die Ent­

M. Eng. Sebastian Uhlemann

dende Vorteile auf dem Markt der dezen-

wicklung von Mikroturbinenbauteilen aus

Telefon: +49 30 39006-124

tralen KWK-Anlagen bringen.

Hochleistungskeramik bündeln die Partner

E-Mail: sebastian.uhlemann@ipk.fraunhofer.de

26

Interview

Vom Silicon Valley nach Silicon Sanssouci Im Februar 2011 hat die SAP AG in Potsdam offiziell ihr weltweit erstes Innovationszentrum gegründet. Bereits Mitte nächsten Jahres werden die Mitarbeiter ihr neues Gebäude am Standort Jungfernsee beziehen. In enger Zusammenarbeit mit dem dort seit 1999 tätigen Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik (HPI) und dessen Innovationsschule »HPI School of Design Thinking« werden deren erfolgreiche Modelle der Kooperation mit Partnern und Kunden auf die Arbeit des Innovationszentrums übertragen. Inzwischen gibt es auch konkrete Projekte mit weiteren Forschungseinrichtungen der Region Berlin-Brandenburg.

So arbeiten Wissenschaftler des Fraunhofer IPK im Bereich der Secure Mobile Identification, einem bedeutenden Zukunftsthema, mit der SAP zusammen.

FUTUR sprach mit Cafer Tosun, Leiter des SAP Innovation Centers in Potsdam, über die Zukunft des Innovationszentrums.

FUTUR: Herr Tosun, Anfang 2011 gab

FUTUR: Wie wirkt sich das auf die Archi-

FUTUR: Warum hat sich SAP für den Stand-

SAP die Gründung eines Innovationszent-

tektur aus?

ort Potsdam entschieden?

rums in Potsdam bekannt. Mitte 2013 soll

Tosun: Die Concentration and Collaboration

Tosun: Die Region Berlin hat viele interes-

das neue Gebäude dafür fertig sein.

Spaces wurden stark durchmischt, wir sind

sante Facetten wie die Wissenschaft, die

Was ist das Besondere an dieser neuen

sogar so weit gegangen, dass wir Wände

Universitäten, natürlich auch Fraunhofer,

Einrichtung?

auf Rädern verwenden. Die kann man nach

über 140 000 Studenten im Berliner und

Cafer Tosun: Für das Projekt haben wir

Bedarf verschieben und zusammenklappen.

Brandenburger Raum. Außerdem gibt es

sehr eng mit Professor Kembel und seinem

Die Collaboration Spaces sind sehr transpa-

zahlreiche Start-ups, mit denen wir auf Basis

Team von der d.school in Stanford zusam-

rent gehalten. Auch wegen des Lärmschut-

von SAP HANA zusammenarbeiten wollen.

mengearbeitet. Wir haben uns intensiv

zes wird viel Glas verwendet, das gesamte

SAP HANA beruht auf unserer In-Memory-

angeschaut, wie ein modernes Gebäude

Gebäude am Ufer des Jungfernsees ist sehr

Technologie und ist die Anwendungsplatt-

gestaltet sein muss, damit es zu unserer

offen und hell gestaltet. Mal haben wir klei-

form für unsere neuen, innovativen Lösun-

Arbeitsweise, zu unseren Projekten und

ne Projekte, mal große, mal arbeiten viele

gen, um riesige Datenmengen in Sekunden-

überhaupt zu unserer Industrie passt.

Menschen zusammen, mal arbeitet nur

schnelle zu analysieren und zu verarbeiten.

Ganz wichtig ist die Kombination aus so-

einer daran – das ist eine große Heraus-

Das ist so bahnbrechend, weil immer mehr

genannten Concentration and Collabora-

forderung an die Flexibilität.

Daten in immer kürzerer Zeit entstehen.

tion Spaces. Konzentriert arbeiten können

Rund alle 18 Monate verdoppelt sich das FUTUR: Wer wird dort arbeiten?

weltweite Datenvolumen. Die enorme

dahinter. Wir arbeiten nun mal an neuen

Tosun: Wir planen für 100 Mitarbeiter plus

Datenmenge, die das Rekonstruktionsteam

Konzepten und müssen das Ganze dyna-

200 Studenten, die nach Design-Thinking-

des Fraunhofer IPK mit seiner »Stasi-

misch halten. Ein weiterer wichtiger Aspekt

Prinzipien ihre Arbeit in multidisziplinären

Schnipselmaschine« liefern wird, ist ein Bei-

für erfolgreiches Arbeiten in verteilten

Teams verrichten. Studenten sind bei uns

spiel für eine interessante Anwendung, die

Teams ist Kommunikation. Darüber hat

gleichberechtigte Mitarbeiter. Schließlich

mit der In-Memory-Technologie von SAP

einer unserer Mitarbeiter auch promoviert.

sind sie als »digital natives« nicht nur die

HANA möglich wird.

Unsere Studenten haben das innerhalb

Kunden von morgen. Sie bauen auch die da-

eines Projektes evaluiert: Im Ergebnis – wir

zu­gehörige Software. Deshalb sind sie für

FUTUR: Wo arbeiten Sie noch mit dem

sprechen da von einer Marketplace-Theorie

uns als SAP und für die Software-Industrie

Fraunhofer IPK zusammen?

