Digitalisierte Produktion by Fraunhofer IPK

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

Digitalisierte Produktion

Starthilfe

Digitales Upgrade fĂźr alte Maschinen und Anlagen

Smart und flexibel

Intelligente Werkstattproduktion

Inhalt Impressum FUTUR 2/2016 18. 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 Claudia Engel, Corinna Fischer, Helen Stoffel, Katharina Strohmeier 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 Herstellung Ruksaldruck GmbH + Co. KG Fotos Bosch Rexroth: 8 (Grafik, Bild rechts) Deutsche Bundesbank: 22 Finow Automotive: 8 (Grafik, Bild links) Fraas und Richter Werkzeugbau: 8 (Grafik, Bild mitte) Fraunhofer IPK / Lukasz Buda: 11 Fraunhofer IPK / Jelena Radojicic: 28 (mit freundlicher Genehmigung von Comau) Fraunhofer IPK / Katharina Strohmeier: 1, 12 IWF TU Berlin: 16, 17 Pixabay: 6 SFB 1026: 26, 27 Stadtverwaltung Bischofswerda/Sven Pluhár: 29 (Luftbild) TRUMPF: 23 WGP: 24 unten

Losgröße 1 – Demozelle »Smarte Fabrik 4.0«

Starthilfe – Digitales Upgrade für alte Maschinen und Anlagen

In Echtzeit gut – Optimierte Produkt- und Prozessqualität durch Digitalisierung der Qualitätssicherung

Industry Cockpit – Durchblick vom Management bis in die Produktion

Smart und flexibel – Intelligente Werkstattproduktion

Einfach anwenderfreundlich – Numerische Simulation von Fügestellen

Läuft rund – Neue Hochleistungsspindel für die Aluminiumzerspanung

Fundsache – Rekonstruktion von Banknoten

Clever vernetzt fertigen – Interview mit Klaus Löffler, TRUMPF Lasertechnik GmbH

Partnerunternehmen: Deutsche Bundesbank – Nationales Analysezentrum für beschädigtes Bargeld

Maschinensteckbrief: LANG MMC 500

Ereignisse und Termine

PTZ im Überblick

FUTUR 2/2016

Editorial Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die Digitalisierung schreitet beschleunigt voran und durchdringt die Wertschöpfungskette immer intensiver. Wie Unternehmen diesen Wandel in der Produktion ökonomisch, ökologisch und sozial verträglich gestalten können, zeigen wir in unserer neuen FUTUR. Eine Schlüsselrolle dabei spielt die Informa tionstechnik. Daten, Informationen und digitale Modelle werden künftig nicht nur wie

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

bisher als Planungsgegenstand und zur statistischen Prozesskontrolle genutzt, sondern

zifisch angepasst werden können. Das eröff-

im Sinne eines »Digitalen Zwillings« zu einer

net neue Möglichkeiten zur Datenanalyse

Informationsfabrik verschmolzen. Eine solche

und Prognose, stellt aber auch völlig neue

smarte Fabrik, wie wir sie am Fraunhofer IPK

Anforderungen an das Management und die

aufgebaut haben, ermöglicht eine ständig

Organisation. Mit welchen Methoden und

vorauseilende Simulation und Vorhersage

Tools wir Unternehmen dabei unterstützen,

der zu erwartenden Zustände bei Aufbau,

erfahren Sie in diesem Heft.

Veränderung und Betrieb von Produktionsanlagen sowie der operativen Produktion.

Essentieller Bestandteil einer jeden Fertigung

Damit erlaubt sie die Nutzung ganz neuer

wird, trotz Digitalisierung, auch zukünftig

Fertigungsparadigmen, beispielsweise zur

der technologische Fertigungsschritt sein.

selektiven Montage in einer großvolumigen

Wir müssen jedoch klären, wie neue Techno-

Produktion.

logien oder die Integration und Vernetzung intelligenter Sensorik dazu beitragen können,

Ein weiterer Effekt der digitalisierten Produk-

die Leistungsfähigkeit der Einzeltechnologien

tion: Unternehmen müssen in Echtzeit agie-

und damit der gesamten Wertschöpfungs-

ren und ihre Geschäftsprozesse aufwands-

kette zu steigern. So untersuchen wir, wie

neutral flexibilisieren, sodass Produkte und

Hersteller mit einer flexiblen Werkstattferti-

Dienstleistungen kunden- und auftragsspe-

gung auf den zunehmenden Variantenreichtum von Produkten reagieren oder ihre alten Maschinen und Anlagen für das digitale Zeitalter umrüsten können.

XV. INTERNATIONALES PRODUKTIONSTECHNISCHES KOLLOQUIUM

Gelegenheit, diese Themen zu vertiefen, haben Sie übrigens auf unserem XV. Inter-

DIGITALISIERTE PRODUKTION – POTENTIALE FÜR EINE NACHHALTIGE URBANE WERTSCHÖPFUNG

nationalen Produktionstechnischen Kolloquium Ende September in Berlin. Besuchen Sie uns und informieren Sie sich über den aktuellen Stand der produktionstechnischen Forschung. Wir freuen uns auf Sie.

SAVE THE DATE 15. – 16.9.2016

Ihr JAHRE

PTK 2016

Eckart Uhlmann

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

Losgröße 1 Demozelle »Smarte Fabrik 4.0« Auf dem Weg zur Industrie 4.0 gilt es, neue Methoden, Konzepte und Technologien zu erproben und geschickt miteinander zu kombinieren. Zu diesem Zweck hat das Fraunhofer IPK die Demozelle »Smarte Fabrik 4.0« entwickelt. Anhand einer Losgröße-1-Produktion werden hier die Wirkungsweisen, Anwendungsfälle und Potenziale von Smart Data und eines digitalen Fabrikzwillings für Forschungs- und Entwicklungspartner erleb- und erforschbar. Flankiert von einem Portfolio aus strategischer Beratung sowie Methoden- und Technologieentwicklung setzt das Institut mit seinen Kunden so individuelle Industrie-4.0-Lösungen für Produktentwicklung und Produktion um.

n &O p ti m i z a ti o

xt nte Co

Living Digital Twin

Dat a&

I n for

In der Demozelle »Smarte Fabrik 4.0« wurde eine modulare Losgröße-1-Fertigungsstraße sowohl physisch als auch virtuell, in Form eines digitalen Zwillings, aufgebaut.

