Futur 3/2015 E³-Produktion

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

E3-Produktion

Umwelt- und Klimaschutz im Blick Weniger Energie, mehr Leistung

Emissionsneutrale Fabrik

Mit Robotern effizient produzieren

Inhalt Impressum FUTUR 3/2015 17. Jahrgang ISSN 1438-1125

Herausgeber Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Mitherausgeber Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

F­ raunhofer -Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin Chefredaktion Steffen Pospischil Redaktion Ruth Asan Claudia Engel Corinna Fischer Helen Stoffel Satz und Layout Ismaël Sanou 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

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Direkt und sicher – neuartige Kinematiken für die Mensch-Roboter-Kooperation

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Nutzen und Aufwand im Einklang – ressourcenoptimiertes Produktdesign

08

Umwelt- und Klimaschutz im Blick – emissionsneutrale Fabrik

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Weniger Energie, mehr Leistung – mit Robotern effizient produzieren

12

Temperaturen im Griff – optische Unterstützung für Zerspanprozesse

14

Gut kombiniert – Bohrlochfräsen von faserverstärkten Kunststoffen

16

Vom Produkt- zum Lösungsanbieter – neues Beratungskonzept für Hersteller

18

Strom aus dem Tunnel – alternatives Konzept für die Netzinfrastruktur

20

eVisa – Sicherheit für elektronische Dokumente

21

Partnerunternehmen: Industrylight

22

Laborporträt: E3 – Virtuelle Demonstratorplattform

23

Ereignisse und Termine

32

PTZ im Überblick

Herstellung Ruksaldruck GmbH + Co. KG Fotos Carl Zeiss Industrielle Messtechnik: 31 Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek – Niedersächsische Landesbibliothek: 28 ILC Factory: 21 National Instruments: 12 (Bilder in der Grafik) Uwe Schlick / PIXELIO: 18 VDMA / Reinhard Pätz: 29

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

Belegexemplare werden erbeten.

FUTUR 3/2015

Editorial Liebe Leserinnen, liebe Leser,

knappe und teure Rohstoffe, steigende Energiepreise, Klimaschutz und demografischer Wandel – die industrielle Produktion steht vor großen Herausforderungen.

Mit dem Leitprojekt »E3-Produktion« legen ­Fraunhofer-Forscher unter der Maxime »Effizient, Emissionsarm, Einbindung des Menschen« wichtige Grundlagen für eine nachhaltige Fabrikation. Ziel der Wissen-

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

schaftlerInnen aus zwölf Instituten ist es, mit der Entwicklung neuer Maschinen, Techno-

Ressourcennetzwerken und Optimierung

logien und Prozesse Energie und Ressour-

des Gesamtsystems genutzt. Welche Mög-

cen einzusparen, einen emissionsneutra-

lichkeiten die Ergebnisse unserer Forschung

len Fabrik­betrieb zu gewährleisten und die

für eine durchgängige digitale Unterstüt-

integrative Rolle des Menschen in der Pro-

zung des ressourceneffizienten Designs von

duktion neu zu bewerten. Mit dabei ist das

Produkten und die nachhaltige Planung von

Fraunhofer IPK – mit welchen Themen, das

Produktionssystemen bieten, zeigen wir in

erfahren Sie in unserer neuen FUTUR.

unserer virtuellen Demonstratorplattform, die wir Ihnen in unserem Laborporträt

Ein Ziel unserer FuE-Arbeiten im Leitprojekt

vorstellen.

ist es, ökonomische und ökologische Anforderungen an die Herstellung von Produkten

Angesichts neuer Technologien und Arbeits-

in Einklang zu bringen. Dafür entwickeln wir

prozesse sowie sich stetig verkürzender Inno-

ein Konzept zur prospektiven Integration der

vationszyklen steht nichtzuletzt eine bessere

Ressourceneffizienz in das Produktdesign

Einbindung der Mitarbeiter in die Produk-

und schaffen so die Voraussetzungen dafür,

tion im Zentrum unserer FuE-Aktivitäten.

dass EntwicklungsingenieurInnen frühzeitig

Gemeinsam mit den ­Fraunhofer-Instituten

verschiedene Konstruktionsalternativen ver-

IPA und IFF entwickeln wir deshalb Hilfs-

gleichen und die beste, effizienteste Lösung

mittel und neue Anlagentechnik zur ergo-

auswählen können.

nomischen Unterstützung des Menschen im Produktionsumfeld. Dazu gehören neuartige,

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWU in

leichte und ausbalancierte Kinematiken mit

Chemnitz erarbeiten unsere ExpertInnen

intrinsisch sicheren Antrieben, die wir für

außerdem Methoden und Lösungen für

eine direkte und sichere Mensch-Roboter-

das Design und den Betrieb von energie-

Kooperation erforschen.

und ressourcenadaptiven Produktionssystemen. In unserer aktuellen Ausgabe stellen

Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre.

wir Ihnen ein integriertes Unternehmens­ modell vor, das als Grundlage zur Erfas-

Ihr

sung und Darstellung von Verbräuchen in einer aus dem Prozessmodell abgeleiteten Planungs- und Steuerungsumgebung dient.

Die Produktions- und Infrastruktursysteme einer Fabrik werden hier zur dezentralen und selbstorganisierten Koordination von

Eckart Uhlmann

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4

Forschung und Entwicklung

E3-Produktion

Direkt und sicher Neuartige Kinematiken für die Mensch-Roboter-Kooperation Roboter, die in der automatisierten Produktion physisch mit dem Mensch interagieren, sind heute keine Seltenheit mehr. Sie übernehmen monotone Tätigkeiten oder unterstützen bei der Handhabung schwerer Objekte. In der Praxis fallen aber viele Defizite der herkömmlichen Systeme auf: Individuelle Benutzereinstellungen sind nicht möglich, die Bedienung und Programmierung ist oft kompliziert und die Sicherheit und ergonomische Gestaltung der Arbeitsplätze ungenügend. Das liegt u. a. daran, dass bisherige interaktive Roboter meist eine Umgestaltung und Ausarbeitung vorhandener klassischer Industrieroboter sind – und damit nicht reif genug für die echte physische Interaktion mit dem Mensch. Für eine direkte und sichere Mensch-Roboter-Kooperation werden am Fraunhofer IPK deshalb neuartige, leichte und ausbalancierte Kinematiken mit intrinsisch sicheren Antrieben prototypisch erforscht und entwickelt.

Den Menschen mit seinen Erfahrungen und seinem Potenzial, Innovationen zu schaffen, wieder stärker in die Produktion zu integrieren, ist ein Ziel des Fraunhofer Leitprojekts E3-Produktion. Die Vision: Mit Hilfe von Informationstechnologien und produktionsangepassten Endgeräten können Menschen bedarfsorientiert Steuerungsroutinen aus übergeordneten Datenbasen erstellen und mit Assistenzsystemen flexibel in automatisierte Produktionsabläufe eingreifen. Forscher am Fraunhofer IPK entwickeln deshalb im Rahmen des Leitprojekts ein neues kooperatives Robotersystem, das mehr Sicherheit und Flexibilität in der Zusammenarbeit mit dem Menschen verspricht.

►►Beispiel Automobilindustrie

Kooperative Roboter – verschiedene Entwicklungsrichtungen

In keiner anderen Branche sind weltweit mehr Industrieroboter im Einsatz als in der

zengefühl und der Fähigkeit, sich schnell an

Arbeiter körperlich anstrengende Tätigkeiten

Automobilindustrie. Allein in Deutschland

veränderte Umgebungsbedingungen anzu-

ab, überlassen ihm jedoch die volle Bewe-

sind hier mehr als die Hälfte der bundes-

passen. Überall dort, wo die Vollautomati-

gungskontrolle. Das Ergebnis sind Automa-

weit installierten Roboter in Betrieb. Vor

sierung an ihre Grenzen stößt, entfaltet des-

tisierungssysteme geringerer Komplexität,

allem im Karosseriebau übernehmen sie

halb die humanzentrierte Automatisierung

die eine schnelle Einarbeitung und kosten-

unterschiedliche Schweißarbeiten sowie

ihr Potenzial.

günstige, flexible Gesamtsystemlösungen

Montage- und Handhabungstätigkeiten.

ermöglichen.

Moderne Industrieroboter zeichnen sich

Kooperative Roboter, kurz KOBOTs, wie sie

dabei durch Präzision, Schnelligkeit und eine

seit mehreren Jahren am Fraunhofer IPK ent-

►►Gemeinsam besser

hohe Leistungsfähigkeit aus. Trotzdem sind

wickelt werden, bilden menschliche Fähig-

Das große Plus der KOBOTs ist ihr Syner-

menschliche Werker ihnen nach wie vor auf

keiten nicht nach, sondern unterstützen sie

gieeffekt: Sie verstärken die Leistung des

zwei Gebieten überlegen: beim Fingerspit-

optimal. Sie nehmen dem menschlichen

Menschen, indem sie die Leistung, Genau-

FUTUR 3/2015

Neuartige KOBOT-Kinematiken

igkeit und Flexibilität von konventionellen

►►Neue Kinematik

getestet werden. Parallel untersuchen die

Robotern mit der Geschicklichkeit, Intelli-

Hier setzen die Fraunhofer-Experten mit

Wissenschaftler im Rahmen des vom

genz und Erfahrung des Menschen kombi-

ihrem neuen kooperativen Robotersystem

Bundesministerium für Bildung und For-

nieren. Darüber hinaus helfen sie, einseitige

an: Es ist intrinsisch, also aus sich heraus,

schung (BMBF) geförderten Projekts

Muskel- und Gelenkbelastungen des Bedie-

sicher, einfach und intuitiv zu bedienen

»Kobot­AERGO« den Einsatz von KOBOTs in

ners zu vermeiden. Aufgrund solcher Vor-

und passt sich individuell an verschiedene

der Panorama­dach-Montage bei Volks-

teile stoßen KOBOTs in jüngster Zeit nicht

Bediener an. Die speziell dafür entwickelte

wagen.

nur in der Automobilindustrie, sondern auch

Kinematik zeichnet sich durch ein Leicht-

in anderen Branchen, die Handhabungssys-

bau-Design aus, bei dem alle Antriebe und

Autoren: Dr. Dragoljub Surdilovic,

teme einsetzen, auf reges Interesse.

Gegengewichte an der Portalkonstruk-

Jelena Radojicic, Philipp Heyne

tion angebracht sind. Im Fall eines Ausfalls Eine Herausforderung dabei ist und bleibt

kommt so das ganze System sicher in die

der enge Kontakt zwischen Mensch und

obere Ruheposition und verbleibt dort. Ach-

Maschine. Damit Bediener und KOBOT in

sen mit intrinsisch sicheren Hybrid-Antrie-

einem gemeinsamen Arbeitsraum ohne

ben gewährleisten außerdem eine gleich-

Schutzzaun miteinander agieren können,

zeitige Überwachung und Regelung der

sind zusätzliche Sensoren erforderlich, die

Robotergeschwindigkeiten und -momente

zum Beispiel die Bewegungsgeschwindigkeit

und vermeiden so schnelle, unkontrollierte

des KOBOTs und seinen Abstand zum Men-

Bewegungen. Das wiederum minimiert die

schen überwachen. Sicherheitsstandards

Verletzungsgefahr für den Menschen.

wie die ISO-10218 verlangen darüber hinaus Der erste Prototyp der neuen KOBOT-Kine-

Ihr Ansprechpartner

elle Führung von KOBOTs sowie zusätzliche

matik wird Anfang 2016 am Fraunhofer IPK

Dr. Dragoljub Surdilovic

Funktionen, die die Kräfte und mechanische

aufgebaut und in einem praxisnahen Szena-

Telefon: +49 30 39006-172

Leistung des Roboters begrenzen.

rio für die Montage von Fahrzeugsitzen

dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

neue Schnittstellen für eine sichere manu-

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6

Forschung und Entwicklung

E3-Produktion

Nutzen und Aufwand im Einklang Ressourcenoptimiertes Produktdesign Ein Ziel des Fraunhofer-Leitprojekts »E³-Produktion« ist es, ökonomische und ökologische Anforderungen an die Herstellung von Produkten in Einklang zu bringen. Dafür entwickeln Wissenschaftler am Fraunhofer IPK ein Konzept zur prospektiven Integration der Ressourceneffizienz in das Produktdesign. Darin kombinieren sie Methoden des entwicklungsbegleitenden Produktdatenmanagements und der Ökobilanzierung und schaffen die Voraussetzungen dafür, dass Entwicklungsingenieure teilautomatisiert verschiedene Konstruktionsalternativen vergleichen und die beste, effizienteste Lösung auswählen können.