– werden wir einen zentralen Begegnungs-

insgesamt enorm wichtig. Sie sind in ihren

Tosun: Das Projekt zur Secure Mobile

ort einrichten, der ganz bewusst auch dem

Kommunikationsstrukturen viel vernetzter.

Identity ist eine sehr spannende Sache.

Austausch über die Projekte dient. Wir

Der Umgang mit Plattformen wie Facebook,

Da besteht auf unserer Seite ein sehr großes

dachten da an eine zentrale Kaffeeecke.

Twitter & Co. ist für sie selbstverständlich.

Interesse, die gemeinsamen Entwicklungen

und sich bei Bedarf austauschen, das steht

FUTUR 2/2012

27

in unsere Produkte hineinzubringen. »Mo-

alles anstellen kann. Zahlreiche Start-ups

bile« ist ein Kernthema für SAP. Es werden

waren unterwegs, man hat Geschäftsideen

immer mehr Tablets, Smartphones, Laptops

entwickelt und über die Zukunft des Inter-

oder auch Ultrabooks verkauft und immer

nets diskutiert. Ich kann mich an ein Event

weniger Desktops. Dieser Trend zieht sich

im Jahr 2002 erinnern, bei dem das Thema

durch fast alle Industrien hindurch. Ein Pro-

Social Networks aufkam. LinkedIn war zu

jekt, das wir aktuell gemeinsam mit der

der Zeit ganz jung und man diskutierte

Charité machen, ist der »Oncolyzer«. Diese

intensiv Fragen wie: Wohin geht die Reise?

mobile Anwendung hilft Ärzten und For-

Wird das akzeptiert? Was kann man damit

schern, direkt am Patientenbett die besten

machen? Diese Atmosphäre finde ich auch

Therapien für ihre Patienten zu finden. Da-

hier mittlerweile sehr ausgeprägt. Wir tref-

bei wird auch viel Wert auf Sicherheit und

fen uns beispielsweise häufig mit jungen

Datenschutz gelegt. Eine Herausforderung

Unternehmen, entwickeln Ideen und pro­-

gerade bei mobilen Anwendungen ist es,

bieren diese gemeinsam aus. Dass sich in

die Sicherheitsbestimmungen so anzupassen,

Deutschland zunehmend eine Kultur etab-

dass sie der jeweiligen Situation gerecht

liert, die es erlaubt Sachen auszuprobieren

werden. Meine Kinder beispielsweise lieben

und die auch ein mögliches Scheitern ver­-

das iPad. Wenn sie damit arbeiten oder

zeiht, finde ich sehr positiv. Diese Menta-

Cafer Tosun ist Leiter des neuen SAP In-

spielen wollen, muss das leicht und sicher

lität, die ein enormes Potenzial in sich birgt,

novation Center in Potsdam. Zugleich ist

möglich sein. Ähnliches gilt unter ungleich

sehe ich auch bei uns deutlich im Aufwind.

er zuständig für die gemeinsamen Projekte

höheren Sicherheits- und Datenschutzan-

Nun muss noch mehr Kapital und Risiko-

mit dem Hasso-Plattner-Institut. Er ist seit

forderungen für den Arzt, der mit hoch-

bereitschaft dazukommen. Wir sitzen in

1993 bei SAP, hatte verschiedene Rollen in

sensiblen Patientendaten umgeht. Hierbei

diesem Augenblick im selben Gebäude wie

der Beratung und Entwicklung inne und war

können uns die Ergebnisse unserer Zusam-

Hasso-Plattner-Ventures, die sich vielverspre­

acht Jahre bei SAPLabs in Palo Alto, Silicon

menarbeit mit dem Fraunhofer IPK helfen.

chende Start-ups genau an­schauen. Davon

Valley, tätig. Cafer Tosun hat Informatik stu-

muss es noch mehr geben. Dann sind wir in

diert und ist zertifizierter Projekt Manager

FUTUR: Warum arbeiten Sie mit Fraunhofer

der Region und in Deutschland insgesamt

der Universität Stanford.

zusammen?

sehr gut aufgestellt. Übrigens haben wir

Tosun: Die Antwort ist recht einfach: Fraun-

genauso wie unsere Kollegen in Palo Alto

hofer ist seit Jahren etabliert und genießt ein

ein Start-up Forum ins Leben gerufen, das

hohes Ansehen. Und viele Resultate, die von

am 15. August in Berlin stattfinden wird.

Fraunhofer kommen, sind bahnbrechend.

Wir wollen mit den Start-ups in der Region

Eine Zusammenarbeit bringt sowohl SAP als

und in Deutschland eng zusammenarbeiten

auch Fraunhofer Synergien und das möch­

und auch auf diesem Weg die Brücke ins

ten wir nutzen. Wir sehen das auch in den

Silicon Valley schlagen.

Leiter des SAP Innovation Center Cafer Tosun

Zur Person

Projekten, die wir mit dem IPK zusammen machen.

Das Interview führte Steffen Pospischil.