►►Produktionsfaktor Information

der Produktentwicklung und Produktion –

Als Resultat der Entwicklung eingebette-

und zwar über den gesamten Lebenszy-

IPK eine Fertigungsstraße geschaffen, an der

ter Systeme wurden 2006 erstmalig cyber-

klus eines Produktes. Angefangen beim

alle Aspekte von Industrie 4.0 auf vielfäl-

physische Systeme, kurz CPS, beschrieben.

einzelnen Sensor über Anlagenzustände

tige Art und Weise erprobt und optimiert

Wesentliches Unterscheidungsmerkmal zu

und Linienauslastung bis hin zu vernetzten

werden können. Ziel ist es, die informa-

»Smarte Fabrik 4.0« wurde am Fraunhofer

klassischen Systemen war deren Vernetzung.

Produktionsstätten sollen intelligente Pro-

tionstechnischen Wirkzusammenhänge und

Daraus entwickelten sich im weiteren Verlauf

duktionssysteme Daten und Informationen

Potenziale von cyber-physischen Systemen

die Begriffe Internet der Dinge und Indus-

austauschen, interpretieren und in eine ver-

und digitalen Zwillingen für die industrielle

trie 4.0 in Deutschland. Seit seiner erstma-

netzte, autonome Prozesslandschaft zurück-

Anwendung aufzuzeigen und gemeinsam

ligen Verwendung im Jahr 2011 wird der

fließen lassen. Die Herausforderungen rei-

mit Kunden Strategien für deren Einführung

Begriff Industrie 4.0 synonym für Neuent-

chen dabei von Fragen der Standardisierung

im Unternehmen zu entwickeln.

wicklungen in den Bereichen der vernetzten

über Themen der IT-Sicherheit bis hin zur

Produktion und der industriellen Informati-

Geschäftsmodellentwicklung sowie der Aus-

onstechnik genutzt.

und Weiterbildung.

►►Reale Fertigungsstraße Die Demozelle »Smarte Fabrik 4.0« arbeitet mit dem Szenario der Herstellung eines

Zu den Kernaufgaben von Industrie 4.0

Letztlich kann der Schritt zur Industrie 4.0

Getränkeuntersetzers, der vom Kunden

gehört u. a. die Sammlung und Bereitstel-

nur dann gelingen, wenn die individuel-

in Form, Material und Farbe frei gestaltet

lung von Daten aus cyber-physischen Sys-

len Bedürfnisse der Unternehmen durch

werden kann und anschließend direkt oder

temen sowie die Nutzung der daraus zu

eine maßgeschneiderte Migrationsstrate-

per Fernauftrag gefertigt wird. Das Produkt,

gewinnenden Informationen im Umfeld

gie adressiert werden. Mit der Demozelle

das der Kunde mittels einer webbasierten

FUTUR 2/2016

Halbzeug-/ Rohteillager

Modul 2

Station

Entnahme

Produktinformationsund übergabeterminal

Modul 3

Ausgabelager

Identiﬁzierung

Zerspanung

Virtuelle Produktentstehung

Produktkonﬁgurationsund informationsterminal

Modul 1

Pick and Place

Qualitätskontrolle

Raupenroboter

Montage

Informationsﬂuss

Lager für Montagekomponenten

Produktkonﬁguration durch Auftraggeber

Rohteil- und Halbzeugentnahme und -transport

Formgebung durch Zerspanung

Assistierte Montage durch Facharbeiter

Qualitätskontrolle für Einzelteil- und Baugruppenprodukte

Kommissionierung, Lagerung

Übergabe des Produktes an Auftraggeber

Schematischer Aufbau der Demozelle »Smarte Fabrik 4.0« mit den drei Modulen Zerspanung, Montage und Qualitätskontrolle

Schnittstelle konfiguriert, kann als Einzel-

Montageanweisungen per Display, Head-

schmelzung von realer Produktion und digi-

teil oder als Baugruppe spezifiziert wer-

Up-Display oder Pick-by-light vom Monteur

talen Planungs- und Simulationswerkzeugen.

den, wodurch sich unterschiedliche Pfade

zusammengefügt werden. Das Montage

Änderungen, ob im virtuellen oder physi-

durch die Produktion ergeben. Die Demo-

ergebnis wird abermals qualitätsgeprüft, in

schen Raum, werden bidirektional zwischen

zelle besteht aus drei Modulen, die vorerst

das Ausgabelager befördert und nach Iden-

der Demozelle und dem digitalen Zwilling

in fester, später in variabler Anordnung im

tifizierung des Auftraggebers an die Entnah-

synchronisiert. Autonome Vorgänge inner-

Raum arrangiert und medien- und infor-

mestation übergeben. Weitere Ausbaustu-

halb der Demozelle können so im Vorfeld

mationstechnisch miteinander verbunden

fen der Demozelle sehen die Fertigung von

abgesichert werden und bleiben für den

sind. Ausgehend von der Produktspezifika-

cyber-physischen Systemen selbst vor. Aus

Menschen nachvollziehbar. Der digitale Zwil-

tion werden vollautomatisch Produktstruk-

dem vom Kunden gestaltbaren Getränke-

ling erzeugt Informationen und Erkenntnisse,

tur, Prozessplan und Steuerungsprogramme

untersetzer wird dann ein intelligentes Pro-

die in-the-loop an die Maschinen selbst, ihre

erzeugt. Diese umfassen u. a. die CNC-Pro-

dukt, das mit Bewegungs- und Temperatur-

Betreiber, ihre Anwender und an die Pro-

grammierung mit G-Code für die Zerspa-

sensoren bestückt wird. Zusätzlich kann es

duktentwicklung weitergeleitet werden. Zu

nung, Bauteilnummern auf RFID-Chips, die

Informationen über seine eigene Fertigung

diesem Zweck wurde eigens ein webbasier-

Steuerung der Spannvorrichtungen, Logis-

speichern. Darüber hinaus erhält der Geträn-

tes Smart Data Dashboard entwickelt, wel-

tik- und Qualitätsprüfungsprozesse sowie

keuntersetzer Netz- und Internet-Zugang

ches alle relevanten Informationen visuali-

die Ableitung des Montageplans.

und kann somit abhängig vom Nutzerverhal-

siert und den intuitiven Eingriff in den

ten auch unterschiedliche Services anstoßen.