►►Ressourcen­effizienz früh planen Knappe Ressourcen, klimatische Veränderungen und Bevölkerungswachstum bilden zentrale Herausforderungen für die moderne Industrieproduktion. Vor allem ressourcen- und energieintensive Unternehmen sehen sich mit einer wachsenden Zahl von Auflagen, Kosten und strukturellen Anpassungen konfrontiert. Verstärkt wird dieser Effekt durch ein wachsendes Kundenbewusstsein hinsichtlich der Nachhaltigkeit von Produkten und damit verbundener Dienstleistungen. Eine zusätzliche Berücksichtigung ökologischer Kriterien kann jedoch zu Zielkonflikten in Unternehmen

Bereits vorhandene Ansätze,

führen. Hier kommt das Fraunhofer-Kon-

die dieses Problem behandeln, sind in den meisten Fällen unzureichend in

zept der Ressourceneffizienz ins Spiel, das Nutzen und Aufwand ins Verhältnis setzt – und zwar schon in den frühen Phasen der

►►Ressourcenschonende Produkte effizient gestalten

den Ingenieursarbeitsplatz – insbesondere in die CAx/PLM-Systemwelt – integriert.

Produktentwicklung.

Prospektive Gestaltungsrichtlinien wie die

Dadurch lassen sie sich im straffen Tagesge-

Ökodesign-Norm ISO 14006 erweisen sich

schäft nur schwer umsetzen. Zudem erfor-

Hintergrund ist die Tatsache, dass Desig-

oftmals als zu generisch, um in konkreten

dern Methoden wie das Life Cycle Assess-

ner und Entwickler mit ihren Entscheidun-

Bewertungs-, Vergleichs- und Entschei-

ment ein ausgeprägtes Expertenwissen, das

gen sowohl den Nutzen eines Produkts, als

dungssituationen die Auswahl der ressour-

zumeist in Fachabteilungen gebündelt ist.

auch dessen Ressourcenbedarf beeinflussen.

ceneffizienteren Option zu unterstützen.

Damit legen sie auch die Ressourceneffizi-

Existierende quantitative Ansätze, beispiels-

Hier setzen die Fraunhofer-Forscher mit

enz über den gesamten Produktlebenszyklus

weise das Life Cycle Assessment (LCA), wer-

ihrem Konzept zur prospektiven Integration

fest. Zielkonflikte können also besser adres-

den meist erst retrospektiv eingesetzt, wenn

der Ressourceneffizienz in das Produktde-

siert werden, wenn sie frühzeitig aufgezeigt

wesentliche Designentscheidungen bereits

sign an. Sie integrieren den Abwägungspro-

werden. Dafür bedarf es bereits in der kon-

getroffen wurden. Entwicklungsingenieure

zess direkt in den Arbeitsplatz von Entwick-

zeptionellen Gestaltung beziehungsweise

sollten jedoch die Möglichkeit haben, im

lungsingenieuren und unterstützen sie so

im frühen Entwurf des Produkts einer trans-

Vorhinein die Auswirkungen ihrer Entschei-

dabei, teilautomatisiert den Lösungsraum

parenten Abschätzung der Konsequenzen

dungen auf nachgelagerte Phasen des Pro-

für ein konkretes Design-Problem nach gel-

einzelner Designentscheidungen.

duktlebenszyklus vorauszusehen und Kon-

tenden Anforderungen einzuschränken.

struktionsvarianten zu vergleichen.

FUTUR 3/2015

►►Entscheidungshilfe für Entwickler

und zeitlich versetzt betriebene Analyse-

Für die Umsetzung ihres Konzepts verei-

und Synthesezyklen zusammengeführt oder

einem nachgelagerten Auswahlprozess wird

nen die Wissenschaftler zunächst die unter-

verkürzt werden.

die geschaffene Lösungsvielfalt systematisch

schiedlichen Systemwelten der Produktent-

Material und Fertigungsprozesse variiert. In

eingegrenzt, um bevorzugte Varianten zu

wicklung und der Umweltbewertung.

Die zweite Form der Umsetzung des Kon-

identifizieren und damit Rückschlüsse auf

Dabei machen sie sich zunutze, dass Pro-

zepts erfolgt auf methodischer Ebene. Das

die Konstruktion zu ziehen. Aufgrund der

duktentwickler heutzutage von moderns-

Fraunhofer IPK arbeitet dazu mit Umweltex-

Vielfalt der notwendigen Informationen

ten Product-Lifecycle-Management (PLM)

perten vom Fraunhofer IBP zusammen, um

werden im Sinne eines Expertensystems

Systemen unterstützt werden, die gleich-

beispielhaft ein Produkt zu entwerfen, das

produktspezifische Templates bereitgestellt.

zeitig eine umfassende Datenbasis über den

sowohl den technischen Anforderungen

Produktlebenszyklus bereitstellen. Diese

gerecht wird, als auch ökologisch verträglich

►►Vom Plastikbecher zur Turbinenschaufel

PLM-Systeme werden für das ressourcen-

ist. Das interdisziplinäre Team identifiziert

integrierte Produktdesign mit Systemen zur

dafür die wesentlichen Konstruktionspara-

Das Forschungsteam des Fraunhofer IPK hat

Umweltbewertung, beispielsweise der Öko-

meter und legt unterschiedliche Produktvari-

die Methodik zunächst induktiv am einfa-

bilanzierungssoftware »GaBi«, kombiniert.

anten entsprechend der technischen Anfor-

chen Beispiel eines Plastikbechers entwickelt

So können bisher voneinander unabhängig

derungen fest. Dabei werden insbesondere

und testet diese jetzt schrittweise an komplexeren Produkten. So untersucht es

Beispiel: Vergleichende LCA-Studie von Turbinenschaufel-Varianten

anhand einer Turbinenschaufel, inwiefern Geometrieentscheidungen im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden können.

Momentan fließen derartige Entscheidun-

Geometry:

gen ausschließlich über das Gewicht des

Material:

Bauteils in die Ressourceneffizienzbewer-

Manufacturing:

tung ein. Komplexere Wechselwirkungen mit der Nutzungsphase der Schaufel, wie

Impact contribution throughout the life cycle of the blade

Lebensdauer, werden bislang vernachlässigt.

90%

100%

Zudem wird anhand der Entwicklung eines

80%

90%

70%

80%

Spritzgusswerkzeuges untersucht, wie

% of impact category per activity

% of impact category per activity

Auswirkungen auf die Aerodynamik oder

Impact contribution throughout the life cycle of the blade

100%

60% 50%

40% 30% 20% 10%

unterschiedliche Baugruppen mit der Me-

GWP

70%

ADP

GWP

AP

ADP

50%

EP

AP

40%

ODP

EP

30%

HTP

ODP

60%

thode betrachtet werden können.

HTP

20% 10%

0% Material extraction and alloy production

Investment Usage (1 flight = 8hrs) 0% Casting Material extraction and Investment Casting alloy production

Usage (1 flight = 8hrs)

GWP Contribution of the material extraction and alloy production phase 1% 3%

5%

2%

GWP Contribution of the material extraction and alloy production phase 7% 2%

1%

7%

3% 5%

55% 27%

Nickel Chromium

Nickel

Aluminium

Chromium

Molybdenum

Aluminium

Niobium

Molybdenum

Titanium

Niobium

Electricity

Titanium

Ihr Ansprechpartner

Electricity

Tom Buchert

55%

27%

Telefon: +49 30 39006-358 tom.buchert@ipk-projekt.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

E3-Produktion

Umwelt- und Klimaschutz im Blick Emmissionsneutrale Fabrik Um die Stoffkreisläufe und das Energiemanagement von produzierenden Unternehmen zu optimieren, gibt es unterschiedlichste partielle Lösungen. Ihr Nachteil: Sie betrachten Unternehmen, Produktionssysteme und deren mögliche Wechselwirkungen nicht als Ganzes. Um das Ziel eines energetisch optimierten Designs und Betriebs von Fabriken und Produktionssystemen zu realisieren, entwickeln die Fraunhofer-Institute IPK und IWU Verfahren und technische Lösungen, die den Energie- und Ressourcenbedarf von Unternehmen ganzheitlich erfassen, angebotsorientiert planen und bedarfsorientiert steuern.

►►Energie- und ressourcenadaptive Produktionssysteme Für die dezentrale und selbstorganisierte Koordination von Ressourcennetzwerken sowie der Optimierung des Gesamtsystems werden im Projekt die Produktionsund Infrastruktursysteme in einem dafür erweiterten integrierten Unternehmensmodell abgebildet. Es erfasst Ressourcenund Energieverbräuche und fusioniert mit der aus dem Fertigungsprozess abgeleiteten Planungs- und Steuerungsumgebung.

Demonstrationsszenarien an den Standorten des Fraunhofer IPK in Berlin und des Fraunhofer IWU in Chemnitz veranschau-

Struktur des integrierten Unternehmensmodells

lichen diese Vision energie- und ressourEnergieangebote reagieren können. Ein Sen-

alisiert. Andererseits können im Sinne einer

sornetzwerk, das an ausgewählten Maschi-

energieoptimierten Produktion die Verläufe

►►Integriertes Unternehmensmodell

nen in den Versuchsfeldern des Fraunho-

der Maschinen aufgezeichnet sowie die

In einem Demonstrationsszenario wird ein

fer IPK in Berlin und des Fraunhofer IWU in

Betriebszustände, Peripherien und Kompo-

virtueller Dienstleister für die Einzelteil- und

Chemnitz implementiert ist, liefert die not-

nenten zugeordnet und mit Hinblick auf ihre

Kleinserienbearbeitung mittels integrierter

wendigen Echtzeitmessdaten. Ein cloud-

Energie- und Ressourceneffizienz analysiert

Unternehmensmodellierung in seinen Auf-

basiertes Datenmanagement stellt diese

werden. Zukünftig soll auf Grundlage der im

bau- und Ablaufstrukturen abgebildet. Zur

anschließend allen Nutzern zur Verfügung.

Rahmen des Projekts erstellten Algorithmen

cenadaptiver Produktionssysteme.

die Analyse automatisch generiert und der

Bearbeitung der Referenzwerkstücke werden die Fertigungstechnologien Urformen,

Die Sensordaten können einerseits in Ver-

Produktionsplanung zur Verfügung gestellt

knüpfung mit dem Unternehmensmodell

werden. Darüber hinaus ist die ganzheitliche

angewendet werden, um eine Planungs-

Betrachtung der Produktion angedacht, in

Dieses Geschäftsprozessmodell wird anschlie-

umgebung abzuleiten, die die Perfor-

der unter anderem die Maschinen unterei-

ßend um einzelne Ziele erweitert, die die

mance energieadaptiver Produktionssys-

nander kommunizieren und Informationen

Energie- und Ressourceneffizienz des Unter-

teme maschinen- und auftragsbezogen

austauschen können. Das ermöglicht über

nehmens adressieren. In der Modellierung

überwacht. Die Darstellung erfolgt mit-

die zeitliche Verschiebung von Aufträgen

sind Bewertungen und Kennzahlen für diese

hilfe der Methode der integrierten Unter-

oder die Streckung der Produktionszeiten

Parameter hinterlegt, auf deren Basis die

nehmensmodellierung (IUM) und wird mit

ein optimiertes Lastprofil der gesamten

adaptiven Produktionssysteme auf volatile

dem Prozessmodellierungstool Mo²Go visu-

Produktion.

Umformen und Zerspanen angewendet.

FUTUR 3/2015

Institutsübergreifende Interaktion

►►Datenbank für Energietechnologien

►►E3-Forschungsfabrik In der E³-Forschungsfabrik am Fraunhofer

Die adäquate Auswahl von Energietechnolo-

IWU wird der Betrieb solcher energie- und

gien zum Betrieb von Produktionssystemen

ressourcenadaptiver Produktionssysteme

erfolgt mithilfe einer Technologiedatenbank.

methodisch entwickelt. Dafür wird die Pro-

Sie systematisiert Technologien der alterna-

duktionsumgebung beschrieben und in

tiven Energieerzeugung und -speicherung

virtuelle Einheiten gegliedert, welche der

auf Grundlage verschiedener Parameter und

Definition und dem Design von Ressour-

deren Relevanz für den Einsatz der jewei-

cennetzwerken als geschlossene Ressour-

ligen Technologie in der Produktion. Die

cenkreisläufe dienen. In einem hybriden

Merkmale der Energietechnologien sind mit

Simulationsmodell werden diese Methoden

dem Produktionsumfeld durch dessen Ziele,

für eine angebotsorientierte Planung und

Randbedingungen und Eigenschaften ver-

bedarfsgerechte Steuerung getestet und

knüpft. Damit Energiequellen und -speicher

weiterentwickelt.

erfolgreich integriert werden, gilt es gleichwohl Anpassungen in der Produktionsinfra-

Des Weiteren ist die Entwicklung eines Ener-

struktur und den Geschäftsprozessen vorzu-

giepasses, der auf einem instituts-, techno-

nehmen. Dafür müssen einerseits Struktur

logie- und maschinenübergreifenden ener-

und Abläufe von Unternehmen betrachtet,

getischen Vergleich von Referenzwerkstücken

andererseits geeignete Energietechnolo-

basiert, geplant. Damit soll perspektivisch

gien modelliert werden. Ergänzt durch die

eine energetische Beurteilung von energie-

bereits beschriebene integrierte Unterneh-

und ressourcenadaptiven Produktionssyste-

mensmodellierung und durch die Nutzung

men durchgeführt werden können.

der Erkenntnisse aus der Geschäftsprozess­ analyse wird so eine Auswahl geeigneter Technologien ermöglicht. Daraufhin folgt ein erstmaliges Design beziehungsweise nachhaltiges Reengineering des Produktionssystems des Unternehmens, das

Ihr Ansprechpartner

erkannte Potenziale durch eine gezielte Ver-

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

änderung der Produktions­infrastruktur und

Telefon: +49 30 39006-121

der Geschäftsprozesse nutzt.