FUTUR: Was zog Sie persönlich aus dem Silicon Valley ins Silicon Sanssouci?

Tosun: Ich bin acht Jahre dort gewesen.

Als ich damals in die USA ging, war ich vor

Kontakt

allem von der Begeisterung, der Aufbruch-

Sönke Moosmann

stimmung fasziniert. Die Leute haben sich

Telefon: +49 331 5509-1360

ständig überlegt, was man mit dem Internet

E-Mail: soenke.moosmann@sap.com

28

Partnerunternehmen

SAP

SAP Innovation Center – »Garage 2.0« Autos, Gartengeräte, Kaminholz, Gerümpel aller Art – dies und vieles mehr

Universitäten, der Stanford University oder

kommt einem in den Sinn, wenn man an eine Garage denkt. In der IT-Industrie

dem Massachusetts Institute of Technology

sind Garagen mit völlig anderen Assoziationen belegt: Kreativität, Innovation,

sicherstellt, dass die Projekte technologisch

Pioniergeist, Erfolg. Selbst bei Branchengrößen wie Apple, HP und auch bei

auf der Höhe der Zeit sind, bringen Kunden

SAP hat schließlich alles einmal ganz klein angefangen – in einer Garage eben

wie die Charité oder Bigpoint ihr Branchen-

oder im Falle von SAP 1972 in einem kleinen Wohnhaus in Weinheim.

Know-how mit ein und sorgen für die nötige Bodenhaftung. Auch die SAP-Entwicklungsabteilung ist von Anfang an in die Projekte mit eingebunden. Ist auf diese Weise ein Protoyp entstanden und im Produktivbetrieb beim Anwender (-unternehmen) erprobt, wird der Stab an die Kollegen von der SAP-Entwicklung übergeben und dort in massenmarkttaugliche Produkte gegossen.

Die Wahl des Standortes Potsdam im »Silicon Sanssouci« ist dabei Teil des Konzepts. Mit erstklassigen Forschungseinrichtungen und Unternehmen teils in Fußnähe treffen die Projekte des Innovation Center hier auf den richtigen Nährboden. Vordefinierte Prozesse und festgelegte Entwicklungszyklen mit starren Deadlines gehören deshalb ebenso

Entwurf des Neubaus des SAP Innovation Centers in Potsdam

wenig zum Mantra wie Scheu vor riskanten Projekten. Jedes Projekt ist anders und ge-

Mit »Zurück zu den Wurzeln« wäre das

Das Denkbare mit dem Machbaren vereinen,

nau so wird es auch angepackt, Risikobereit-

Credo des Anfang 2011 gegründeten, welt-

lautet die Mission! Oder anders ausgedrückt:

schaft inbegriffen. Künstlerische Freiheit

weit ersten SAP Innovation Center in Pots-

Alles, was nicht als Produkt den Weg zum

würde man das in der Kreativbranche wohl

dam allerdings nur unzureichend beschrie-

Kunden findet, ist auch keine Innovation.

nennen, in der das Innovation Center bei-

ben. Vielmehr geht es darum, die Kreativität

Deshalb werden bei jedem Projekt am In-

spielsweise mit den Babelsberger Film-

und Agilität einer Garagengründung mit der

novation Center die künftigen Anwender,

studios in einem laufenden Projekt bereits

Expertise und der Kundenbasis eines Welt-

in der Regel SAP-Kunden, direkt beteiligt.

engagiert ist.

marktführers für Unternehmenssoftware

Hierbei greifen die hochqualifizierten, meist

zusammenzubringen.

jungen IT-Experten die neuesten und viel-

Ihr Ansprechpartner

Dass mit dem SAP Innovation Center etwas

versprechendsten Forschungstrends in den

Neues im Werden begriffen ist, sieht man

Bereichen In-Memory-Technologie, Cloud

auch an dem Neubau, der erst im Oktober

Computing und Mobility auf und entwickeln

2011 seinen Spatenstich gefeiert hat. Auf

für und mit Anwendern innovative und

dem Areal der ehemaligen Grauen Kasernen

SAP Innovation Center

gleichzeitig praxistaugliche Softwarelö­

am Campus Jungfernsee entsteht das künf-

Sönke Moosmann

sungen in Form von Prototypen.

tige Bürogebäude des Innovationszentrums.

Wenn es 2013 bezugsfertig ist, soll es Platz

Prof.-Dr.-Helmert-Str. 2-3

Während die enge Zusammenarbeit mit

für 100 Vollzeit-Mitarbeiter und 200 Studen-

Telefon: +49 331 5509-1360

Forschungseinrichtungen wie dem Hasso-

ten bieten. Nicht fancy, sondern kreativitäts-

E-Mail: soenke.moosmann@sap.com

Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik,

fördernd wird es sein – Garage 2.0 halt!