Produktionsprozess ermöglicht. Erst so wird

Je nach Auftrag werden die Rohteile in einer Frässtation auf die gewünschte Form

es möglich, robuste CPS-Verbünde zu entDie Kommunikation zum Austausch von

gebracht. Eine kamerabasierte Qualitätskon-

Prozess- und Planungsdaten erfolgt vorläu-

trolleinheit überprüft Produkteigenschaften

fig auf der Basis von Softwareschnittstellen

wickeln und zu betreiben.

wie Form, Maßhaltigkeit, Material und Farbe

wie OPC-DA, später auch OPC-UA, mittels

und schickt mangelhafte Teile zurück in die

WLAN, RFID und Ethernet, EtherCAT sowie

Zerspanung. Gleichzeitig fließen Abwei-

weiteren Industriebussystemen wie Profi-

chungen kontinuierlich in die automatische

Bus oder ProfiNet. Die Demozelle dient aber

Ihre Ansprechpartner

G-Code-Erzeugung zurück, um eine stän-

auch als Testumgebung für neue Protokolle

Thomas Damerau

dige Verbesserung der Produktion zu erzielen.

des Internets der Dinge, insbesondere des

Telefon: +49 30 39006-216

Constrained Application Protocol (CoAP).

thomas.damerau@ipk.fraunhofer.de

mit Hilfe eines autonomen Transportraupen-

►►Digitaler Zwilling

Thomas Vorsatz

roboters an den Montagearbeitsplatz beför-

Der digitale Zwilling, hier in Form eines kine-

Telefon: +49 30 39006-271

dert, wo sie anhand dynamisch erzeugter

matisierten Fabrikmodells, sorgt für eine Ver-

thomas.vorsatz@ipk.fraunhofer.de

Nach der Einzelteilprüfung werden die Teile

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

Starthilfe Digitales Upgrade für alte Maschinen und Anlagen Das Sinnbild von Industrie 4.0 ist die intelligente Fabrik, in der sämtliche Produktionsmittel hochgradig miteinander vernetzt sind. Diese Vernetzung gewährt Zugriff auf aktuellste Daten aus Produktion und Betrieb und ermöglicht deren Archivierung. Betriebswirtschaftliche Analysen, Prognosen und Entscheidungen profitieren von dieser umfassenden Informationsgrundlage. Das Verbundprojekt RetroNet unterstützt die Anbindung auch bestehender Produktionsmittel und bringt so »die Forschung auf den Hallenboden«.

Alte Hardware fit für Industrie 4.0 zu machen – das ist das Ziel des Projekts RetroNet.

Die Umsetzung von Industrie 4.0 erfordert

Im Projekt entstehen Methoden und Kompo-

►►Anwendungsszenarien

einen kontinuierlichen Veränderungsprozess

nenten zur Integration bestehender Hardware

Ausgangspunkt für die Entwicklungen sind

in den Unternehmen. Da vor allem kleine und

in die intelligente Fabriksteuerung. Hierfür

die konkreten Anwendungsszenarien der

mittlere Firmen langfristig in ihre Maschinen

werden physische und logische Konnekto-

drei Industriepartner Fraas und Richter Werk-

und Anlagen investieren, verzögert sich hier

ren entwickelt, mit denen die Anbindung

zeugbau, Finow Automotive und Bosch Rex-

oftmals der praktische Einsatz von Industrie-

bestehender Maschinen und Anlagen an

roth. Sie evaluieren, welche Maschinen und

4.0-Technologien und bremst deren anwen-

eine Steuerungsplattform ermöglicht wird.

Anlagenteile an eine Steuerungsplattform

dungsnahe Weiterentwicklung. Das Projekt

Unternehmen können damit sukzessive ein

angeschlossen werden sollen und welche

RetroNet schlägt deshalb die Brücke zwischen

cyber-physisches System aufbauen und ihrem

exemplarischen Dienste für diese in Frage

derzeitigem Anlagenbestand und der Vernet-

Bedarf entsprechend klassische und Industrie

kommen. Das Spektrum der Szenarien

zung nach dem Industrie 4.0-Leitbild.

4.0-Produktion kombinieren.

umfasst sowohl die methodisch begleitete

FUTUR 2/2016

(VALUE-ADDED) SERVICES HMI

Capacity Utilization

Energy Monitoring

…

INDUSTRIE 4.0 – PLATFORM Integration einzelner Maschinen in Kleinunternehmen, als auch Integrationsprozesse von Fertigungslinien der Serienproduktion. Basis dafür ist jeweils die Erfassung von Maschinen-, Anlagen- und Produktionsdaten zur Übermittlung an eine zentrale Datenhaltung. Für das erste Projektjahr bis Ende 2016 ist geplant, initiale Dienste zu realisieren, um so die Tragfähigkeit der Konzepte, die grundlegende Datenverfügbarkeit sowie Durchgängigkeit der Daten von der Maschine bis in den

Anwendungsszenarien vom Automobilzulieferer über Maschinenbauunternehmen zur Serienfertigung von elektrischen Antrieben (v. l.) und deren Integration im Gesamtkonzept. (© Bild links: Finow Automotive, mitte: Fraas und Richter Werkzeugbau, rechts: Bosch Rexroth)

Dienst und die Visualisierung für den Nutzer zu zeigen. In dieser Phase wird die Methodik zur Bewertung des Maschinenparks und des möglichen Nutzens der Vernetzung während

Parallel entstehen Methoden und Konzepte,

der Produktion begleitend entwickelt.

die eine Mehrwert-, Investitions- und Risikoabschätzung für das Unternehmen im Indus-

Projektpartner

►►Technologien für die Umsetzung

trie 4.0-Integrationsprozess zulassen. Somit

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird

Als Adapter zur Datenerfassung mit dem

arbeiten die Partner im Projekt RetroNet eine

mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung

angedachten Funktionsumfang werden unter

Struktur von Methodiken aus, die Unterneh-

und Forschung (BMBF) im Programm »Innovatio-

Federführung von Bosch Rexroth sogenannte

men von der Auswahl und Kalkulation über

nen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit

Konnektoren entwickelt. Die Entwicklung der

den Integrationsprozess bis hin zum Einsatz

von morgen« gefördert und vom Projektträger

Softwareplattform koordiniert PI Informatik.

geeigneter Mehrwertdienste begleitet.

Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für

►►Ausblick

–– AUCOTEAM GmbH

Die Plattform wird neben der Datenaggregation den Zugriff auf die gesammelten Daten

den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

verwalten und Ausführungsumgebung für

Nach der initialen technologischen Strategie

–– Bosch Rexroth AG

die Mehrwertdienste sein. Inwieweit Dienste

ist die Ausqualifizierung der Konzepte und

–– Finow Automotive GmbH

im Sinne von Softwaremodulen nicht nur auf

die Erweiterung der Anwendungsszenarien

–– Fraas und Richter Werkzeugbau GmbH

der Plattform flexibel betrieben, sondern auch

geplant. Schwerpunkt ist hier die Modulari-

–– Fraunhofer IPK

direkt auf einem Konnektor ausgeführt wer-

sierung von Diensten und die Verteilung über

–– KleRo GmbH Roboterautomation

den können, ist Gegenstand der Forschungs-

die verschiedenen Ausführungseinheiten

–– Lernfabrik Neue Technologien

arbeiten, da hierzu unterschiedliche Rech-

Plattform und Konnektor. Damit geht ein

nerplattformen und Leistungsfähigkeiten

durchgängiges Datenmodell einher. Nach den

–– PI Informatik GmbH

berücksichtigt werden müssen. Das Fraunho-

ersten Erfahrungen bei der Umsetzung ein-

–– Technische Universität Berlin IWF

fer IPK befasst sich im Verbundprojekt mit der

facher Szenarien kann die Methodik vervoll-

–– Universität Stuttgart ISW

erforderlichen Kommunikationssoftware. Ein

ständigt und ausgebaut werden. Darüber hin-

besonderer Schwerpunkt ist die Entwicklung

aus werden Bewertungswerkzeuge integriert

einer Middleware, die nach dem Client-Server-

und evaluiert, die die durch Vernetzung,

Prinzip Dienste und beteiligte Teilsysteme ver-

Datenverfügbarkeit und Mehrwertdienste

Berlin gGmbH

mittelt. Die verfügbaren Funktionen werden

erreichte Verbesserung quantifizieren. Appli-

als Mehrwertdienste strukturiert, analog zu

kativ werden hierzu die bewusst einfach

Ihr Ansprechpartner

Apps für Smartphones, und hinsichtlich der

gehaltenen Szenarien bei den Anwendungs-

Moritz Chemnitz

Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen für

partnern ausgebaut und durch Demonstra-

Telefon: +49 30 39006-127

den Einsatz in der Produktion optimiert.

toren ergänzt.

moritz.chemnitz@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

In Echtzeit gut Optimierte Produkt- und Prozessqualität durch Digitalisierung der Qualitätssicherung Die umfassende Vernetzung aller Softwaresysteme ist Voraussetzung für das intelligente Produkt in der Industrie 4.0. Dieses weiß zu jedem Zeitpunkt, welche Produktionsschritte an seinen Komponenten vollzogen werden, kennt seine Qualität und kann auf Grund der Echtzeitauswertung seiner Produktionsdaten selbst regelnd in den Produktionsprozess eingreifen. Damit eröffnet es auch Chancen für neue Ansätze der Qualitätssicherung.

Zeitliche Einordnung der Entwicklung der Qualitätssicherung in die Phasen der industriellen Produktion

Bei dem Prozess des Wandels der klassi-

Auswertung der umfangreichen Sensorik bei

sen und Mustererkennung von Echtzeitdaten

schen Industrie zur Industrie 4.0 handelt es

cyber-physischen Produktionssystemen bieten

Aussagen über den Zustand einer Anlage. Vor

sich im Kern um die fortschreitende Vernet-

einen neuen Ansatz zur Qualitätssicherung in

allem Ausfälle können so durch rechtzeitiges

zung eingebetteter Systeme zur Steuerung

der Industrie 4.0: Durch Echtzeitüberwachung

Eingreifen gezielt verhindert werden.

mechatronischer Komponenten, die in ihrer

lassen sich schon während der Produktion

Komplexität sogenannte cyber-physische Sys-

Informationen über die Qualität des Produk-

Vernetzung und Automatisierung in der Pro-

teme bilden. Diese cyber-physischen Systeme

tes gewinnen und Qualitätswissen generieren.

duktion bringen darüber hinaus intelligente

zeichnen sich durch eine vielschichtige Aktorik

Dieses wiederum wird aktiv in die Prozess-

Qualitätsassistenzsysteme hervor, welche den

aus und erfassen dank hochpräziser Sensoren

kette zurückgeführt; durch die Regelung der

Qualitätsingenieur bei der Sicherung der Pro-

alle möglichen Systemparameter. Ihr Einsatz

Prozessparameter lässt sich so ein optima-

duktqualität und bei der Überwachung des

in Produktionssystemen wiederum führt zu

les Ergebnis erzielen. Mit Hilfe von Machine

Zustands der Gesamtanlage unterstützen,

cyber-physischen Produktionssystemen, wel-

Learning-Algorithmen können eigenständige,

zum Beispiel durch automatische Benach-

che sich durch die Erfassung der Prozesspara-

kontinuierliche Verbesserungsprozesse reali-

richtigungssysteme, detaillierte Betriebsanzei-

meter intelligent an die Produktionssituation

siert werden, so dass Anlagen sich im laufen-

gen und Augmented Reality. Aber es werden

anpassen können. Die Analyse und Generie-

den Betrieb selbst optimieren. Zugleich wer-

auch Qualitätsassistenzsysteme ermöglicht,

rung von Wissen um den Produktionsprozess

den Abweichungen frühzeitig erkannt und

die Kunden schon vor der eigentlichen Fer-

aus der erzeugten Menge an Daten sowie die

Ausschuss und Ausfallzeiten minimiert. Dane-

tigung bei der Individualisierung ihrer Pro-

detaillierte Kenntnis der Prozessdaten durch

ben ergeben sich über gezielte Langzeitanaly-

dukte unterstützen. Diese prüfen nicht nur

FUTUR 2/2016

Q-Echtzeitwissen als Schlüssel für Qualität in der Industrie 4.0

die Realisierbarkeit der Kundenwünsche, sondern treffen auch Vorhersagen über die erzielbare Qualität des Produktes. Mit der steigenden Verfügbarkeit der Prozessparameter wird dieser Ansatz immer wirkungsvoller, um die Produktqualität zu