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung

Produktion

Weniger Energie, mehr Leistung Mit Robotern effizient produzieren Kostenintensive Fräsmaschinen in industriellen Produktionsstraßen könnten in Zukunft durch Industrieroboter entlastet werden, so die Einschätzung von Forschern am Fraunhofer IPK. Sie analysierten das Potenzial des robotergeführten Fräsens im Hinblick auf die Genauigkeit und Steifigkeit, aber auch die Energie­ effizienz von Industrierobotersystemen unter verschiedensten Randbedingungen.

Um zu überprüfen, ob neben den geringeren Maschinenstundensätzen auch eine ressourceneffiziente Produktion gewährleistet ist, haben sie im Rahmen einer Energiebilanz anwendungsspezifische Schnittparameter sowie Maßnahmen für den energie­optimalen Einsatz von Robotern in der Fräsbearbeitung ermittelt. Ihr Ziel: eine energieoptimale Bahnplanung bereits in CAM-Systemen zu ermöglichen und perspektivisch Industrierobotersysteme in Energiemanagementsysteme zu implementieren. mechanische Fertigung flexibler werden und der Kostendruck auf die produzierenden Unternehmen wächst.

Dies ist nicht zuletzt der fortschreitenden Entwicklung der Robotertechnik in den letzten Jahren zuzuschreiben. Für den kosten- und energieeffizienten Einsatz eines Fräsrobotersystems in der industriellen Fertigung ist es nötig, die Leistungsaufnahme und somit auch den Energieverbrauch des Systems zu kennen. Um langfristig integrierte Energiemessungen online an praxis­ tauglichen Systemen durchzuführen, ist die Auslegung und Gestaltung von kompakten und robusten Messketten von entscheidender Bedeutung. Wissenschaftler am Fraunhofer IPK haben deshalb einen Messaufbau entwickelt, der die Leistungsaufnahme von fräsenden Industrierobotern direkt im Prozess bestimmen kann.

Fertigung des Testbauteils

►►Peripherie sorgt für hohen Energieverbrauch

Aufgrund des weltweit steigenden Energie-

bearbeitung. Industrieroboter stellen auf-

verbrauchs sind Unternehmen zunehmend

grund ihrer vergleichsweise geringen Investi-

Im Zuge der Arbeiten am Fraunhofer IPK

dazu angehalten, eine ressourceneffiziente

tionskosten eine kostengünstige Alternative

wurde der Energieverbrauch an einem

und nachhaltige Produktion zu gewähr-

zu Werkzeugmaschinen dar. Bisher werden

KUKA 6-Achs-Knickarm-Roboter KR 60 HA

leisten. Eine Möglichkeit, dieser Herausfor-

sie hauptsächlich für Bearbeitungsaufgaben

und seinen Teilkomponenten bestimmt. Bei

derung gerecht zu werden, besteht in der

mit relativ groben Genauigkeitsanforderun-

der Untersuchung des Systems zeigte sich,

Verwendung von modernen und ressour-

gen oder im Prototypenbau eingesetzt. Die

dass die Peripheriegeräte des Bearbeitungs-

ceneffizienten Produktionstechnologien. Ein

Zukunft wird jedoch den Fräsrobotersys-

roboters den Energieverbrauch des Gesamt-

Beispiel hierfür ist die robotergeführte Fräs-

temen gehören, da Automatisierung und

systems im Vergleich zu einem reinen Hand-

FUTUR 3/2015

100 % 4500

4000

Technologieschrank 5,0 %

3500

Hauptluft 9,0 %

2500 P [W]

Robotersteuerung 10,0 %

3000

Kühlung aktiviert

2000

Elektrospindel 20,0 % Achsantriebe 12,0 % 11,0 % Kühlung 29,0 % Sankey-Diagramm

Achsantriebe 29 %

1500 11 % 1000

Elektrospindel Hauptluft

500

0

20 %

Achsantriebe Warten in Regelung

12 %

Technologieschrank betriebsbereit

9% 5% 10 % 0

100

200

300

Robotersteuerung betriebsbereit 400 t [s]

500

600

700

800

Leistungsaufnahme Robotersystem

habungsroboter deutlich erhöhen. Ähnlich

Der Wirkungsgrad des Systems wird durch

hinaus planen die Fraunhofer-Experten ein

wie bei einer Werkzeugmaschine macht die

sogenannte Luftschnitte ermittelt. Das Ver-

Monitoring-System, das eine Prognose-

Kühlung des Systems den größten Anteil

hältnis von zugeführter Leistung zu tatsächli-

Funktion sowie eine Echtzeit-Überwachung

am Gesamt­energieverbrauch aus. Insgesamt

cher Schnittleistung liegt bei durchschnittlich

der Energiedaten ermöglicht, und streben

verdoppelt sich die Leistungsaufnahme des

40 Prozent. Dieser Wert liegt über dem Wir-

die Integration von Fräsrobotersystemen in

Systems durch die zusätzlichen Peripherie-

kungsgrad von konventionellen Werkzeug-

bestehende Energiemanagementsysteme

geräte. Spitzenlasten der Peripheriegeräte

maschinen, der im Allgemeinen zwischen

an. Hierdurch können beispielsweise die Ein-

sorgen punktuell sogar für eine Vervierfa-

20 und 30 Prozent beträgt. Die Komplett-

satzzeiten des Systems, abhängig von der

chung der Grundlast.

bearbeitung eines Testbauteils als Simula-

Auslastung und den jeweiligen Stromprei-

tion einer industriellen Serienfertigung zeigt,

sen, optimal gewählt werden. Zudem soll-

►► Geringe Kosten, große Wirkung

dass die Energiekosten für die Fertigung

ten die Energieverbrauchsdaten stärker in

Der Energieverbrauch des Frässystems wird

auf dem Fräsrobotersystem lediglich circa

die Planungsphase einbezogen werden, um

im Bearbeitungsprozess gemessen. Dafür

drei Prozent der Gesamtkosten ausmachen.

beispielsweise eine energieoptimierte Bahn-

wurden verschiedene Schnittparameter-

Dies verdeutlicht den geringen Energiever-

planung, ähnlich wie bei einer Werkzeug-

kombinationen entwickelt und in mehreren

brauch des untersuchten Fräsrobotersystems

maschine, vornehmen zu können.

Testreihen hinsichtlich des Zeitspanvolumens

auch im Bearbeitungsprozess. Lediglich 39

und der Energieeffizienz untersucht. Hier-

Prozent der verbrauchten Energie sind auf

bei wurde beispielsweise festgestellt, dass

den Roboter zurückzuführen, während die

aufgrund der an einem Fräsrobotersystem

Peripheriegeräte die restlichen 61 Prozent

schwer zu implementierenden Kühlschmie-

verursachen.

rung lediglich geringe Zeitspanvolumina realisiert werden können. Diese sind um

►►Effizienter und produktiver

ein Vielfaches geringer als bei vergleich-

Die intensiven FuE-Arbeiten zur spanenden

baren Werkzeugmaschinen. Eingeschränkt

Bearbeitung mit Industrierobotern haben

nutzbare Prozessparameter verlängern die

dazu geführt, dass die statische und dyna-

Ihre Ansprechpartner

Prozesszeit und führen zu einer Erhöhung

mische Steifigkeit und somit auch die

Sascha Reinkober

des relativen Energieverbrauchs. Trotz län-

Genauigkeit von Industrierobotern signifi-

Telefon: +49 30 39006-326

gerer Prozesszeiten kann ein wirtschaftli-

kant gesteigert wurden. Damit einherge-

sascha.reinkober@ipk.fraunhofer.de

cher Betrieb von Fräsrobotersystemen über

hend können zukünftig höhere Zeitspanvo-

die niedrigeren Investitionskosten und

lumen realisiert werden. Dies führt

Tobias Hollerbach

einen geringeren Maschinenstundensatz

zwangsläufig zu einer Verbesserung der

Telefon: +49 30 39006-326

erreicht werden.

Energieeffizienz und Produktivität. Darüber

tobias.hollerbach@ipk.fraunhofer.de

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12

Forschung und Entwicklung

Produktion

Temperaturen im Griff Optische Unterstützung für Zerspanprozesse Die bei der Zerspanung entstehenden Temperaturen haben einen erheblichen Einfluss auf die Werkzeugstandzeit sowie die Bauteilqualität. Sie und ihre Wechselwirkungen mit anderen Parametern genau zu kennen, hilft den Zerspanprozess als Ganzes besser zu verstehen. Eine direkte Messung der Temperaturen im Prozess ist jedoch aufgrund des kontinuierlichen Spanablaufs über die Spanfläche des Werkzeugs nicht möglich. Modifikationen am Werkzeug für die Anbringung eines Temperatursensors sind hier unabdingbar. Am IWF der TU Berlin entwickelten Wissenschaftler deshalb einen Messaufbau mittels Thermografiekamera, der eine Temperaturmessung im unterbrochenen Schnitt unterstützt.

Bei der Zerspanung von metallischen Werk-

Bewertung des Prozesses notwendig, um

mittels Senkerodieren eingebracht werden.

stoffen entstehen aufgrund der wirkenden

Verschleißerscheinungen und Oberflächen-

Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass die

Zerspan- und Reibkräfte Normal- und Tan-

qualitäten detailliert erklären zu können.

Stabilität des Werkzeugs und in Folge des-

gentialspannungen in der primären und sekundären Spanbildungszone. Bei Werk-

sen der Zerspanprozess beeinflusst wird.

Eine Möglichkeit zur Temperaturerfassung

stoffen mit hohen Verformungsfestigkeiten

bieten beispielsweise Temperatursensoren

►►Thermografie-Messaufbau

wird die Trennung des Spans von stärkeren

wie Thermolelemente. Ihre Anwendung ist

Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung

Verformungen und steigenden Tempera-

jedoch mit Einschränkungen verbunden, die

der Zerspantemperaturen ist die optische

turen begleitet. Gleichzeitig werden wei-

beim Einsatz berücksichtigt werden müs-

Erfassung des Zerspanprozesses mithilfe der

tere plastische Verformungen und folglich

sen. So müssen die Temperatursensoren in

Thermografie-Messtechnik. Die Aufnahme

auch Temperaturen durch das Abgleiten des

unmittelbarer Nähe der Spanbildungszone

der Spanflächentemperatur beim Außen-

Spans über die Spanfläche in das Werkzeug

positioniert werden, um reale Prozess­

Längs-Runddrehen lässt sich nur durch einen

eingeleitet. Die Erfassung dieser Zerspan-

temperaturen zu messen. Dafür muss

unterbrochenen Schnitt realisieren, damit

temperaturen ist für das Verständnis und die

zunächst eine Bohrung in das Werkzeug

der Spanfluss über das Werkzeug unterbrochen wird und die Spanfläche optisch erfasst

Messaufbau zur Erfassung der Prozesstemperaturen beim Außen-Längs-Runddrehen (mit freundlicher Genehmigung von National Instruments)

werden kann.

Am IWF der TU Berlin wurde das Bauteil

NI USB-6251

daher mit einer in Vorschubrichtung liegenIRBIS® online & professional

den Längsnut versehen, sodass die Werkzeugschneide in dieser Nut freiliegt und von der Kamera erfasst werden kann. Aufgrund der geringen Messfrequenzen der Thermo-

Thermografiekamera der InfraTec GmbH NI BNC-2110

grafiekamera können die Werkzeugtemperaturen in der Werkstücknut jedoch nicht exakt erfasst werden. Deshalb wurde für die Temperaturmessung im Zerspanprozess ein Trigger realisiert, der eine verbes-

Triggerbox

serte Aufnahme der Spanflächentemperatur ermöglicht. Mithilfe eines induktiven Näherungsschalters und einem am WerkInduktiver Näherungsschalter

stück befestigten Geber kann der Auslösezeitpunkt der Thermografiekamera exakt auf die Werkstücknut ausgerichtet werden.

FUTUR 3/2015

Dies ermöglicht eine Bildaufnahme bei

zeugverschleiß ausgelösten Prozessinstabi-

änderten Spanbildung sowie der dadurch

jeder Werkstückumdrehung. Die verfüg-

lität ist der Kontakt zwischen Werkzeug und

besseren Wärmeabführung bzw. geringe-

bare Messfrequenz des Kamerasystems ist

Bauteil so beeinträchtigt, dass die Spanflä-

ren Verschleißausbildung am Werkzeug

hier dann nur von sekundärer Bedeutung.

chentemperatur kurzzeitig auf 375 °C abfällt.

erklärt werden. Jedoch sind die mittle-

Anschließend erhöht sich die Spanflächen-

ren Spanflächentemperaturen nach Über-

►►Hartbearbeitung im Test

temperatur bis zum Versuchsende wieder

schreiten von 9 Sekunden vergleichbar bzw.