14482 Potsdam

www.sap.com

der Fraunhofer-Gesellschaft, den Berliner

Laborporträt

FUTUR 2/2012

Roboterlabor

Von der Kraftregelung zur Mensch-Roboter-Kooperation Das Roboterlabor am Fraunhofer IPK ist eine der traditionsreichsten Spezialeinheiten des Instituts. Es wurde vor über 20 Jahren eingerichtet und konzentrierte sich von Beginn an auf die Erforschung interaktiver Robotersysteme. Dabei stand zunächst die Wechselbeziehung des Roboters mit seiner Umgebung im Zentrum des Interesses. Ziel war es, Systeme zu entwickeln, mittels derer Roboter in der Lage sind, Kräfte zu spüren und ihr eigenes Verhalten entsprechend anzupassen. tiver Roboter (KOBOTs) vorangetrieben. Sie nehmen dem Menschen körperlich anstrengende Tätigkeiten ab, überlassen ihm jedoch die volle Bewegungskontrolle. Das Ergebnis sind Automatisierungssysteme deutlich verminderter Komplexität, die eine schnelle Einarbeitung und kostengünstige Gesamtsystemlösungen ermöglichen. Ein Beispiel für das erfolgreiche Zusammenspiel von Roboter und Mensch ist auch der im Labor entwickelte »String Man« – ein Seilroboter, der mittlerweile in der Medizin bei der Gangrehabilitation von Patienten eingesetzt wird.

Um die neuen Steuerungsverfahren und

Blick von oben in das Roboterlabor

-konzepte effizient testen zu können, werden im Roboterlabor offene Steuerungen Erreicht wurde dies durch den Einsatz von

genutzt, die die Integration verschiedener

Kraftmesssensoren. Sie ermöglichen es

Sensoren sowie eine schnelle Umsetzung

Robotern, auf Geometrie- und Prozessab-

ermöglichen. Das ist um so wichtiger, da

weichungen zu reagieren – seien sie vom

Industrieroboter zunehmend Aufgaben

Roboter selbst, dem Werkstück oder der

übernehmen, die bisher Werkzeug- oder

Arbeitsumgebung verursacht. Anwen­-

speziellen Bearbeitungsmaschinen vorbe-

dung fand dieses Prinzip der Kraft- und

halten waren. Neben Forschungsarbeiten

Nachgiebigkeitsregelung z. B. bei der Ent-

zum roboterbasierten Fräsen, Schleifen und

wicklung der Robotersteuerung für die Euro-

Polieren für die Neuteilfertigung stehen

päische Weltraumorganisation ESA, an der

heute auch Reparaturprozesse mit ihren

das Roboterlabor beteiligt war.

spezifischen Anforderungen an die Verfahrens- und Prozessadaptivität im Fokus.

Im Laufe der Zeit verschob sich der Schwerpunkt der FuE-Arbeiten: Roboter sollten nicht nur mit ihrer Umgebung, sondern verstärkt auch mit dem Menschen kooperieren. Mit

Roboter für Fräsprozesse an Turbinenschaufeln

dem Blick auf eine humanzentrierte Auto-

Ihr Ansprechpartner

matisierung, die menschliche Fähigkeiten

Dr.-Ing. Dragoljub Surdilovic

nicht nachbildet, sondern sie optimal un­

Telefon: +49 39006-172

terstützt, wurde die Entwicklung koopera-

E-Mail: dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

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Ereignisse und Termine

Gelungener Auftritt in Hannover Fraunhofer IPK stellt Projekt »SOPRO« vor Wie können wir Fabriken nachhaltig und effektiv gestalten? Auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April präsentierte das Fraunhofer IPK auf dem Gemeinschaftsstand des Fraunhofer-Verbunds Produktion sein Projekt »SOPRO – Selbstorganisierende Produktion in der Fabrik von Übermorgen«. In Kooperation mit dem IWF der TU Berlin wird hier das Potenzial selbstorganisierender Strukturen in der industriellen Produktion erschlossen. Produkte und Fertigungsressourcen werden dafür mit intelligenten ProcesseGrains ausgestattet, die mit anderen Partnern eines Produktions-Netzwerks verhandeln und so unabhängig von der Prozessleitebene über das Prinzip der Selbstorganisation die Produktionsabläufe beeinflussen können. Weitere Themen des Fraunhofer IPK auf der Messe waren Fertigung und Genauigkeit in Produktion und MRO, Simulation von Schweiß- und Zerspanprozessen und Trockeneisstrahlen sowie

Hoher Besuch am ersten Messetag: Prof. Annette Schavan, Bundesministerin für Bildung und Forschung, und Dr. Wan Gang, chinesischer Minister für Wissenschaft und Technologie, informieren sich über SOPRO.