Spielerisch zum Qualitätsexperten

bestimmen. Zusätzlich können alle Einheiten

Mit der App »Quality Quiz« des Fachgebiets Qualitätswissenschaft der Technischen Uni-

ohne Mehrkosten oder Zeitaufwand wäh-

versität Berlin können Studierende, QualitätsprüferInnen oder ManagerInnen jetzt Quali-

rend des Produktionsprozesses überprüft

tätsthemen spielerisch erlernen. In sechs Wissensrubriken, darunter »Six Sigma und Lean«,

werden. Neben der Kenntnis der Prozessda-

»Statistik« oder »Total Quality Management«, werden die wichtigsten Themen des Qualitäts-

ten ist gerade bei Losgröße 1 oder Kleinst-

managements vermittelt. Dabei können Nutzer zwischen drei Schwierigkeitsstufen der über

serien die Inline-Messung die Methode zur

700 Multiple- und Dual-Choice-Fragen wählen und damit sowohl Grundlagenwissen als auch

Qualitätssicherung in der Smart Factory. Mit

neueste wissenschaftliche Erkenntnisse erwerben. Und das an konkreten Beispielen: In einem

Hilfe von Inline-Messsystemen und unter-

zehnstufigen Level-System arbeiten sich die Spieler zu Qualitätsfragen vom »Lappen« über

schiedlichster Sensorik können schon inner-

»Flachzange«, »Luftpumpe« und »Bohrhammer« bis zum komplexen »Laser« hoch. Diverse

halb der Produktionskette die Produktpara-

Achievements, die sowohl Fleiß als auch Kenntnisse belohnen, befördern die Motivation.

meter bestimmt und frühzeitig Fehler im

»Das Fachgebiet Qualitätswissenschaft ist traditionell sehr stark engagiert in der Ausbildung

Produktionsprozess erkannt werden. Die

der nächsten Generation von Qualitätsmanagerinnen und -managern. Mit unserer neuesten

Smart Factory nutzt das Wissen der Inline-

Weiterentwicklung der Lehre bedienen wir gleichzeitig die aktuellen Mega-Trends ‚Gamifica-

Messung, um ihre Prozesse eigenständig zu

tion‘ und ‚Mobile Learning‘. Die neue App ist unser erster Versuch auf diesen Gebieten und

rekonfigurieren und zu optimieren. Zusam-

wir freuen uns auf das Feedback der Nutzer aus Wirtschaft und Wissenschaft.«, so Fachge-

men mit der Prozessparameterauswertung

bietsleiter Professor Dr.-Ing. Roland Jochem.

wird die Umsetzung des Taguchi-Gedankens, dass jede Abweichung vom Zielwert trotz Einhaltung der Toleranzintervalle eine

Ihr Ansprechpartner

Verschwendung darstellt, durch automati-

Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem

sierte Verfahren nun nur noch eine Frage

Telefon: +49 30 39006-118

der Zeit.

roland.jochem@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

Industry Cockpit Durchblick vom Management bis in die Produktion Industrie 4.0 verspricht große Flexibilität in der Produktion. Ziel ist es, die Produktund Prozessvarianten mit kleinen Losgrößen signifikant zu steigern, ohne die Produktionskosten ins Unwirtschaftliche zu treiben. Der Schlüssel dafür liegt in vernetzten Informations- und Kommunikationslösungen, mit denen sämtliche Elemente der Fabrik – Produkte, Maschinen, Werkzeuge und Menschen – integriert betrachtet und gesteuert werden. Der Mensch als zentrales Bindeglied muss in der Lage sein, jederzeit diese Komplexität zu beherrschen. Zur Entscheidungsunterstützung benötigt er jedoch situations- und aufgabengerecht aufbereitete Informationen. Ein Werkzeug, das diesen Anforderungen gerecht wird, ist das Industry Cockpit des Fraunhofer IPK, das in Kooperation mit dem MES-Hersteller Pickert & Partner aus Karlsruhe entwickelt wird.

Sollen Prozesse anpassbar sein, ist es umso

deren notwendige Überwachungsmerkmale

Gesamtmodell zusammengesetzt werden.

wichtiger den Verwaltungsaufwand mög-

fallweise anpasst. Will man nun noch Flexi-

Jedes dieser Puzzleteile trägt die Informati-

lichst gering zu halten. Die Anforderung,

bilität schaffen und unterstützen, sind die

onen, welche prozessrelevanten Auswertun-

individuelle Kundenwünsche zu Kosten

heute starr programmierten Systeme nicht

gen benötigt werden, im Hintergrund wie

eines Standardmassenproduktes kurzfris-

mehr ausreichend, um die Auftragsfertigung

eine Art Rucksack mit sich. Je nach Kombi-

tig zu befriedigen, macht ein durchgängi-

ganzheitlich zu verfolgen. Insbesondere der

nation der Module werden unterschiedli-

ges Prozessengineering notwendig. Die sich

Bezug zu verknüpften Prozessen, wie z. B.

che Sichten des Cockpits auftragsspezifisch

damit erhöhende Komplexität von industriel-

zu Zulieferern oder dem Vertrieb, werden

abgeleitet. Das funktioniert ähnlich wie auf

len Unternehmensprozessen erfordert eine

immer schwieriger.

der Modellseite. Ist ein neues Prozessmodul

kontextuelle und damit für den Anwender einfache Prozessüberwachung. Insbesondere die Aufbereitung und Aggregation auftragsindividueller Informationen zur Ent-

erstellt und in der Modulbibliothek abge-

►►Konfigurieren statt programmieren

legt, können im Anschluss über einen Auswertungsgenerator die zu überwachenden

Der modellbasierte Ansatz des Industry

Echtzeitparameter definiert werden. Diese

scheidungsunterstützung muss einfach und

Cockpits verfolgt die Strategie »Modellkon-

Auswertungen sind ebenfalls als Puzzleteile

schnell möglich sein.

figuration statt Programmieren«. Damit kön-

modular.

nen individuelle Prozesse für unterschiedDie Verkettung sämtlicher Unternehmens-

liche Rollen aufgabengerecht überwacht

Innerhalb eines Cockpitkonfigurators wer-

aktivitäten lässt sich in Form von Unterneh-

und gesteuert werden. Grundlage hierfür

den dann die Auswertungswidgets rol-

mensmodellen beschreiben und erlaubt

ist zunächst das Unternehmensmodell, wel-

lenspezifisch zugeordnet, denn ein Meis-

gleichzeitig eine Darstellung der Wechsel-

ches alle Prozesse zur Auftragsbearbeitung

ter benötigt andere Informationen als der

wirkungen zwischen Produkt, Organisation,

sowohl administrativ als auch produktiv

Werker an der Maschine. Eingebettet in

Ressourcen und Informationen. Diese Ver-

abbildet. Betrachtet man nun die einzelnen

einem dynamischen Dashboard liefern die

knüpfungen und die operativen Plan- und

Prozessschritte als sogenannte Module, die

Auswertungswidgets der Rolle die erforder-

Ausführungsdaten reichen aus, um eine kun-

einen Teilschritt zur Auftragserfüllung abbil-

lichen Informationen mit für die Aufgabe

denauftragsindividuelle Fertigung mit den

den, so lassen sich solche Modelle wie ein

optimalen Anzeigen. Mit Hilfe von frei defi-

Informationen zu versorgen, die sie benö-

Puzzle in kleine Teile zerlegen, für die sich

nierbaren Parametern wird einfach festge-

tigt, ohne die Mitarbeiter zu »überfluten«.