Mit dem Messaufbau wurden anschließend

im Mittel auf circa 520 °C.

geringfügig höher als bei der niedrigeren

in Zerspanversuchen die Spanflächentempe-

Schnittgeschwindigkeit.

raturen bei der Hartbearbeitung ermittelt. Bei

Im Vergleich zum Versuch mit der Schnittge-

einer Schnittgeschwindigkeit von 60 m/min

schwindigkeit 60 m/min, zeigt das Ergebnis

Die Ergebnisse der Temperaturmessung

liegen die gemessenen Zerspantemperatu-

der Temperaturmessung bei einer Schnitt-

bei einer Schnittgeschwindigkeit von

ren zu Beginn des Prozesses bei circa 498 °C

geschwindigkeit von 90 m/min zu Beginn

120 m/min zeigen, dass zu Beginn die im

und erhöhen sich mit zunehmender Prozess-

eine geringere maximale Spanflächen-

Mittel höchsten Spanflächentemperaturen

zeit im Mittel bis auf rund 600 °C. Infolge

temperaturen bis zu einer Prozesszeit von

gemessen wurden. Bei Erreichen der Pro-

einer durch den fortschreitenden Werk-

rund 9 Sekunden. Dies kann mit der ver-

zesszeit von 8 Sekunden gleichen sich die Spanflächentemperaturen der Versuche mit

SP

Spanflächentemperatur T Spanflächentemperatur TSP

vc

vc = 60 m/min = 60 m/min vc = 90 v =m/min 90 m/min vc = 120 m/min 800 800 c

den Schnittgeschwindigkeiten von 90 m/min und 120 m/min an. Ab einer Prozesszeit von vc = 120 m/min

10 Sekunden kommt es zu einer spontanen Erhöhung der Spanflächentemperatur auf

°C°C 550 550

425 425

300 300

00

Werkzeug: CNMA 120408, Hartmetall dK = 0,8 µm Co = 6,0 % Werkstück: 1.2344, 55 HRC

20 20

40 40

Prozesszeit t

ss

80 80

Prozesszeit t

Prozessparameter: aP = 0,5 mm f = 0,05 mm/U

Werkzeug: circa 750 °C. Als Folge des fortschreitenden Werkzeugverschleißes CNMA 120408, Hartmetall und des sich daraus ändernden Spanflusses erhöht sich die TemdK = 0,8 µm peratur im Mittel bis zum Prozessende auf Co = 6,0 % Werkstück: maximal 780 °C. 1.2344, 55 HRC ►►Präzise Online-Messung Prozessparameter: Das am IWF der TU Berlin entwickelte Messap = 0,5 mm system ermöglicht eine exakte Online-Erfasf = 0,05 mm/U sung der im Prozess auftretenden SpanfläKühlschmierstoff: chentemperaturen. Zudem kann das System ohne beispielsweise mit einem Kraftmesssystem oder der am IWF entwickelten Live-Verschleiß-Messung kombiniert werden. Selbst kleinste Temperaturänderungen in der Schnittzone bzw. beim Spanabfluss können so registriert und in eine umfassende

Kühlschmierstoff: ohne

Be­wertung des Zerspanprozesses einbezogen werden.

Ergebnisse der Spanflächentemperaturen in Abhängigkeit der Schnittgeschwindigkeiten beim Außen-Längs-Runddrehen

Ihr Ansprechpartner Hendrik Riemer Telefon: +49 30 314-79344 riemer@iwf.tu-berlin.de

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Forschung und Entwicklung

Produktion

Gut kombiniert Bohrlochfräsen von faserverstärkten Kunststoffen Der Bedarf an faserverstärkten Kunststoffen für den Leichtbau nimmt kontinuierlich zu. Traditionell ist er in der Luft- und Raumfahrt und der Windenergiebranche am größten. Aber auch andere Branchen wie die Sport- und Freizeitindustrie sowie die Automobilbranche zeigen ein starkes Wachstumspotenzial. Grund dafür sind die vorteilhaften Eigenschaften der Kunststoffe: Sie haben eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit sowie eine gute Zähigkeit und Formstabilität. Sie sind extrem ermüdungs- und kriechbeständig, besitzen einen hohen Verschleiß- und Korrosionswiderstand und zeichnen sich durch einen geringen Reibungskoeffizienten aus. Entsprechend groß ist das Interesse an der Serienfertigung von faserverstärkten Verbundbauteilen. Bei der Zerspanung dieser Werkstoffe treten jedoch häufig Defekte auf, die eine wirtschaftliche Bearbeitung erschweren.

Wissenschaftler am IWF der TU Berlin haben jetzt eine Verfahrenskombination entwickelt, die Abhilfe verspricht.

►►Herausforderung Zerspanen

logien sind das Abrasivwasserstrahlschnei-

bzw. nicht über eine wirtschaftlich zufrie-

Bei der Herstellung von faserverstärk-

den, das Laserstrahlschneiden sowie die

denstellende Anzahl von Bohrungen repro-

ten Kunststoffen werden üblicherweise

Zerspanung mit geometrisch bestimmter

duzierbar. Verantwortlich dafür sind Fehler

in Ma­trixwerkstoff getränkte Faserhalb-

Schneide. Bei der Zerspanung von faser-

wie Faserdelaminationen, Faserüberstande

zeuge unter Vakuum ausgehärtet. Bauteile

verstärkten Kunststoffen werden häufig die

und Matrixdefekte. Die Defekte häufen

aus faserverstärkten Kunststoffen werden

Fertigungsverfahren Bohren und Fräsen ein-

sich hauptsächlich in den äußeren Schich-

im Gegensatz zu metallischen Werkstof-

gesetzt sowie meist Werkzeuge aus Hartme-

ten der Laminate und bilden sich in Abhän-

fen überwiegend endformnah gefertigt.

tall, diamantbeschichtete Hartmetalle und

gigkeit des Fertigungsprozesses, der Faser-

Anschließend werden die Komponenten

PKD-Werkzeuge.

lage und des zunehmenden Faseranteils aus.

trennend bzw. spanend bearbeitet, um

So ändert sich beispielsweise beim Bohren

beispielsweise Montagelöcher in einem

Bei faserverstärkten Kunststoffen sind

aufgrund der kinematischen Randbedingun-

Strukturbauteil zu realisieren. Die am häu-

aktuell die gewünschten Fertigungsqua-

gen die Schnittgeschwindigkeit über den

figsten angewendeten Fertigungstechno-

litäten der Schnittkanten nicht erreichbar

gesamten Bohrungsradius. Dabei beträgt

Gebohrtes Loch mit Push-Out-Delamination und Faserüberständen (links); bohrgefrästes Loch mit wenigen Faserausrissen (rechts).

Dargestellt sind die jeweiligen Schädigungsdurchmesser im Verhältnis zum Bohrlochdurchmesser.

FUTUR 3/2015

Entstehung von Delamination am Bohrungsausgang

die Schnittgeschwindigkeit im Zentrum der

einem Werkzeug kombiniert. Die Bohrun-

der Bohrungen. Abhängig vom genutzten

Bohrung 0 m/min und nimmt mit zuneh-

gen werden dabei in zwei Phasen gefer-

Maschinensystem reichen ab einer kritischen

mendem Werkzeugradius zu. Im Bereich der

tigt. Zunächst tritt das Werkzeug, dessen

Fräsvorschubgeschwindigkeit die Achsbe-

Bohrspitze werden die Fasern deshalb nicht

Werkzeugdurchmesser kleiner als der zu

schleunigungen nicht mehr aus, um die

abgetrennt, sondern weggedrückt. Dabei

fertigende Bohrungsdurchmesser ist, in das

resultierenden Bahngeschwindigkeiten zu

werden aufgrund der Hebelwirkung der

Material ein und erzeugt eine Startbohrung.

realisieren.

Faserbündel auch Bereiche außerhalb der

Anschließend bewegt sich das Werkzeug im

Bohrung geschädigt.

Material radial auf den Nenndurchmesser und fräst die Endkontur in einem Umlauf auf

senschaftler des IWF der TU Berlin deshalb

Außerdem können die nach dem Durch-

einer Kreisbahn. Auf diese Weise wird die

das Bohrlochfräsen und dessen Auswirkun-

dringen der Bohrspitze lang überstehenden

Push-Out-Delamination weitgehend beho-

gen auf neuentwickelte Werkzeuge sowie

Fasern aufgrund ihrer Biegsamkeit nicht im

ben, da der durch das Bohren geschädigte

die Werkstückqualität. Ihr Ziel ist es, eine

In aktuellen FuE-Arbeiten untersuchen Wis-

Bereich der Schnittkante durchtrennt wer-

Bauteilbereich entfernt wird. Am Ende des

wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens

den, sondern weichen den Schneiden des

Prozesses bleibt eine saubere Schnittkante

für die Fertigung dünnwandiger Bauteile aus

Bohrwerkzeugs aus. Reste dieser Fasern blei-

mit geringen Faserausrissen am Umfang.

ben oft an der Bohrungskante zurück – ein

faserverstärkten Kunststoffen zu ermöglichen. Dabei ist das Einstellen eines günsti-

Phänomen, das mit zunehmendem Werk-

Der große Vorteil des Bohrlochfräsens:

gen Verhältnisses zwischen Prozesszeit,

zeugverschleiß verstärkt auftritt. Des Wei-

Unterschiedliche Bohrungsdurchmesser

Schnittkantenqualität sowie Form- und

teren kommt es häufig auch aufgrund der

können mit einem Werkzeugtyp gefertigt

Maßhaltigkeit die Herausforderung, die es

Werkzeuggeometrie sowie der Prozesspa-

werden. So entfallen Werkzeugwechsel-

zu bewältigen gilt.

rameter zum Herausdrücken der Faserlagen

zeiten und die Beschaffung verschiedener

am Bohrungsausgang – mit dem gleichen

Werkzeugtypen. Durch die höhere Kom-

Effekt auf die Bohrungsqualität. In beiden

plexität des Bohrlochfräsprozesses steigen

Fällen wird von »Push-Out-Delamination«

aber auch die Anforderungen an die Werk-

gesprochen. Erschwerend kommt hinzu,

zeugmaschine. In Abhängigkeit des Maschi-

dass diese unvorteilhaften Schnitteffekte

nen- und Steuerungstyps kann es zu nicht

Ihre Ansprechpartner

tolerierbaren Rundheits- oder Maßabwei-

Falk Protz

chungen der gefertigten Löcher kommen.

Telefon: +49 30 314-23293

►►Ein Werkzeug für zwei Verfahren

So werden die Durchmesserwerte der gefer-

protz@wf.tu-berlin.de

Um Bohrungen in faserverstärkten Kunst-

tigten Bohrungen mit steigendem Fräsvor-

stoffen prozesssicher zu fertigen, wurden

schub kleiner, weil die Radialkräfte größer

Bartek Stawiszynski

in Pilotversuchen am IWF der TU Berlin die

werden. Gleichzeitig hat dies aber auch

Telefon: +49 30 314-24452

Fertigungsverfahren Bohren und Fräsen in

Einfluss auf die sich einstellende Rundheit

bartek.stawiszynski@wf.tu-berlin.de

den Werkzeugverschleiß verstärken.

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Forschung und Entwicklung

Produktion

Vom Produkt- zum Lösungsanbieter Neues Beratungskonzept für Hersteller Das Fraunhofer IPK begleitet produzierende Unternehmen mit einem flexiblen Beratungskonzept bei der Transformation vom Produkt- zum Lösungsanbieter und hilft ihnen, sich gegenüber der immer stärker werdenden Konkurrenz abzugrenzen und einen nachweislichen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. Vor allem die steigende Qualität der Konkurrenzprodukte aus Niedriglohnländern stellt für viele Hersteller eine große Herausforderung dar. Eine Abgrenzung allein durch die Produktqualität ist nicht mehr ausreichend und eine Differenzierung mittels schwer zu kopierender Dienstleistungen gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Produzierende Unternehmen müssen in diesem Zusammenhang der Kundennachfrage nach ganzheitlichen Lösungen nachkommen, welche über die Ergänzung der angebotenen Produkte durch produktbegleitende Dienstleistungen weit hinausgeht.

Bei der Entwicklung und Gestaltung dieser sogenannten Produkt-Service-Systeme (PSS) erhalten produzierende Unternehmen jetzt

PSS Consulting

Unterstützung vom Fraunhofer IPK. Das Institut begleitet Kunden in Zusammenarbeit

THE FUTURE OF BUSINESS

mit dem IWF der TU Berlin bei der Transformation vom Produkt- zum Lösungsanbieter mit einem modularen Beratungskonzept, das komplett oder auch nur in Teilen in

Angebotsübersicht

Anspruch genommen werden kann. Die einzelnen Module bauen thematisch aufeinander auf, sind aber in sich abgeschlossen und

Beratungsleistung

je nach Situation eines Unternehmens auch separat nutzbar. Das methodische Know-

Ideengenerierung

how wurde dabei vom Fachgebiet Industrielle Informationstechnik am IWF erarbeitet und durch die umfangreichen Erfahrungen

mit Hilfe der IPSSLayer Methode

des Fraunhofer IPK bei der Integration und

Konkretisierung

GAP-Analyse

einer bereits bestehenden PSS Idee

und Erarbeitung von Handlungsempfehlungen

Adaption der Methoden in die Unternehmen ergänzt.