Ihr Ansprechpartner

elektrische Spezialfahrzeuge für die Warendistribution in Städten,

Steffen Pospischil

die auf einem Berlin-Brandenburger Gemeinschaftsstand zum

Telefon: +49 30 39006-140

Thema Elektromobilität vorgestellt wurden.

steffen.pospischil@ipk.fraunhofer.de

Experimentieren mit Licht und Sonne Girls‘ Day im PTZ April, April, der macht was er will und die Sonne erst recht – sie ver-

missglückte: Schokolade mit dem Solarofen schmelzen. So köstlich

steckte sich während des diesjährigen Girls‘ Day am 26. April hart-

ist Wissenschaft selten! Beim Experimentieren mit Solarenergie

näckig hinter den Wolken. Schnell war klar: Auch die Sonnenenergie

konnten fünfzehn Berliner Mädchen Wissenschaft fernab des Schul-

hat ihre Schattenseiten. Da konnte selbst ein Sonnentanz der Schü-

alltags erleben: Sie bauten eigenhändig miniaturisierte Solarautos

lerinnen Antonia, Hannah und Liza-Marie nichts ausrichten. Gut

zusammen, erhitzten mit Hilfe eines Parabolspiegels Wasser und

nur, dass es im PTZ ein Solarlabor gibt. So gelang, was draußen

analysierten mit Spektralbrillen Lichtfarben. »Es war ein wunderschöner Tag, an dem man nicht nur was gelernt hat, sondern auch jede Menge Spaß hatte!«, resümierte die zwölfjährige Alexandra.

Der Girls‘ Day zum Thema erneuerbare Energien ist Teil des Bildungsprogramms im neu eingerichteten Sonderforschungsbereich »Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation«, in dem unter anderem das IWF und das Fraunhofer IPK nachhaltige Produktionstechnologien erarbeiten. Durchgeführt wurde er in Kooperation mit dem internationalen Studiengang »Global Production Engineering Solar« des IWF und dem Fraunhofer IPK. Ihre Ansprechpartnerin Ina Roeder

Technik, die begeistert – konzentriert hören die Mädchen zu, als ihnen Laima, Studentin im Master für Global Production Engineering, die Experimente erklärt.

Telefon: +49 30 314-26865 roeder@mf.tu-berlin.de

FUTUR 2/2012

Neuer Bundesverband Wissensbilanzierung (BVWB) BVWB gründet sich im Fraunhofer IPK Am 11. Mai wurde am Fraunhofer IPK der Bundesverband Wissens-

Intellektuellen Kapitals eines Unternehmens. Sie zeigt die Zusam-

bilanzierung (BVWB) gegründet. »In seiner Funktion wird der

menhänge zwischen den organisationalen Zielen, den Geschäfts-

Verband die Interessen der Wissensbilanz-Community gegenüber

prozessen, dem intellektuellen Kapital sowie dem Geschäftserfolg

der Wirtschaft, Politik und Öffentlichkeit vertreten. Den Experten

einer Organisation auf.

im Verein kommt langfristig die Aufgabe zu, als Supervisor die Qualität in allen Bereichen – Aus-, Fort- und Weiterbildung sowie

Der Bundesverband Wissensbilanzierung unterstützt künftig Wis-

Anwendung der Methode – zu gewährleisten« erklärt Prof.

sensbilanz-Anwender und Interessierte bei der qualitätsgetreuen

Dr.-Ing. Kai Mertins, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer

Anwendung der Methode. Der Verband will die Weiterentwicklung

IPK und Präsident des BVWB.

der Methode sicherstellen und die Vernetzung der WissensbilanzNutzer in ganz Deutschland verbessern.

Während der Förderung der Initiative »Fit für den Wissenswettbewerb« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) wurde die Wissensbilanz bereits als erfolgreiches

Ihr Ansprechpartner

Managementinstrument im deutschen Mittelstand verbreitet

Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins

und vielfach zur Anwendung gebracht. Die Wissensbilanz ist ein

Telefon: +49 30 39006-233

Instrument zur strukturierten Darstellung und Entwicklung des

kai.mertins@ipk.fraunhofer.de

Im Gespräch Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins über den BVWB Prof. Mertins, wie wird sich die Arbeit des BVBW gestalten?

Ziel des Bundesverbandes Wissensbilanzierung ist es, die Zusammenarbeit und den Erfahrungsaustausch der Mitglieder und Interessierten zu fördern sowie praxisnah über die Wissensbilanz zu informieren und zu beraten. Neben der Zusammenarbeit mit Hochschulen und wissenschaftlichen Einrichtungen wollen wir Interessen der Wissensbilanz Community gegenüber der Wirtschaft, Politik und Öffentlichkeit vertreten.

Wie sieht die Struktur des Verbandes aus?

Der Verband besteht aus dem Vorstand, der Mitgliederver-

Welchen Nutzen habe ich davon, Mitglied im Bundesverband

sammlung und einem Beirat. Der Vorstand besteht aus sieben

Wissensbilanzierung zu werden?

Mitgliedern, u. a. dem Vorsitzenden, dem stellvertretenden

Neben den Weiterbildungs- und Schulungsprogrammen werden

Vorsitzenden und dem Finanzvorstand, und wird für die Dauer

die Mitglieder bei der Durchführung der Methode unterstützt.

von drei Jahren gewählt. Der Beirat berät und unterstützt den

Es wird Fachansprechpartner für alle Themen rund um die Wissens-

Verband im Rahmen seines Satzungszwecks.

bilanzierung geben, die für Fragen der Mitglieder zur Verfügung stehen. Der Verband unterstützt neben den genannten Veranstal-

Wie kann ich Mitglied werden und an wen wende ich mich?