die notwendigen Informationen schneller

legt, wann diese angezeigt werden und

Das gelingt, indem einerseits die kritischen

definieren lassen als für das Gesamtkonst-

wann nicht, um ausschließlich die aktuell

Prozesse automatisch überwacht werden,

rukt. Diese Puzzleteile oder Prozessmodule

für den Anwender erforderlichen Informati-

aber nur im Problemfall eine Visualisierung

werden in einer Modulbibliothek vorge-

onen zu filtern. Das ist zum Beispiel bei einer

stattfindet. Und andererseits, wenn sich das

halten und können je nach Anwendungs-

Roboterbearbeitung der Fall, bei der eine

Cockpit an die spezifischen Prozesse und

wunsch zu einem auftragsspezifischen

Vielzahl von Parametern überwachungsre-

FUTUR 2/2016

levant ist. Das Industry Cockpit informiert

erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Kommu-

genau dann, wenn einer dieser Parameter

nikation, der Überwachung und der Doku-

aus dem Toleranzbereich zu geraten droht,

mentation von kundenindividuellen Anfor-

und erzeugt weitere erforderliche Sichten,

derungen. Damit unterstützt das Industry

wie z. B. Verlaufs- und Belastungskurven.

Cockpit alle Mitarbeiter im Unternehmen

Projektes MetamoFAB. Das Projekt MetamoFAB

Auf diese Weise wird der Anwender in sei-

vom Management bis zur Produktion und

wird mit Mitteln des Bundesministeriums für

Das Industry Cockpit entsteht im Rahmen des

ner Entscheidungsfindung zum Eingriff spe-

trägt maßgeblich zu einem effektiven Infor-

Bildung und Forschung im Programm »Inno-

zifisch unterstützt. Bei gleichzeitiger Ansicht

mationsmanagement bei.

vationen für die Produktion, Dienstleistung

aller Parameter wäre der Werker sonst über-

und Arbeit von morgen« gefördert und vom

fordert und würde eventuell kritische Situa-

Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die

tionen übersehen. Diese Mechanismen zur

Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentli-

Ein- und Ausblendung bestimmter Auswer-

chung liegt beim Autor.

tungen sind wie auch alle anderen Komponente frei definierbar und können ebenfalls rollenspezifisch festgelegt werden. Ihre Ansprechpartnerin

Die Wiederverwendbarkeit sowohl der Pro-

Nicole Oertwig

zessmodule als auch der Cockpitmodule in

Telefon: +49 30 39006-176

den dynamischen Dashboards liefert so eine

nicole.oertwig@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

Smart und flexibel Intelligente Werkstattproduktion Fertigungsanlagen in der Großserienherstellung sind derzeit überwiegend auf spezifische Bauteile ausgelegt und oft mit starrer Verkettung realisiert. Wegen des zunehmenden Variantenreichtums der Produkte stoßen solche linienorientierten Produktionssysteme jedoch an ihre Grenzen – vor allem hinsichtlich Reaktionsfähigkeit, Auslastung und Liefertreue. Im Projekt »iWePro – Intelligente selbstorganisierende Werkstattproduktion« entwerfen Partner aus Wissenschaft und Industrie deshalb innovative Produktionskonzepte, die eine flexible, smarte Werkstattfertigung durch die Kombination von zentraler Planung und dezentraler Fertigungssteuerung ermöglichen.

►►Beispiel Getriebefertigung

Alternativen zur Linie gibt es: zum Beispiel

Im Projekt iWePro erproben IPK-Entwickler

Zahnräder werden bisher meist in Linien

die Werkstattfertigung. Diese Fertigungs-

mit Partnern aus der Wirtschaft, wie sich

gefertigt, bei denen zum Beispiel Fräs- und

philosophie erlaubt den flexiblen Durchlauf

auf der Fertigungsebene eine Zahnradpro-

Drehmaschinen fest verkettet sind. Fällt

eines Auftrags durch die Fertigung. So kann

duktion ohne Verkettung zuverlässig steu-

eine Maschine aus, steht die ganze Linie

ein Drehauftrag auf allen verfügbaren Dreh-

ern lässt. Bisher wird in der industriellen

still. Zudem ist es aufwändig bis unmög-

maschinen ausgeführt werden, wodurch sich

Fertigung vorab ein Plan für die komplette

lich, auf Linien Klein- oder Kleinstaufträge

die Freiheitsgrade zur Optimierung massiv

Produktion vom Rohling bis zum einsatz-

mit besonderen Anforderungen oder Pro-

erhöhen. Für eine solche Fertigungsstruktur

bereiten Zahnrad erstellt und anschließend

duktmerkmalen zu fertigen. Will man

braucht man Methoden, die sicherstellen,

nur noch abgearbeitet. iWePro zielt dage-

hier flexibler werden, ist die Verkettung

dass Aufträge die Fertigung zuverlässig, ter-

gen auf eine »smarte« Werkstattfertigung

aufzuheben.

mingerecht und kostenoptimal durchlaufen.

auf Basis dezentraler Strukturen mit kleinen

In der Fabrik der Zukunft sind alle Mitarbeiter mithilfe intelligenter Technologien in ein flexibles Prozessnetz eingebunden.