►►Modul 1: Ideengenerierung mit

Beratungskonzept

Hilfe der PSS-Layer-Methode In einem ersten Schritt erarbeiten die Fraun-

derforschungsbereichs Transregio 29 »Engi-

und übersichtlich dargestellt. Die einzelnen

hofer-Experten gemeinsam mit ihren Kun-

neering hybrider Leistungsbündel« speziell

Ebenen der PSS-Layer-Methode behan-

den eine speziell auf das jeweilige Unter-

für die Definition von PSS-Konzepten ent-

deln sowohl die Sichtweise des Kunden als

nehmen zugeschnittene PSS-Idee, welche

wickelt und bereits mit Industriepartnern

auch die Designperspektive. Dabei werden

als Grundlage für die weitere Entwicklung

evaluiert sowie verifiziert wurde. Durch die

Kundenanforderungen und Kundennutzen

dient. Dabei nutzen sie die PSS-Layer-

dabei angewendete integrierte Betrachtung

ermittelt und mit den Leistungsergebnis-

Methode, die vom Fachgebiet Industrielle

von Sach- und Dienstleistungen werden alle

sen, Lebenszyklusaktivitäten und Finanzie-

Informationstechnik im Rahmen des Son-

Aspekte des zu entwickelnden PSS erfasst

rungsmodellen in Verbindung gesetzt. Das

FUTUR 3/2015

28. Januar 2016, Industrieworkshop »Vom Produkt- zum Lösungsanbieter: Fertigung aus einer Hand«

Die Entwicklung innovativer Konzepte für Pro-

PSS-Konzeptentwurf

dukt-Dienstleistungslösungen bedarf eines perspektivischen Wandels in Unternehmen und der

Ergebnis ist ein strukturierter Entwurf des gewünschten Produkt-Service-Systems unter

►►Modul 3: GAP-Analyse und Handlungsempfehlungen

Einführung neuer Entwicklungsmethoden. In dem Workshop vermitteln wissenschaftliche

Berücksichtigung aller Aspekte für dessen

In einem dritten Schritt erstellen die Wissen-

ReferentInnen praxisnah das Grundlagenwis-

Gestaltung, welches als Grundlage für die

schaftler auf Basis des vom Auftraggeber

sen, das für die Einführung integrierter Lösungen

Ableitung der Anforderungen in der nächs-

angestrebten Produkt-Service-Systems eine

aus Produkten und Dienstleistungen nötig ist. In

ten Entwicklungsphase dient.

GAP-Analyse. Sie untersuchen, welche stra-

Vorträgen und Anwendungsbeispielen werden

►►Modul 2: Konkretisierung der PSS-Idee Ist eine PSS-Idee bereits vorhanden, unter-

tegischen und operativen Sollvorgaben das

die TeilnehmerInnen an das Thema herangeführt.

Unternehmen für die Transformation zum

Anschließend erarbeiten sie gemeinsam Chan-

PSS-Anbieter erfüllen muss. In einem

cen und Herausforderungen auf dem Weg vom

Abgleich mit dem Ist-Zustand des Unterneh-

Produkt- zum Lösungsanbieter. Dabei kommen

stützen die Fraunhofer-Experten bei ihrer

mens identifizieren sie, welche Leistungslü-

neueste, am Fraunhofer IPK entwickelte Metho-

Konkretisierung. In einem Workshop entwi-

cken geschlossen werden müssen, um das

den sowie Vergleiche mit anderen praktizierten

ckeln sie gemeinsam mit dem Auftraggeber

PSS erfolgreich am Markt anzubieten und

Methoden zum Einsatz. Abschließend werden

eine detaillierte Systemarchitektur für die

geben konkrete Handlungsempfehlungen.

die Bedingungen diskutiert, unter denen Unter-

PSS-Idee und leiten mit Hilfe der PSS-Anfor-

Auf diese Weisen können Unternehmen die

nehmen kundenorientierte Lösungen für die

derungscheckliste die konkreten Anforde-

Aufwände, die Dauer und die Potenziale

Integration technischer Produkte und produkt-

rungen ab. Diese Checkliste besteht aus ins-

ihrer Transformation zum Lösungsanbieter

begleitender Dienstleistungen anbieten können.

gesamt elf Anforderungsgruppen, welche

abschätzen, diesbezüglich eine strategische

thematisch auf den Ebenen der PSS-Layer-

Entscheidung treffen sowie die notwendi-

Methode aufbauen und jeweils mehrere

gen Transformationsaktivitäten planen.

Weitere Informationen und Anmeldung unter www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

Anforderungskategorien enthalten. Diese Kategorien helfen, alle zu definierenden Anforderungen zu identifizieren, wodurch die Komplexität des PSS beherrschbar wird.

Ihre Ansprechpartner

Als Ergebnis dieses Beratungsmoduls erhal-

Kevin Wrasse

ten Kunden neben der umfangreichen Sys-

Telefon: +49 30 39006-218

temarchitektur ihres PSS ein zugehöriges

kevin.robert.wrasse@ipk.fraunhofer.de

Pflichtenheft.

Christian Schnürmacher Telefon: +49 30 39006-247 christian.schnuermacher@tu-berlin.de

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Forschung und Entwicklung

Produktion

Strom aus dem Tunnel Alternatives Konzept für die Netzinfrastruktur Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte und von einem Konsortium aus Industrie und Universitäten bearbeitete Projekt »OVANET – Overlay-Netze für die Zukunft« verfolgt das Ziel, integrierte und akzeptanzfreundliche Netzinfrastrukturen zu erforschen und damit neue Impulse für die Energiewende zu setzen. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien gilt es dabei auch, die erforderlichen Übertragungskapazitäten sicherzustellen. In diesem Zusammenhang prüfen Wissenschaftler am IWF der TU Berlin eine Verlegung von Hochspannungskabeln in einen zu errichtenden Tunnel entlang von Autobahnen.

Dafür entwickeln sie ein Konzept, das die Produktion längerer Kabel und deren Einführung aus der laufenden Produktion in den Tunnel ermöglichen soll.

Für den Ausbau von Stromnetzen stehen in der Regel zwei Handlungsalternativen zur Diskussion: Freileitungen und Erdkabel.

Freileitungen stoßen in der Bevölkerung auf massive Akzeptanzprobleme. Angesichts der wachsenden räumlichen Distanz zwischen Erzeugungs- und Verbrauchszentren stellt hier die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, kurz HGÜ, eine vergleichsweise verlustarme Lösung für den Energietransport über lange Entfernungen dar. Zur Umsetzung fehlt jedoch bisher die erforderliche Infrastruktur. Hinzu kommt, dass sie noch höhere Strommasten zur Folge hätte als bisher. Auch bei Erdkabeln gibt es Diskussionen um die Trasse und im Störungsfall muss der betroffene Kabelabschnitt identifiziert und freigelegt werden. Bei einer Erweiterung des Stromnetzes beginnen der Genehmigungsprozess und damit die Diskussionen um die

Kein schöner Anblick: Hochspannungsmasten für den Energietransport (© Uwe Schlick / PIXELIO)

Trasse wieder von vorne.

Um diese Herausforderungen zu lösen,

älterer Energiekabel im Tunnel sukzessive

das Design des Tunnels und die Einbringung

untersuchte 2011 der Verband der Elektro-

erweitert werden, und zwar ohne langwie-

der Hochspannungskabel in den Tunnel dar.

technik, Elektronik und Informationstech-

rige Genehmigungsverfahren. Außerdem

Vor allem der Transport der Kabel bereitet

nik (VDE) in einer Studie zur »Stromübertra-

würde das Landschaftsbild unverändert blei-

Probleme, da Lastkraftwagen maximal circa

gung für den Klimaschutz – Potenziale und

ben und Unfälle könnten durch das verse-

einen Kilometer lange Kabel transportieren

Perspektiven einer Kombination von Infra-

hentliche Eindringen in das Erdreich vermie-

können. Diese einzelnen Kabelabschnitte

strukturen« unterschiedliche Handlungsal-

den werden.

müssen anschließend in einem zeit- und kos-

ternativen. Ein Ergebnis war die Idee eines

tenintensiven Prozess mit Muffen verbunden

Tunnels entlang von Autobahnen. Übertra-

Herausforderungen des Konzepts stellen

werden. Zusätzlich kann die Installation von

gungsleistungen könnten bei Bedarf durch

unter anderem die Integration des HGÜ-

Muffen zu einer erhöhten Fehlerhäufigkeit

die Installation neuerer und den Austausch

Netzes in das bestehende Wechselstromnetz,

führen. Eine weitere Alternative wäre der

FUTUR 3/2015

OVANET-Konzept: Unterirdische Netzinfrastruktur entlang von Autobahnen

Transport per Schiff, aber hier ist stets eine

möglichst kontinuierlich durchgeführt wer-

entsprechende Anbindung der Wasserstra-

den. Darüber hinaus sind neue Prüfverfah-

ßen an den Tunnel erforderlich. Längere

ren erforderlich, die eine Qualitätssicherung

Einzellängen im Tunnel zu installieren und

der Kabel während der Produktion ermög-

so die Anzahl der Muffen zu reduzieren, ist

lichen. Außerdem untersuchen die Wissen-

deshalb ein Ziel der Wissenschaftler am IWF

schaftler Konzepte zur Einbringung der

der TU Berlin.

Kabel in den Tunnel sowie zum Transport innerhalb des Tunnels. Da ein vergleichbares

Neben der logistischen Herausforderung

Projekt bisher noch nicht umgesetzt wurde,

untersucht das IWF ein Handhabungskon-

hinterfragen sie auch, welche Grenzen dem

zept, das auf dem Ansatz einer mobilen

Transport von Onshore-Kabeln gesetzt sind

Kabelfabrik in Tunnelnähe beruht. Dadurch

und ob im Kontext der mobilen Fabrik ein

wäre ein Transport des Kabels von der Fabrik

Transport im Tunnel noch wirtschaftlich ist.

zum Tunnel nicht mehr erforderlich und die

Neben der Option der mobilen Kabelfabrik

Installation der Kabel könnte unmittelbar

entwickeln die Ingenieure deshalb alterna-

nach der Produktion erfolgen. Generell kön-

tive Konzepte, um den Transport der langen

nen dafür vernetzte Polyethylen (VPE-)Kabel

Kabel mithilfe des Straßen-, Schiffs- und

oder masseimprägnierte (MI-)Kabel verwen-

Schienenverkehrs zu realisieren.

det werden. Beide Kabeltypen unterscheiden sich hauptsächlich in Bezug auf ihre Isolation. Während es sich beim VPE-Kabel um ein extrudiertes Kabel handelt, ist das MIKabel papierisoliert. Bisherige Recherchen und Experteninterviews haben ergeben, dass die Installation des MI-Kabels aufgrund des höheren Gewichts kostenintensiver wäre. Gleichzeitig besteht bei VPE-Kabeln vergleichsweise weniger Erfahrung mit dem Produkt. Welches Produkt letztendlich zum Einsatz kommt, hängt im Falle der Nutzung

Ihr Ansprechpartner

einer mobilen Fabrik auch von produktions-

Mustafa Severengiz

technischen Fragen ab. In der mobilen Fabrik

Tel.: +49 30 314-25549

sollten die komplexen Produktionsprozesse

severengiz@mf.tu-berlin.de

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Forschung und Entwicklung

Sicherheitstechnik

eVisa Sicherheit für elektronische Dokumente Wer eine Reise in die USA, nach Australien oder Indien plant, kann sich seit geraumer Zeit den Gang aufs Konsulat sparen. Statt langer Wartezeiten und eines Visumsstempels im Pass werden Einreisegenehmigungen für diese und eine Handvoll anderer Länder elektronisch erteilt. Dafür müssen Reisende lediglich online eine »Electronic Travel Authorization«, kurz ETA oder ESTA, beantragen und erhalten in der Regel bereits nach 72 Stunden Antwort. So komfortabel eVisa sind, so hoch sind die Anforderungen an die Sicherheit und Überprüfbarkeit der elektronisch gespeicherten Daten. Experten des Fraunhofer IPK entwickeln jetzt zusammen mit SAP und ELANOR ein neuartiges elektronisches Visa-System für die Länder des Schengen-Raums.

Die Glaubwürdigkeit von Reisedokumenten

sche Bewertung biometrischer Qualität und

hängt stark von zwei Faktoren ab: der Echt-

die Überprüfung von Dokumenten mit mobi-

heit der erforderlichen Daten für die Visa-

len Geräten zu entwickeln.