tungen die Mitglieder bei der Akquise potenzieller Kunden

Alle Unternehmen, Wissenschaftler, Wissensbilanz-Anwender

durch eine einheitliche Öffentlichkeitsarbeit. Gleichzeitig haben

und Moderatoren sind herzlich eingeladen, sich im BVWB einzu-

die Mitglieder jederzeit Zugriff auf alle aktuellen Informationen

bringen. Aufnahmeanträge für Mitglieder oder Fördermitglieder

und Materialien.

finden sie auf unserer Webseite www.bvwb.org

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Ereignisse und Termine

Nachhaltig produzieren Finnische Delegation zu Gast beim neuen SFB 1026 Eine Delegation aus Vertretern des finnischen Umweltministeriums,

sich die 24 Gäste insbesondere für die wissenschaftliche Einschät-

des finnischen Wirtschaftsministeriums sowie der Energieagentur

zung spezifischer Zukunftstechnologien sowie die notwendige glo-

Motiva und weiteren hochrangigen Akteuren der finnischen Nach-

bale Neuausrichtung sozio-ökonomischer Beziehungen für nachhal-

haltigkeitspolitik besuchte am 24. Mai den Sonderforschungs-

tige Wertschöpfungsnetze. SFB-Geschäftsführer Randy McFarland

bereich (SFB) 1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping Global

führte die Besucher in die Forschungsfelder des SFB ein und

Value Creation«. Auf ihrer von der deutsch-finnischen Handels-

diskutierte mit ihnen moderne Ansätze für eine zukunftstaugliche

kammer organisierten Bildungsreise zum Thema »Ressourceneffizi-

Produktion. Bei einer anschließenden Versuchsfeldbesichtigung

enz« suchte sie am IWF der TU Berlin nach Anregungen für eine

konnten die Gäste Beispiele für nachhaltige Produktionstechnik

nachhaltigere Produktionstechnik für ihr Land. Dabei interessierten

live erleben.

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Randy McFarland Telefon: +49 30 314-27887 info@sustainable-manufacturing.net

Wo werden wir in Zukunft arbeiten?

12. Lange Nacht der Wissenschaften

Wie wird sie aussehen, die »Fabrik der Zukunft«? Was kann sie alles? Und wie weit sind wir noch von ihr entfernt? Während der 12. Langen Nacht der Wissenschaften in Berlin und Potsdam öffnete das PTZ am 2. Juni seine Türen und bot den Besuchern auch erstmals die Gelegenheit, das Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik zu besichtigen. An insgesamt 29 Stationen zeigten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Fraunhofer IPK und dem IWF der TU Berlin, wie Kickerfiguren hergestellt werden, wie man Solartechnik schlau nutzt oder wozu Roboter in der Lage sind. 978 Gäste jeden Alters lockte die Veranstaltung an.

Besonderes Highlight waren die vor Ort wasserstrahlgeschnittenen Berliner Bären, die anschließend mit nach Hause genommen werden konnten. Großer Beliebtheit erfreuten sich aber auch das Gewinnspiel, das vor allem die jüngsten Besucher von Station zu Station leitete, und eine engelsgleiche Stelzenläuferin, die im Versuchsfeld für eine futuristische Atmosphäre sorgte.

Ihr Ansprechpartner Steffen Pospischil Telefon: +49 30 39006-140 steffen.pospischil@ipk.fraunhofer.de

Die bezaubernde Beatrice verführte die Besucher der Langen Nacht dazu, an unserem Gewinnspiel teilzunehmen.

FUTUR 2/2012

Fraunhofer im Fußballfieber IPK Mean Machine mit Kampf- und Teamgeist Mitten im EM-Fußballfieber wurden auch bei Fraunhofer Tore geschossen: Am 16. Juni fand nach zwei Jahren Pause endlich wieder das Fraunhofer Fußballturnier statt. Ausgerichtet wurde das Turnier vom Fraunhofer HHI in Berlin, das sich über einen neuen Teilnehmerrekord freuen konnte: 31 Institutsmannschaften aus ganz Deutschland gingen an den Start und kämpften um den begehrten Fraunhofer-Wanderpokal. Um auch früh ausgeschiedenen Teams die Chance zu geben möglichst lange mitspielen zu können, wurden alle 31 Plätze ausgespielt. So spielten sich die knapp 400 angereisten Spieler durch insgesamt 148 Spiele à 10 Minuten. Die Mannschaft des Fraunhofer IPK hatte sich den Respekt einflößenden Namen »IPK Mean Machine« zugelegt und beeindruckte mit ihrem Können nicht wenige Teams der Gruppe A in der Vorrunde. Trotz ihres Sieges über die »HHI-Kickers«, die in der Gesamtwertung später auf Platz 2 landeten, reichte es am Ende nur für den 16. Platz. Turniergewinner nach einem spannenden Tag voller Spaß und Sportsgeist wurden die »12 Freunde« aus dem Institutszentrum Birlinghoven in Sankt Augustin, die somit auch das nächste Turnier ausrichten werden. Wir freuen uns auf die Revanche!

Maria Spiering mit vollem Einsatz für das Team.