FUTUR 2/2016

Regelkreisen und effizienter, ergebnisorien-

aufwand für Einsatzbesprechungen wird

tierter Kommunikation aller am Produktions-

dadurch erheblich reduziert.

prozess beteiligten Mitarbeiter und Ressourcen. Dabei soll die Fertigung zwar wie bisher

Gleichzeitig unterstützen die Agenten die

von der Leitungsebene vorgeplant werden,

situationsorientierte Anpassung des geplan-

denn nur eine zentrale Optimierung hat ein

ten Fertigungsablaufs. Das funktioniert so:

Gesamtoptimum im Fokus. Gleichzeitig sol-

Jeder Fertigungsauftrag und jede Ressource

len aber die Mitarbeiter auf dem Shop Floor – Maschinen, Mitarbeiter, Werkzeuge, etc. – in die Lage versetzt werden, den geplanten

wird durch einen Agenten repräsentiert. Die

Ablauf aktiv zu beeinflussen, etwa um die

Agenten kommunizieren und verhandeln

Einhaltung von Terminen sicherzustellen.

miteinander. Steht etwa ein Arbeitsschritt eines Auftrags kurz vor dem Abschluss,

►►Technologie

fragt der die Werkstücke repräsentierende

Konkret untersucht iWePro, ob und wie sich

Agent bei den Agenten der Maschinen an

eine Software zur Maschinenbelegungs-

der nächsten Bearbeitungsstation an, wer

planung mit einem Agentensystem verbin-

die entsprechende Bearbeitung vornehmen

den lässt, das während der laufenden Pro-

kann. Die Maschinenagenten liefern unter

duktion situationsorientierte, dynamische

anderem Verfügbarkeit und Kosten zurück.

Anpassungen eines vorab erstellten Plans

Auf dieser Basis wird dem Mitarbeiter, der

Projektpartner

unterstützt. Die Grundlage bildet das im

die Bearbeitung steuert, eine Palette an

–– Adam Opel AG, Rüsselsheim

Rahmen von iWePro entwickelte Feinpla-

Möglichkeiten angeboten, wann und an

–– DMG Electronics GmbH, Pfronten

nungs-Tool »Job Shop Scheduler« der flexis

welcher Maschine der nächste Bearbeitungs-

–– flexis AG, Stuttgart

AG. Die Software erstellt für die anstehen-

schritt zu welchen Bedingungen erfolgen

–– SAFELOG GmbH, Kirchheim

den Fertigungsaufträge detaillierte Produkti-

kann. Damit können schnell und effizient

–– SimPlan AG, Maintal

onspläne und stellt diese in Gantt-Diagram-

Entscheidungen getroffen werden.

–– Soziologisches Forschungsinstitut

men dar. Diese Gantts veranschaulichen,

Göttingen (SOFI) e.V., Göttingen

welcher Bearbeitungsschritt eines Auftrags

►►Simulation

wann auf welcher Maschine erfolgen soll.

Zur Absicherung von investitionsintensiven

–– TAGnology RFID GmbH, Voitsberg (A)

Zudem können unterschiedliche Szenarien

Entscheidungen bezüglich der Umsetzung

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt

durchgeplant werden, indem die Fertigung

der Werkstattfertigung muss geprüft werden,

wird mit Mitteln des Bundesministeriums für

beispielsweise in eine Fast Lane für Teile

ob diese tatsächlich bessere Ergebnisse liefert

Bildung und Forschung (BMBF) im Programm

mit starker Nachfrage und einen flexiblen

als die technisch sehr ausgefeilte klassische

»Innovationen für die Produktion, Dienstleis-

Linienfertigung. Dazu entsteht in iWePro eine

tung und Arbeit von morgen« gefördert und

aufwändige Simulation auf Basis der Soft-

vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

Bereich für Exoten segmentiert wird. Aus der Feinplanung leitet das Agenten-

ware Demo3D der SimPlan AG. Mit ihrer Hilfe

Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröf-

system konkrete Handlungsempfehlungen

kann durchgespielt werden, welche Kombi-

fentlichung liegt beim Autor.

für die Mitarbeiter auf dem Shop Floor ab.

nation aus zentraler Planung und dezentraler

So kann die Vermittlung des Produktions-

Umplanung für welchen Anwendungsfall

plans an die Mitarbeiter direkter erfolgen

geeignet ist. Darüber hinaus wird ein

als bisher. Vernetzte Technologien machen

Demonstrator entwickelt, mit dem die Art

Ihr Ansprechpartner

es möglich, jedem Mitarbeiter die für ihn

und Weise der Informationsbereitstellung für

Eckhard Hohwieler

relevanten Teile des Plans direkt an seinem

Mitarbeiter auf dem Shop Floor, etwa über

Telefon: +49 30 39006-121

Arbeitsplatz bereit zu stellen. Der Zeit-

Smart Devices, evaluiert werden kann.

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Digitalisierte Produktion

Einfach anwenderfreundlich Numerische Simulation von Fügestellen Ob in der Automobilindustrie, beim Rohrleitungs- oder beim Kraftwerksbau – anspruchsvolle und hochwertige Fügeverbindungen entscheiden oft über die Qualität des Endproduktes. Um z. B. das Verzugsverhalten von Karosseriebauteilen vorab einschätzen zu können, setzen Hersteller auf die numerische Simulation der geschweißten Komponenten. Besondere Aufmerksamkeit gilt hier den Fügestellen. Da diese oft nur wenige Millimeter klein sind, kommen konventionelle Prüfverfahren wie der Zugversuch hier jedoch nicht ohne weiteres in Frage. Forscher des Fraunhofer IPK untersuchen deshalb eine alternative Methode, um die negativen Begleiterscheinungen des thermischen Schweißens im Vorfeld am PC zu analysieren und nötige Gegenmaßnahmen ableiten zu können.

Zyklus werden die Eindringtiefe, die aufgebrachte maximale Kraft und die Hysterese Kurve im Kraft-Eindringtiefe-Diagramm gemessen. Die instrumentierte Eindringprüfung kann bisher allerdings noch nicht für jeden belieMesskopf

bigen Werkstoff eingesetzt werden – für viele Materialien befindet sich die Methode noch im Laborstadium. Um verlässliche Spannungs-Dehnungs-Werte für einen plastischen Verformungsbereich ermitteln zu können, müssen zunächst interne Ver-

Mikroskop

arbeitungsparameter auf den zu untersuchenden Werkstoff angepasst werden. Das Fraunhofer IPK hat hier bereits Erfahrungen Probe

gesammelt: In einem Forschungsprojekt zur Untersuchung des Festigkeitsverhaltens von Aluminiumpunktschweißverbindungen wurden diese Parameter ermittelt. Mit Hilfe der

Vorrichtung für die instrumentierte Eindringprüfung

instrumentierten Eindringprüfung wurden dann mehrere Eindringkurven in den drei

►►Instrumentierte Eindringprüfung

Ein modernes anwenderfreundliches Ver-

Für eine detaillierte Simulation von Füge-

fahren, das die benötigte hohe lokale Auf-

und »Wärmeeinflusszone« aufgezeichnet.