»eVisa_Face« – 3D-Gesichtsmerkmalserhebung zur erweiterten, biometrischen Qualitätsbewertung

erteilung sowie der Zuverlässigkeit der verwendeten Methoden für deren Überprüfung.

►►Biometrische Qualitätsbewertung

Die Implementierung modernster Prozesse

Die Erkennung von Gesichtern in Fotos – vor

der Qualitätsbewertung und Identitätsprü-

allem durch Computer – hängt stark von

fung ist daher von entscheidender Bedeu-

der Qualität der zur Verfügung gestellten

tung sowohl für die schnelle und genaue

Aufnahmen ab. Dafür, wie gut ein Gesichts-

Identifizierung von Reisenden, als auch für

bild erkannt wird, sind nicht nur einfache

eine verbesserte Überwachung und Steu-

Kriterien wie Schärfe oder Kontrast eines

erung aller Stadien der Visa-Antrags- und

Bildes verantwortlich, sondern auch kom-

Ausstellungsprozesse.

plexere Aspekte wie die szenische Zusammensetzung sowie Pose und Ausdruck der

Im FuE-Projekt »Advanced Visa IDentifi-

fotografierten Person. Empfehlungen für

cation Methods« (AVID) entwickelt das

Qualitätsanforderungen an biometrische

Fraunhofer IPK gemeinsam mit SAP und der

Gesichts- und Fingerabdruckbilder für die

tschechischen Firma ELANOR Lösungen für

Nutzung in Reisedokumenten geben inter-

die Validierung und Verifizierung von bio-

nationale Normungsinstitute wie die Inter-

grafischen und biometrischen Daten für

national Civil Aviation Organization (ICAO).

die Visaausstellung und die Identitätskon-

Ziel des Projekts »AVID« ist es, innovative

trolle im Schengen-Raum. Die Fraunhofer-

Analyse- und Verarbeitungsfunktionen zu

Experten nutzen dabei ihr bewährtes Know-

entwickeln, die eine zuverlässige und objek-

how im Bereich Dokumentensicherheit und

tive Qualitätsbewertung entsprechend die-

sige Überprüfung von Dokumenten Bestand-

mobile Sicherheitsanwendungen, um neue

ser Standards ermöglichen. Dazu gehören

teil des FuE-Projekts. Behörden können so

anspruchsvolle Systeme für die automati-

auch Algorithmen zur präzisen 3D-Kopf-

künftig unterschiedlichste persönliche Rei-

»eVisa_Mobile« – Einfache und zuverlässige Identitätsverifikation anhand von mobilen Dokumentenanalyseverfahren

posenschätzung sowie zur automatischen

sedokumente nahtlos und schnell mit mobi-

Gesichtsausdrucksanalyse.

len Geräten wie Smartphones und Tablets

Ihr Ansprechpartner

►►Mobile Dokumentenüberprüfung

dung mit Computer-Vision-basierter Doku-

Raul Vicente-Garcia

Darüber hinaus ist die Konzeption, Entwick-

mentenprüfung und mit Schnittstellen zu

Telefon: +49 30 39006-200

lung und Bewertung eines integrierten ver-

einer Vielzahl von Identitätsinformationssys-

raul.vicente@ipk.fraunhofer.de

teilten Systems für die sichere und zuverläs-

temen realisiert und erprobt.

überprüfen. Dafür wird eine sichere Anwen-

Firmenporträt

FUTUR 3/2015

Industrylight ILC FACTORY a.s. ist ein tschechischer Hersteller von Beleuchtungssystemen. Durch die Anwendung innovativster Technik erzeugen wir Produkte in hoher Qualität, die Licht in das Leben unserer Kunden bringen. Sämtliche am Firmenstandort in Plzeň produzierte Leuchten sowie auch die Steuerungssysteme werden komplett durch unser Entwicklungsteam entworfen und designed.

Während die ILC NESO eine hohe Lichtausbeute mit geringem Stromverbrauch kombiniert, optimiert das i-Grid-Steuerungssystem ARVO unter Berücksichtigung der Wetterverhältnisse und Umgebungsbedingungen die Beleuchtung, um einen niedrigen Energieverbrauch und eine minimale Lichtverschmutzung zu gewährleisten. Es ermöglicht eine dynamische Regelung des Lichtstroms bis zur Ebene eines Lichtpunktes und kann auf Wunsch mit einem Kommunikationsmodul ergänzt werden. Darüber hinaus hilft i-Grid die Sicherheit in Gemeinden zu verbessern und ermöglicht die Integration anderer Technologien wie Wi-Fi, Betriebsmonitoring / MGMT, Parkdienstleistungen, Sicherheitskameras, adaptive Verkehrssteuerung, Telemetrie sowie FernDie ILC FACTORY ist ein junges, technisch

Vor allem unsere LED-Leuchte »ILC NESO«

Monitoring und Diagnostik. Damit können

orientiertes Unternehmen mit ausgepräg-

leistet einen expliziten Beitrag zum Klima-

Betreiber die Beleuchtung bei Sonderfesten

ter Dienstleistungsorientierung im Bereich

schutz. Mit der innovativen Straßenleuchte

und Notständen anpassen, ihre Wartungs-

Energieeffizienz. Bei der Entwicklung unse-

lassen sich sofort ohne Leistungsminimie-

und Betriebskosten reduzieren sowie gleich-

rer individuellen Energiesparprodukte arbei-

rung mindestens 40 Prozent Energieeinspa-

zeitig eine Plattform für neue intelligente

ten wir in enger Partnerschaft mit führen-

rung erzielen. Kundenforderungen nach

Dienstleistungen schaffen.

den Unternehmen wie OSRAM, SAP, IBM

einer leistungsstarken, effizienten Beleuch-

und MOTOR JIKOV sowie wissenschaft-

tung werden dabei ohne Einschränkungen

lichen Einrichtungen wie dem Fraunhofer

erfüllt. Durch den Einsatz intelligenter Rege-

IPK. Unter der Schutzmarke »Industrylight«

lungstechnik zum stufenlosen Dimmen in

entwerfen und produzieren wir mit 20 Mit-

späten Nachtstunden wird sogar ein Ein-

arbeiterInnen am Standort Plzeň LED-Indus-

sparpotenzial von über 60 Prozent gegen-

triebeleuchtung für Innenräume sowie ein

über herkömmlicher Technik erreicht. Die

breites Leistungsspektrum von LED-Straßen-

Höhe der zu realisierenden CO2-Einsparung

Kontakt

beleuchtung. Darüber hinaus konzipiert und

resultiert dabei direkt aus der eingesparten

ILC FACTORY a.s.

entwickelt die ILC Factory eigene intelligente

Energiemenge. Nicht gespart wird dagegen

Obchodní 1263/3

Steuerungssysteme für die Beleuchtung. Bis-

bei der Lebensdauer – mit bis zu 100 000

301 00 Plzeň

her wurden mehr als 90 000 Anlagen euro-

Stunden, länger als bei herkömmlichen Pro-

CZ2412640

paweit installiert.

dukten, verringern sich die Wartungskosten

info@industrylight.cz

um bis zu 70 Prozent.

www.industrylight.cz

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Laborporträt

E3 – Virtuelle Demonstratorplattform Zum Nachweis ihrer Wirksamkeit und Relevanz werden die Forschungsergebnisse des Fraunhofer-Leitprojekts »E3-Produktion« anhand von Demonstratoren verifiziert und zu Produkten weiterentwickelt. Neben einer E3-Forschungsfabrik und Demonstratoren für die Mensch-Maschine-Kommunikation sowie Assistenzsystemen für die Produktion entsteht am Fraunhofer IPK eine virtuelle Demonstratorplattform für alle im Leitprojekt entwickelten Modelle und Methoden, die zu einem ressourceneffizienten Produktdesign und einem emissionsneutralen Fabrikbetrieb beitragen.

Um die im Leitprojekt »E³-Produktion«

rung sowie entsprechende Bibliotheken mit

generierten Lösungsvorschläge schneller in

hinterlegten Parametern und Entscheidungs-

die Praxis zu überführen sowie Schlüssel-

kriterien in einer virtuellen Demonstrator-

branchen für die Themenstellungen zu sen-

plattform zusammengeführt. Sie soll helfen,

sibilisieren, entstehen bis 2016 an vier

die Möglichkeiten einer durchgängigen digi-

Fraunhofer-Standorten in Deutschland

talen Unterstützung für die Entwicklung und

Demonstratoren und Pilotanwendungen, in

Herstellung von Produkten aufzuzeigen. Als

denen entwickelte Technologien und Ver-

Plattform wird das am IPK neu eingerichtete

fahren, fabrikplanerische Konzepte und

Zentrum für Innovative Produktentstehung

menschzentrierte Assistenzsysteme für eine

(ZIP) mit seinen Möglichkeiten der Visuali-

nachhaltige Fertigung sowie Synergiepoten-

sierung und Interaktion zur Kooperation in

ziale zwischen den E³-Säulen erprobt und

Engineeringprozessen genutzt. In dieser

präsentiert werden. Am Fraunhofer IPK wer-

Umgebung werden die von den beteiligten

den Methoden und Werkzeuge zur Model-

Fraunhofer-Instituten entwickelten Werk-

lierung, Simulation, Planung und Optimie-

zeuge zur Berücksichtigung der Ressourceneffizienz in Engineeringprozessen mit unterschiedlichen Betrachtungsebenen und Gestaltungsoptionen für das ressourcenef-

Ihr Ansprechpartner

fiziente und nachhaltige Design von Produk-

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

ten und die Planung von Produktionssyste-

Tel.: +49 30 39006-121

men demonstriert.

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

Ereignisse und Termine

FUTUR 3/2015

Industrie 4.0 – International Cooperation Symposium in Peking Tagung des Chinesischen Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie (MIIT) Am 17. März 2015 hatte der Vize-Ministerpräsident der Volksrepublik China Ma Kai das Fraunhofer IPK besucht (FUTUR berichtete).

Beeindruckt vor allem von der anwendungsorientierten Forschung zum Thema Industrie 4.0 beauftragte der Vizepremier nach seiner Rückkehr das Chinesische Ministerium für Industrie und Informationstechnologie (MIIT) mit der Federführung für die Umsetzung von Industrie 4.0 und die Koordination der Zusammenarbeit mit Deutschland. Als ersten Schritt veranstaltete das MIIT Ende August in Peking eine internationale Tagung, um einen Überblick über den aktuellen Stand von Industrie 4.0 zu geben und Potenziale für eine Zusammenarbeit mit deutschen Institutionen auszuloten. Neben Vertretern des VDMA, der BITKOM und des Zentralverbands der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie ZVEI war IPK-Institutsleiter Professor Eckart Uhlmann als Hauptredner geladen. Er gab einen Einblick in die Arbeitsweise von Fraunhofer und stellte am IPK entwickelte Schlüsseltechnologien für Industrie 4.0 vor. Und das vor einem beeindruckenden Auditorium – rund 1000 Führungskräfte des Ministeriums und regionaler Behörden sowie Manager großer chinesischer Unternehmen folgten den Vorträgen. Anschließend wurde in kleinerem Kreis mit Vertretern des Ministeriums über zukünftige Kooperationsmöglichkeiten diskutiert.

Ihr Ansprechpartner Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon: +49 30 39006-101

»Industrie 4.0 – Pacemaker Technologies for Competitive Production Industries« lautete der Vortrag von Professor Eckart Uhlmann (oben), dem rund 1000 Tagungsgäste folgten (unten).

eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de Professor Eckart Uhlmann im Kreis der Referenten der MIIT-Tagung.

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Ereignisse und Termine

Made in China 2025 meets Industrie 4.0 Deutsch-Chinesische Allianz für Industrie 4.0 e.V. zu Gast am IPK Am 2. September legte eine Delegation der Deutsch-Chinesischen Allianz für Industrie 4.0 (DCAI4.0) bei ihrer Deutschland-Tournee einen Halt am Fraunhofer IPK ein. Die Besucher von der Chinese Academy of Sciences informierten sich bei Professor Holger Kohl über Industrie 4.0 aus Sicht des Fraunhofer IPK und referierten im Gegenzug zu Made in China 2025, dem aktuellen Modernisierungsfahrplan für die chinesische Industrie. Besonders gingen die Projektpartner dabei auf die Herausforderungen für ihr eigenes Forschungsgebiet, die Automatisierungstechnik ein.

Die DCAI4.0 wurde erstmals auf der CeBIT 2015 vorgestellt. Ziel der Initiative ist der Ausbau der Partnerschaft Deutschlands mit China in Sachen industrieller Transformation und Revolution, speziell in China.

Sie dient als Plattform für Kooperationsprojekte beider Länder, wie

Bei strahlendem Sonnenschein empfing Professor Holger Kohl die D ­ elegation vor dem Fraunhofer IPK.

es sie schon seit vielen Jahren am Fraunhofer IPK gibt.