Die »IPK Mean Machine«: Hintere Reihe (v.l.n.r.): Johannes Mankiewicz, Christian Mohnke, Christian Franz, Michael Breyer, Sascha Reinkober, Sophie Duschel Vordere Reihe (v.l.n.r.): Norbert Paciorek, Peter Polczyk, Phillip Kühne, Maria Spiering

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Ereignisse und Termine

Technologietransfer international Fraunhofer IPK berät SENAI Brasilien »Auf nach Südamerika« heißt es künftig für die Ingenieure des Fraunhofer IPK. Am 21. Juni unterzeichnete das Institut einen Kooperationsvertrag in Höhe von 2,5 Millionen Reais (ca. 1 Million €) mit dem Nationalen Dienst für industrielle Ausbildung Brasiliens, SENAI. Es wird SENAI in den nächsten Jahren beim Aufbau von 23 Forschungsinstituten vor Ort unterstützen. Das Fraunhofer IPK erarbeitet Businesspläne für das nationale Management der geplanten SENAI-Institute und stellt Management-Lösungen für sechs bereits bestehende SENAI-Einrichtungen sowie für zwei neue Forschungsinstitute bereit, die sich u. a. mit Produktionsautomatisierung, Mikrobearbeitung und Alternativen Energien befassen.

Prof. Eckart Uhlmann, Leiter des Fraunhofer IPK, und Rafael Lucchesi, Direktor Bildung und Technologie, SENAI Brasilien, unterzeichnen den Vertrag.

Die Mittel für das Projekt stellen die brasilianische Entwicklungsbank BNDES sowie SENAI Brasilien selbst zur Verfügung. Damit soll über die 23 geplanten Institute hinaus auch der Aufbau von 38 Technischen Hochschulen, 53 Ausbildungszentren sowie 81 mobilen Aus-

Ihr Ansprechpartner

bildungseinrichtungen gefördert werden. Ziel ist es, qualifizierte

David Domingos

Ausbildungsangebote zur Verfügung zu stellen, um die angewandte

Telefon: +49 30 39006-413

Forschung und somit die Innovation in Brasilien voranzutreiben.

david.domingos@ipk.fraunhofer.de

Sicherheitstechnologien für Europa Fraunhofer IPK in Prag Am 15. Mai folgten Mitarbeiter der Abteilung Sicherheitstechnik am Fraunhofer IPK unter Leitung von Dr. Bertram Nickolay einer Einladung in den Senat der Tschechischen Republik. Gemeinsam mit den Partnern von SAP, Infokom und dem Historischen Archiv der Stadt Köln gestalteten die Experten des IPK für mehr als 70 interessierte Zuhörer aus verschiedenen Bereichen der tschechischen Wirtschaft sowie unterschiedlichen Behörden zwei Workshops. Vorträge zu »Neuartigen Identifikationstechnologien«

Dr. Bertram Nickolay spricht vor dem Senat der Tschechischen Republik.

stießen vor allem bei Polizeibehörden und Vertretern der Nachrichtendienste auf großes Interesse. Eher im Bereich der Kultur bewegte sich der zweite Workshop mit dem Titel »Rekonstruktionstechnologie für die Wiederherstellung zerstörter und beschä-

Ihr Ansprechpartner

digter kultureller Güter«. Zu den Gästen zählten neben zahlreichen

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

Senatoren aus Tschechien auch der Bundestagsabgeordnete

Telefon: +49 30 39006-201

Klaus-Peter Willsch sowie Vertreter der Fraunhofer-Gesellschaft.

bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

FUTUR 2/2012

Termine Mehr Können – Veranstaltungen 2012

Zur Wissenschaft gehört die Wissenschaftskommunikation.

Unsere Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Tagungen und

14. September 2012

Schlesinger-Preis-Verleihung

21. September 2012

Technologietag Automobilproduktion

21. September 2012

Seminar: Strategisches und operatives Wissensmanagement

26. September 2012

Workshop: Komplexität managen

27. September 2012

2. Berliner Requirements Engineering Symposium

22.-23. Oktober 2012

Einsteigerkurs Geschäftsprozessmanagement

25. Oktober 2012

Workshop: Anwendungsnahe Schweißsimulation

in Seminaren. Wo und wann Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.

TIPP Technologietag »Automobilproduktion« am 21. September 2012

Der Fokus des Technologietages am Fraunhofer IPK liegt auf Schlüs-

fähigkeit durch anwendungsspezifische Detail- und Systemlösungen.

seltechnologien für eine nachhaltige Automobilproduktion.

Aktuelle Trends und Entwicklungen werden in Kurzvorträgen und

Thematische Schwerpunkte sind aktuelle Entwicklungen von Pro-

an den Maschinen im Versuchsfeld vorgestellt. Der Technologietag

duktions- und Fertigungstechnologien sowie der erforderlichen

wendet sich an Führungskräfte und Fachleute der Automobil-

Maschinen- und Steuerungstechnik zur Herstellung von Leichtbau-

und Zulieferindustrie, die sich über Verfahren und Problemlösungen

strukturen und Motorenkomponenten unter Berücksichtigung

informieren möchten und bietet die Gelegenheit zum Erfah-

von Ressourcen- und Materialeffizienz sowie von ökonomischen

rungsaustausch und zur Diskussion konkreter Fragestellungen

Aspekten. Ziel ist die langfristige Verbesserung der Wettbewerbs-

und Bedarfe.

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

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Kurzprofil

Produktionstechnisches Zentrum (PTZ) Berlin Das Produktionstechnische Zentrum PTZ Berlin umfasst das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb IWF der Technischen Univer­sität Berlin und das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Kons­ truktionstechnik IPK. Im PTZ werden Methoden und Technologien für das Management, die Produktentwicklung, den Produktionsprozess und die Gestaltung industrieller Fabrikbetriebe erarbeitet. Zudem erschließen wir auf Grundlage unseres fundierten Know-hows neue Anwendungen in zukunftsträchtigen Gebieten wie der Sicherheits-, Verkehrs- und Medizin­ technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eigenen Beiträgen zur anwendungs­ orientierten Grundlagenforschung neue Technologien in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das PTZ überführt die im Rahmen von Forschungsprojekten erzielten Basisinnova­ tionen gemeinsam mit Industriepartnern in funktionsfähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der Produktidee über die Produktentwicklung und die Fertigung bis hin zur Wiederverwertung mit von uns entwickelten oder verbesserten Methoden und Verfahren.

Hierzu gehört auch die Konzipierung von Produktionsmitteln, deren Integration in

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins Telefon +49 30 39006-233, -234 kai.mertins@ipk.fraunhofer.de Virtuelle Produktentstehung, Industrielle Informationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark Telefon +49 30 39006-243 rainer.stark@ipk.fraunhofer.de Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-101 eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IPK) Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Telefon +49 30 8104-1550 michael.rethmeier@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IWF) Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (komm.)

Telefon +49 30 314-25415 rainer.stark@tu-berlin.de

den Prozesse im Unternehmen.

AdvanCer Hochleistungskeramik Tiago Borsoi Klein M.Sc. Telefon +49 30 39006-154 tiago.borsoi.klein@ipk.fraunhofer.de Reinigungstechnik Dipl.-Ing. Martin Bilz Telefon +49 30 39006-147 martin.bilz@ipk.fraunhofer.de Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Arbeitskreise Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe Fiona Sammler, M.Eng.Sc. Telefon +49 30 314-21791 fiona.sammler@iwf.tu-berlin.de Keramikbearbeitung Dipl.-Ing. Florian Heitmüller Telefon +49 30 314-23624 heitmueller@iwf.tu-berlin.de

Automatisierungstechnik, Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-181 joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

Trockeneisstrahlen Dipl.-Ing. Martin Bilz Telefon +49 30 39006-147 martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Telefon +49 30 314-22014 guenther.seliger@mf.tu-berlin.de

Mikroproduktionstechnik Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de

Qualitätsmanagement, Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Telefon +49 30 39006-118 roland.jochem@ipk.fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen) Dipl.-Ing. Christoph König Telefon +49 30 314-23568 ckoenig@iwf.tu-berlin.de

Medizintechnik Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Telefon +49 30 39006-120 erwin.keeve@ipk.fraunhofer.de

Kompetenzzentren

komplexe Produktionsanlagen sowie die Innovation aller planenden und steuern-

Fraunhofer-Allianzen

FraunhoferInnovationscluster Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) in Energie und Verkehr Dipl.-Ing. Markus Röhner Telefon +49 30 39006-279 markus.roehner@ipk.fraunhofer.de Sichere Identität Dipl.-Phys. Thorsten Sy Telefon +49 30 39006-282 thorsten.sy@ipk.fraunhofer.de

Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik (AMP) Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de Benchmarking Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon +49 30 39006-168 holger.kohl@ipk.fraunhofer.de Elektromobilität Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2012 Claudia Engel Telefon +49 30 39006-238 claudia.engel@ipk.fraunhofer.de Methods-Time Measurement Dipl.-Ing. Aleksandra Postawa Telefon +49 30 314-26866 postawa@mf.tu-berlin.de Modellierung technologischer und logistischer Prozesse in Forschung und Lehre Dipl.-Ing. Sylianos Chiotellis M.Sc. Telefon +49 30 314-23547 skernb@mf.tu-berlin.de PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de Rapid Prototyping Dipl.-Ing. (FH) Kamilla Urban Telefon +49 30 39006-107 kamilla.urban@ipk.fraunhofer.de Simulation Dipl.-Ing. Pavel Gocev Telefon +49 30 39006-170 pavel.gocev@ipk.fraunhofer.de Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de Szenarien für die Produktentwicklung und Fabrikplanung Dipl.-Ing. Marco Eisenberg Telefon +49 30 314-25549 meisenberg@mf.tu-berlin.de Virtual Reality Solution Center (VRSC) Dr.-Ing. Johann Habakuk Israel Telefon +49 30 39006-109 johann.habakuk.israel@ipk.fraunhofer.de Wiederverwendung von Betriebsmitteln Dipl.-Ing. Timo Fleschutz Telefon +49 30 314-22404 tfleschutz@mf.tu-berlin.de Wissensmanagement Dr.-Ing. Dipl.-Psych. Ina Kohl Telefon +49 30 39006-264 ina.kohl@ipk.fraunhofer.de Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP) Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de