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

Ausbildungsstrategien für Taiwan Bildungsminister Wu besucht das PTZ Industrie 4.0 ist derzeit in vielen Teilen der Welt ein intensiv diskutiertes Thema – so auch in Taiwan. Anfang September ließ sich der taiwanische Bildungsminister Dr. Se-Hwa Wu am Fraunhofer IPK in die Thematik einführen. Professor Holger Kohl und Mitarbeiter aus den Bereichen Produktionssysteme und Virtuelle Produktentstehung informierten über Chancen und Ziele von Industrie 4.0 sowie entsprechende Projekte am Fraunhofer IPK. Ganz besonders interessierte sich der Minister für die Frage, mit welchen Ausbildungsstrategien sich Taiwan fit für die integrierte Produktion machen kann. Vor diesem Hintergrund wurde auf Voraussetzungen von Industrie 4.0 eingegangen, die in technischen Studiengängen künftig stärkere Berücksichtigung finden sollten.

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

Minister Wu ließ sich von Prof. Holger Kohl und Eckhard Hohwieler über Industrie 4.0 informieren – insbesondere über Voraussetzungen für die erfolgreiche Umsetzung des Konzepts.

FUTUR 3/2015

Fraunhofer IPK empfängt den südkoreanischen Botschafter Am 30. September durften wir S.E. Herrn Lee Kyung-soo, Botschafter der Republik Korea und den Leiter der Wirtschaftsabteilung, Herrn Sung-soo Park, im Produktionstechnischen Zentrum begrüßen. Beim Besuch standen das Konzept des Fraunhofer IPK sowie mögliche Kooperationen im Vordergrund.

Direkte Ergebnisse der engen Zusammenarbeit von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik wurden der Delegation im Versuchsfeld gezeigt.

Von besonderem Interesse war das Laser-Pulver-Auftragschweißen, eine Möglichkeit die Lebensdauer eines Produkts erheblich zu verlängern. Nachhaltige Produktion ist für die fünfzehntgrößte Volkswirtschaft der Welt ein Thema mit wachsender Bedeutsamkeit. Viel Spaß hatten die Besucher auch im Virtual Reality Solution Center

Professor Michael Rethmeier (l.) im Dialog mit S.E. dem Botschafter Kyung-soo ( r.)

(VRSC), in dem die Möglichkeiten, die der virtuelle Raum für Designer bildet, aufgezeigt werden.

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

Chinesische Delegation zu Besuch im Fraunhofer IPK Es war nicht der erste Besuch einer chinesischen Delegation in den

Durch die Kooperation mit Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft

Räumen des Produktionstechnischen Zentrums und wird sicher auch

und öffentlichen Institutionen können einzelne Institute wie das

nicht der letzte sein. Institutsleiter Professor Eckart Uhlmann emp-

Fraunhofer IPK komplexe Fragestellungen bearbeiten – eine Idee,

fing am 19. November Herrn DU Qinglin, stellvertretender Vorsitzen-

die Neugierde bei den Besuchern hervorrief. Besonders anschaulich

der der PKKCV und Sekretär des Politbüros der Kommunistischen

beim Besuch in der Pascalstraße war die Zusammenarbeit mit dem

Partei Chinas, mit seiner fast 20-köpfigen Delegation. Die Politiker

IWF der Technischen Universität Berlin, die im wahrsten Sinne des

zeigten besonderes Interesse an der Arbeitsweise der Fraunhofer-

Wortes unter einem Dach stattfindet.

Gesellschaft in der anwendungsorientierten Forschung.

Großen Anklang fand vor allem das Thema »Industrie 4.0«. Im Versuchsfeld kamen DU Qinglin und seine Kollegen in direkten Kontakt mit einigen der Innovationen aus diesem Bereich, beispielsweise mit Cloud Computing, bei dem Maschinen via Cloud-Technologie gesteuert werden können und so eine höhere Energieeffizienz erreichen. Solche und andere Projekte haben direkten Bezug zum Bedarf vieler chinesischer Firmen. Sichtbar wurde das für die Besucher bei der Vorstellung einer chinesisch-deutschen Kooperation von Fraunhofer IPK und Shenyang Machine Tools (SMTCL) zur Analyse und Entwicklung von Werkzeugmaschinen.

Ihr Ansprechpartner »Industrie 4.0« zum Anfassen - Institutsletier Uhlmann (l.) mit Herrn Du (Mitte) auf dem Versuchsfeld

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

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Ereignisse und Termine

Wachstum trotz begrenzter Ressourcen?

13. Global Conference on Sustainable Manufacturing (GCSM)

Teilnehmer der 13. GCSM in Vietnam

Wie sehen innovative Lösungen für ein globales Wachstum aus, die

Lösungen und Perspektiven der Wissensvermittlung nachhaltiger

weder ökologische noch soziale Ressourcen dauerhaft angreifen?

Produktion sowie nachhaltige Geschäftsmodelle am Beispiel der

Experten aus der ganzen Welt diskutierten diese Fragestellung auf

Bambusindustrie.

der 13. Global Conference on Sustainable Manufacturing (GCSM), die vom 16. bis 18. September 2015 in Ho-Chi-Minh-Stadt und Binh

An der internationalen Konferenz nahmen rund 180 Experten aus

Duong New City in Vietnam stattfand. Die jährlich abgehaltene Kon-

27 Ländern teil. In 22 Sessions wurden 113 Beiträge präsentiert, die

ferenz befasst sich mit der ökonomischen, ökologischen und sozia-

zuvor durch das Scientific Committe, bestehend aus 70 renommier-

len Dimension nachhaltiger Produktion. Sie stellt ein internationales

ten Wissenschaftlern, geprüft wurden. Partneruniversität war die

Forum für den Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie dar,

Vietnamesisch-Deutsche Universität mit ihrem Präsidenten Professor

wobei ein wesentlicher Schwerpunkt auf der Zusammenarbeit mit

Jürgen Mallon als nationalem Chairman. Mit Professor Holger Kohl

Schwellenländern liegt.

vom Fraunhofer IPK gab es erstmalig einen weiteren interntionalen

Die Workshops behandelten unter dem Leitthema »Entkopplung

die Konferenz fortführen wird. Die nächste GCSM wird vom 3. bis

von Wachstum und Ressourcennutzung« die Herausforderungen

7. Oktober 2016 mit der Stellenbosch University als neuer Partner­

der nachhaltigen Produktion mit Fokus auf das Gastgeberland. Wie

universität in Südafrika stattfinden.

Chairman, der zukünftig gemeinsam mit Professor Günther Seliger

wichtig es ist, gemeinsam Perspektiven zu erarbeiten, lässt sich beispielsweise am gegenwärtigen Diskurs über die Kleiderherstellung in Südostasien ablesen. So generierte eine mehrstündige Working Session zur Textilbranche in Vietnam mit Vertretern aus Wissenschaft und Industrie große Aufmerksamkeit. Auch der Sonderforschungsbereich (SFB) 1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation« war als einer der maßgeblichen Akteure an der Gestaltung der Working Sessions auf der GCSM beteiligt, deren

Ihre Ansprechpartnerin

Ergebnisse in die weitere Forschungsarbeit einfließen werden. Zu

Ina Roeder

den Themen, die aus Teilprojekten und Aktivitäten des SFB ent-

Telefon: +49 30 39006-246

standen sind, gehören beispielsweise nachhaltige Sanitäranlagen,

ina.roeder@ipk.­fraunhofer.de

personalisierte

FUTUR 3/2015

Nachhaltigkeit aktiv erleben: Grün gewinnt!

Am Projekttag zum »Green Day« erkunden Jugendliche nachhaltige Jobs im SFB 1026 Um mit sauberen Produktionsweisen eine bessere Zukunft für alle zu verwirklichen, sind neben innovativen Fertigungstechniken auch neue Konzepte für Bildung und Qualifizierung gefragt. Im Fokus des Projekttags zum Green Day am 12. November stand daher neben einem Vortrag sowie einer Versuchsfeldführung die praktische Wissensvermittlung von nachhaltigen Technologien: Anhand eines vom SFB 1026 neu entwickelten Lernspiels durften 22 Jugendliche selbst erproben, wie die Nachhaltigkeit globaler Wertschöpfung und Produktion durch kluge Ressourcenverwendung steigt. Die große Herausforderung für die Schülerinnen und Schüler bestand darin, soziales, ökologisches und ökonomisches »Spielgeld« möglichst auszugleichen. Dabei wurden sie selbst Teil eines Forschungsprojekts: Zum einen fließt das Feedback zur Testrunde direkt in die Weiterentwicklung des Prototypen ein – mit dem Ziel, das Brettspiel

Lernspiel im Test: »Golden Trash« macht nicht nur schlau, sondern auch Spaß.

als Open-Source-Material für den Unterricht zu veröffentlichen. Zum anderen erhebt eine Evaluation des SFB 1026 den Lernerfolg zu den Inhalten »Nachhaltige Produktion und Wertschöpfung«. Hierbei steht besonders das Verständnis geschlossener Materialkreisläufe im Vordergrund. Der Green Day ist ein jährlich stattfindender Aktions­tag für Umweltberufe, an dem Schülerinnen und Schüler bundesweit grüne Jobs kennenlernen können.

Ihre Ansprechpartnerin Ina Roeder Telefon: +49 30 39006-246 ina.roeder@ipk.­fraunhofer.de

Experimentieren mit Lichtspektren: Welche Lichtfarbe gibt wieviel Energie ab?

Der kann auch shreddern: Mülleimer mit Mehrwert.

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Ereignisse und Termine

Start für Leibniz-Schnipsel-Projekt Digitale Rekonstruktion von Textzusammenhängen in den Handschriften von Gottfried Wilhelm Leibniz

Ausschnitt aus LH XXXV XV 1 Bl 27r (© Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek – Niedersächsische Landesbibliothek)

Am 23. Oktober startete mit einer Pressekonferenz in Hannover das

Nachlasses abzulegen, bereiten der heutigen Forschung erhebliche

Projekt zur Rekonstruktion der »Leibniz-Schnipsel«. Der Nachlass

Schwierigkeiten. Bisher konnte die Zugehörigkeit von Seitenfrag-

des Universalgelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) mit

menten zu einem gemeinsamen Textträger nur durch Zufall ermittelt

etwa 200.000 Manuskriptseiten ist einer der bedeutendsten und

werden. Erst die jetzt geplante Rekonstruktion des gemeinsamen

größten Gelehrtennachlässe der Welt. Große Teile sind allerdings

Textträgers ermöglicht eine Datierung der Notizen. Zeitgleich wird

auf Blattfragmenten, losen Zetteln oder zerschnittenen Papieren

durch die für das Projekt notwendige Digitalisierung des Nachlas-

überliefert, die eine chronologische Einordnung erschweren oder

ses der Zugang zum Nachlass über die Präsentation in den digita-

gar unmöglich machen. Eine Rekonstruktion dieser Textfragmente

len Sammlungen der Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek weltweit

war lange eine Wunschvorstellung. Aufbauend auf ihren Erfahrun-

kostenfrei recherchierbar und greifbar. Indem sie so den öffentlichen

gen mit der virtuellen Rekonstruktion der Stasi-Akten entwickeln

Zugang zum größten Gelehrtennachlass der Weltgeschichte fördern

Wissenschaftler am Fraunhofer IPK jetzt ein computergestütztes

und erleichtern, erhoffen sich die Projektpartner neue Impulse für

Assistenzsystem, das in der Lage ist, unerschlossene Leibniz-Hand-

die internationale und interdisziplinäre Leibniz-Forschung.

schriften digital zu rekonstruieren.

Ziel des gemeinsamen Projekts von Fraunhofer IPK, der MusterFabrik Berlin, der Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek und der AkademieAusgabe Leibniz-Edition (Akademie der Wissenschaften zu Göttingen und Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften) ist die Digitalisierung von Fragmenten des Konvolutes »Mathematica«, das ca. 9.700 Blatt umfasst. Gefördert wird das Projekt, das bis zum März 2017 abgeschlossen sein soll, durch die Klaus Tschira Stiftung, Heidelberg.

Die Arbeit an einem derart großen Nachlass birgt eine in der Wissenschaftsgeschichte einmalige Chance: Nie zuvor konnten so unmittelbare Einblicke in die geistige Werkstatt von Leibniz gewonnen wer-

Freuen sich über den Start des Projekts: der Direktor der Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek, Dr. Georg Ruppelt, Dr. Bertram Nickolay vom Fraunhofer IPK, Prof. Dr. Michael Kempe, Leiter des Leibnizarchivs, und Dr. Siegmund Probst, Projektleiter beim Leibnitzarchiv (v.l.n.r.).

den. Gleichzeitig stellen sich den Wissenschaftlern beim Erschließen der Texte besonders hohe Herausforderungen. Diese fangen bereits

Ihr Ansprechpartner

bei der Frage der chronologischen Reihenfolge der Notizen an. Ins-

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

besondere Leibniz’ Praxis, seine Notizzettel zu zerschneiden, mit

Telefon: +49 30 39006-201

neuen Notizen zu versehen und an unterschiedlichen Stellen seines

bertram.nickolay@ipk.­fraunhofer.de

FUTUR 3/2015

Neue Technologien zur Digitalisierung und Rekonstruktion zerstörter und beschädigter Kulturgüter Workshop von Fraunhofer IPK und Goethe-Institut in Prag Am 11. November 2015 veranstaltete das Fraunhofer IPK zusammen

Auf der darauffolgenden Podiumsdiskussion wurden Möglichkeiten

mit dem Goethe-Institut in Prag einen Workshop zum Thema »Neue

der Nutzung der am Fraunhofer IPK entwickelten Digitalisierungs-

Technologien zur Digitalisierung und Rekonstruktion zerstörter und

und Rekonstruktionstechnologien in der Tschechischen Republik

beschädigter Kulturgüter«. Den Auftakt der Veranstaltung bildete

erörtert. Petr Blazek, wissenschaftlicher Mitarbeiter des tschechi-

ein Vortrag des Leiters der Abteilung Sicherheitstechnik am IPK, Dr.

schen Instituts für das Studium von totalitären Regimen (ÚSTR), sieht

Bertram Nickolay, der die einzigartigen Digitalisierungs- und Rekon-

Potenziale für den Einsatz der Technologien beim Zusammensetzen

struktionstechnologien für zerrissene und beschädigte Dokumenten

von zerrissenen Dokumenten der tschechischen kommunistischen

anhand des Stasi-Schnipsel-Projekts vorstellte. Schwerpunkt des

Staatssicherheit, die sich zurzeit in rund 400 Säcken befinden. Auch

Workshops war im weiteren Verlauf die Anwendung der Fraunho-

Kulturminister Daniel Herman, der mit einem Grußwort den Work-

fer-Technologien im Bereich des kulturellen Erbes. Wissenschaftliche

shop eröffnete und von 2010 bis 2013 den Posten des ÚSTR-Direk-

Mitarbeiter des Berliner Instituts stellten aktuelle und geplante Pro-

tors innehatte, unterstützt in diesem Zusammenhang eine Zusam-

jekte wie das Zusammenfügen der Schriften des Universalgelehrten

menarbeit mit dem Fraunhofer IPK.

Gottfried Wilhelm Leibniz und der durch Feuer, Wasser und Rauch beschädigten einzigartigen Musikaliensammlung der Herzogin Anna Amalia Bibliothek in Weimar vor. Professor Roland Meyer von der

Ihr Ansprechpartner

Humboldt-Universität Berlin präsentierte darüber hinaus eine wei-

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

tere Anwendung der Fraunhofer-Technologie bei der Rekonstruktion

Telefon: +49 30 39006-201

historischer tschechischer Gebetstexte.

bertram.nickolay@ipk.­fraunhofer.de

LabTour Industrie 4.0 VDMA macht Station am Spreebogen Gemeinsam mit der IHK Berlin setzte der VDMA seine Veranstaltungsreihe »LabTour Industrie 4.0« am 26. November am Fraunhofer IPK fort. Als Anbieter und Anwender von Industrie 4.0-Technologien steht der Maschinen- und Anlagenbau im Zentrum der Entwicklung rund um die intelligente und effiziente Produktion.

Reinhard Pätz vom VDMA-Landesverband Ost sieht für die Branche jetzt die Chance, die vierte industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Grund genug also, die Verbandsmitglieder zu einem der Protagonisten unter den Forschungseinrichtungen in Deutschland einzuladen, die mit anschaulichen Beispielen die Praxistauglichkeit von Industrie 4.0-Lösungen aufzeigen. Am Fraunhofer IPK werden

Industrie 4.0-Experte Eckhard Hohwieler führt Teilnehmern der VDMA LabTour den SOPRO-Demonstratot vor.

in Demonstrationslaboren unter realen Produktionsbedingungen vernetzte Lösungen entworfen und erprobt. Nach einführenden Vorträgen zu den Industrie 4.0-Projekten des IPK konnten die mehr

Ihr Ansprechpartner

als 40 Gäste im Versuchsfeld u. a. die selbstorganisierende Steue-

Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler

rung mit intelligenten, kommunizierenden Werkstücken oder Werk-

Telefon: +49 30 39006-121

stückträgern live erleben.

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

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Ereignisse und Termine

Neue Studie Qualitätsorganisation: Struktur, Planung und Reorganisation des Qualitätswesens in der industriellen Praxis Produktionsunternehmen sind seit den neunziger Jahren infolge der Globalisierung einem starken internationalen Wettbewerb ausgesetzt. Um sich trotz hoher Standortkosten, insbesondere im deutschsprachigen Raum, weiterhin von der Konkurrenz absetzen zu können, müssen Hersteller der Qualität als wesentliches Differenzierungsmerkmal in besonders hohem Maße gerecht werden.

Aus der steigenden Fülle an Anforderungen ergibt sich dabei ein entscheidendes Problem: die Planung und Umsetzung einer geeigneten Organisation des Qualitätswesens. Das Ziel der Studie bestand darin, zu diesem Themenfeld einen Überblick bezüglich des Status quo in Produktionsunternehmen im deutschsprachigen Raum zu schaffen. Dazu wurden wesentliche Merkmale der bestehenden Qualitätsorganisationen identifiziert sowie Erfolgsfaktoren und Herausforderungen für die Planung und Umsetzung neuer Organisationsstrukturen aufgedeckt.

Ihr Ansprechpartner Weitere Informationen und Bestellmöglichkeit: http://www.ipk.fraunhofer.de/publikationen/ markt-und-trendstudien/qualitaetsorganisation/

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

Save the Date: Hannover Messe 2016 Gemeinschaftsexponat »Industrie 4.0: So produzieren wir morgen« Wie verändert »Industrie 4.0« die Produktion und wie beeinflusst dieser Wandel die Arbeitswelt? Auf der Hannover Messe vom 25. bis 29. April 2016 zeigt das Fraunhofer IPK am Beispiel einer Getriebefertigung, wie flexibel vernetzte Fertigung die Aufgaben und Tätigkeiten von Mitarbeitern in der Produktion neu definiert.

Dabei werden entlang einer Prozesskette von der Produktionsplanung bis zur Arbeit an der einzelnen Maschine fünf konkrete Tätigkeitsfelder angesprochen, die mit Industrie 4.0 übersichtlicher, effektiver und ergonomischer gestaltet werden. Gleichzeitig demonstrieren wir, wie Industrie 4.0 produzierende Unternehmen in die Lage versetzt, auftragsindividuellen Änderungsbedarf an der Produktionsplanung effizient umzusetzen – etwa wenn anstelle von Standard-Getrieben kurzfristig Renngetriebe mit besonderen Eigenschaften gefertigt und montiert werden sollen. Das Szenario vereint Forschungsergebnisse der Projekte MetamoFAB, iWePro und pICASSO sowie Resultate aus IPK-eigener Vorlaufforschung.

Ihre Ansprechpartnerin

Die Präsentation erfolgt in Kooperation mit den an den Projekten

Katharina Strohmeier

beteiligten Partnern.

Telefon: +49 30 39006-140 katharina.strohmeier@ipk.fraunhofer.de

FUTUR 3/2015

Termine Mehr Können – Veranstaltungen 2016 Unsere Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Konferenzen, Technologietagen, Industrieworkshops und in Seminaren. Wo und wann Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.

28. Januar 2016

Workshop: Vom Produkt- zum Lösungsanbieter

23. Februar 2016

Anwendertag: Mikroskopie und Messtechnik

26. Februar 2016

Workshop: Lifecycle Monitoring

3. – 4. März 2016

Seminar: Wissensbilanz Made in Germany

3. – 4. März 2016

Berliner Runde: Neue Konzepte für Werkzeugmaschinen

3. – 4. März 2016

IAK: Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe

10. – 11. März 2016

Workshop: Praxis der Mikrofertigung

14. – 15. März 2016

Seminar: Muda-Safari in der Lernfabrik

14. – 15. März 2016

Seminar: Projekt- und Veränderungsmanagement »spielend« erleben

14. – 15. März 2016

Workshop: Wissensbilanz-Werkstatt

17. März 2016

Seminar: Wissensmanagement: Grundlagen, Methoden, Praxisbeispiele

April 2016

Studiengang: M.Sc. Industrielles Produktionsmanagement

11. – 15. April 2016

PLM Professional (1. Lehrgangswoche in Berlin)

14. April 2016

IAK: Keramikbearbeitung

15. April 2016

Workshop: Industrieroboter als Bearbeitungsmaschinen

28. April 2016

Technologietag: Energieeffizienz

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

TIPP

Anwendertag Mikroskopie und Messtechnik

Qualitätssicherung für hochpräzise Produkte, 23. Februar 2015 Das Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP am Fraunhofer IPK lädt Sie gemeinsam mit Carl Zeiss Industrielle Messtechnik zum Anwendertag »Mikroskopie und Messtechnik« nach Berlin ein.

Wir geben Ihnen einen Überblick über das breite Spektrum der optischen Messtechnik, industriellen Computertomographie und Materialmikroskopie. Expertenvorträge sowie zahlreiche praxisorientierte Vorführungen bieten Ihnen die Möglichkeit, sich umfassend über neue Technologien und Zukunftsperspektiven zu informieren.

Darüber hinaus bieten wir gemeinsam mit ZEISS Live-Messungen an.

So können Sie vor Ort mit eigenen Musterteilen die Möglichkeiten und Grenzen einer Technologie gemeinsam mit den Experten von ZEISS und Fraunhofer IPK ausloten. Dabei möchten wir mit Ihnen gerne diese Themen diskutieren und Mittel und Wege aufzeigen, wie diese Mess­aufgaben und Dokumentationen praktisch umgesetzt werden können. Weitere Informationen und Anmeldung unter: www.ipk.­fraunhofer.de/weiterbildung

In Ko o p e r a t io n mit

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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 Medizin­technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eigenen Beiträgen zur anwendungs­orientierten Grundlagenforschung neue Technologien in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das PTZ überführt die im Rahmen von Forschungsprojekten erzielten Basisinnova­tionen 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 komplexe Produktionsanlagen sowie die Innovation aller planenden und steuernden Prozesse im Unternehmen.

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl Telefon +49 30 39006-233 holger.kohl@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 39006-243 rainer.stark@ipk.­fraunhofer.de Automatisierungstechnik, Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-181 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Telefon +49 30 314-22014 guenther.seliger@mf.tu-berlin.de Qualitätsmanagement, Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Telefon +49 30 39006-118 roland.jochem@ipk.­fraunhofer.de Medizintechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann (komm.)

Telefon +49 30 39006-101 eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de

­Fraunhofer Innovationscluster LCE Life Cycle Engineering Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-100 eckart.uhlmann@ipk.­fraunhofer.de Next Generation ID Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-183 joerg.krueger@ipk.­fraunhofer.de

­Fraunhofer -Allianzen

Kompetenzzentren

AdvanCer Hochleistungskeramik Christian Schmiedel Telefon +49 30 39006-267 christian.schmiedel@ipk.­fraunhofer.de

Additive Fertigung Dipl.-Ing. André Bergmann Telefon: +49 39006-107 andre.bergmann@ipk.­fraunhofer.de

autoMOBILproduktion Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de

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

Generative Fertigung Dipl.-Ing. Benjamin Graf Telefon: +49 39006-374 benjamin.graf@ipk.­fraunhofer.de

Benchmarking Dipl.-Wirt.-Ing. Oliver Riebartsch Telefon +49 30 39006-262 oliver.riebartsch@ipk.­fraunhofer.de

Numerische Simulation von Produkten, Prozessen Dipl.-Ing. Raphael Thater Telefon +49 30 39006-375 raphael.thater@ipk.­fraunhofer.de

Elektromobilität Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Reinigungstechnik Dipl.-Ing. Johannes Mankiewicz Telefon +49 30 39006-154 johannes.mankiewicz@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2015 Claudia Engel Telefon +49 30 39006-238 claudia.engel@ipk.­fraunhofer.de

SysWasser Dipl.-Ing. Gerhard Schreck Telefon +49 30 39006-152 gerhard.schreck@ipk.­fraunhofer.de

PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de

Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.­fraunhofer.de

Prozessmanagement Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Arbeitskreise

Simulation und Fabrikplanung Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.­fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen) Dipl.-Ing. Fabio Meister Telefon +49 30 314-24450 meister@iwf.tu-berlin.de Keramikbearbeitung Alexander Eulitz, M. Sc. Telefon +49 30 314-24963 eulitz@iwf.tu-berlin.de Mikroproduktionstechnik Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.­fraunhofer.de Strahltechnik Simon Motschmann Telefon +49 30 39006-269 simon.motschmann@ipk.­fraunhofer.de Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe Florian Erdmann, M. Sc. Telefon +49 30 314-21791 florian.erdmann@iwf.tu-berlin.de

Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.­fraunhofer.de Virtual Reality Solution Center (VRSC) Dipl.-Ing. Uwe Rothenburg Telefon +49 30 39006-125 uwe.rothenburg@ipk.­fraunhofer.de Wissensmanagement Dipl.-Kfm. Ronald Orth Telefon +49 30 39006-171 ronald.orth@ipk.­fraunhofer.de Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP) Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.­fraunhofer.de