stellen werden Eingangsdaten benötigt, die

lösung für die Abbildung dieser Zonen

Auf Basis der so gewonnenen Eingangsda-

Zonen »Schweißlinse«, »Grundwerkstoff«

die Materialeigenschaften in den verschie-

aufbringen kann, ist die instrumentierte Ein-

ten konnten die verschiedenen Fügezonen

denen Zonen einer Fügestelle beschreiben

dringprüfung, kurz IEP. Sie zeichnet während

modelliert und beispielsweise Spannungs-

– im Fall von Punktschweißverbindungen sind

einer mehrstufigen, automatisiert ablaufen-

verteilungen von Bauteilen mit Punktschwei-

das die Schweißlinse, der Grundwerkstoff

den Härteeindringprüfung verschiedene

ßung simuliert werden. Die erzielten Simu-

und die Wärmeeinflusszone. In jeder dieser

Parameter auf. Dabei wird wiederholt bei

lationsergebnisse stimmten dabei sehr gut

Zonen liegt meist ein anderes Spannungs-

stetig steigender Kraft ein Prüfstempel in

mit Ergebnissen experimenteller Untersu-

Dehnungs-Verhalten vor.

eine Materialprobe eingepresst. In jedem

chungen überein.

FUTUR 2/2016

►►Fit für hochfeste Stähle

verlässliche Daten zu gewinnen, kommt die

rialproben durchgeführt werden. Daraus

Zukünftig sollen auch die lokalen Werkstoff

Finite-Element-Methode zum Einsatz: Der

ergibt sich eine deutliche Vereinfachung im

eigenschaften von im Automobilbau typi-

Eindringprüfvorgang wird nachmodelliert

Vergleich zu herkömmlichen Verfahren der

schen Stahlwerkstoffen und deren Fügestel-

und an das reale Experiment angeglichen.

Kennwertermittlung wie Zug- oder Mikro-

len bestimmt werden können. Zu diesem

Die mechanische Simulation liefert dann die

zugversuchen. Für diese Verfahren müssen

Zweck wollen die Wissenschaftler am Fraun-

während der Prüfung vorliegenden, nicht

Proben erst aufwändig und kostenintensiv,

hofer IPK das Verfahren im Rahmen öffent-

messbaren Parameter. Diese wiederum kön-

teilweise durch Funkenerosion, gefertigt

lich geförderter sowie bilateraler industrieller

nen im Anschluss in das Neuronale Netz ein-

werden. Die neue anwenderfreundliche

Projekte für den Einsatz bei hochfesten Stäh-

gepflegt werden.

Methode hilft dabei, den Einsatz der Simu-

len, z. B. Dualphasen-, TRIP- und TWIP-Stäh-

lation bereits in der Entwicklung von Pro-

len, weiterentwickeln. Kern ihrer Forschung

Die zu entwickelnde Methode kann nach

dukten zu unterstützen und trägt zur Ein-

ist das Training des für die Datenzuordnung

einfacher Probenvorbereitung, z. B. durch

sparung von Ressourcen bei.

zuständigen Neuronalen Netzes. Um dafür

Schliffherstellung, an geschweißten Mate-

Anwendung der Kennwerte in der Simulation von Fügestellen: Probe mit den modellierten Fügezonen Schweißlinse (grün) und Wärmeeinflusszone (rot)

Anwendung mittels IEP ermittelter Kennwerte in der Simulation von Fügestellen: Vergleichsspannungsverteilung einer gekoppelten statisch-mechanischen und thermischen Simulation

Ihr Ansprechpartner Julian Frei Telefon: +49 30 39006-374 julian.frei@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Produktion

Läuft rund Neue Hochleistungsspindel für die Aluminiumzerspanung Bei der spanenden Bearbeitung von Metallen ist die Hauptspindel das hochtechnologische Kernelement der Werkzeugmaschine. Genauigkeit und Produktivität der Fertigung hängen in entscheidendem Maße von ihrer Drehzahl, Leistung und ihrem Rundlauf ab. In Kooperation mit der südkoreanischen Hyundai WIA Corporation hat das Fraunhofer IPK jetzt eine Hochleistungsfrässpindel mit hydraulisch einstellbarer Lagervorspannung für die Aluminiumzerspanung entwickelt. Nach dem erfolgreichen Test des Prototyps will Hyundai WIA die neue Spindel baldmöglichst auf den Markt bringen.

►►Hohe Anforderungen

sowie ein anspruchsvolles Drehzahl-Eigen-

Steifigkeitsanforderung bei entsprechend

Bei der Konstruktion der Spindel entspre-

frequenz-Verhältnis von höchstens 0,4. Dar-

hoher Maximaldrehzahl zu erfüllen, wurde

chend der VDI-Richtlinie 2221 mussten hohe

über hinaus sollte eine hydraulisch einstell-

eine angestellte Stützlagerung in Tandem-

Anforderungen erfüllt werden. So war eine

bare Lagervorspannung realisiert werden

O-Tandem-Anordnung mit hochpräzisen

Maximaldrehzahl von 30.000 min gefor-

und Sensoren zur Erfassung des thermischen

Hybridschrägkugellagern von Schaeffler

dert – für eine Spindel mit HSK-A63-Werk-

und des dynamischen Verhaltens sowie zur

Technologies gewählt. Beim Antriebssys-

-1

zeugaufnahme liegt das an der Grenze des

Bestimmung der Lagervorspannung in die

tem entschieden sich die Wissenschaftler

technisch Machbaren. Die Lager sind dabei

Spindel integriert werden.

aufgrund seiner Leistungsdichte und Effizi-

der limitierende Faktor, da sie einerseits die Steifigkeit wesentlich bestimmen und andererseits auf der Welle montiert werden müssen, die im vorderen Teil nahe der

enz für einen Synchronantrieb der Schweizer

►►Gut durchdacht – das Spindelkonzept

Firma e+a Elektromaschinen und Antriebe. Die Kühlung der Hochleistungsfrässpindel

Die Fraunhofer-Experten erstellten zunächst

wurde im nächsten Schritt mittels Simula-

Werkzeugaufnahme einen Durchmesser von

Konzepte für die Spanneinheit, die Spindel-

tion ausgelegt und optimiert. Hier wurde

mindestens 70 Millimetern besitzt. Durch

welle, die Lageranordnung, das Antriebssys-

bereits der Bedarf für eine Wasserküh-

diesen verhältnismäßig großen Durchmes-

tem und die Kühlung der Spindel. Das von

lung sowohl des Antriebssystems als auch

ser und die geforderte Steifigkeit entsteht

der Ott-Jakob Spanntechnik speziell ange-

der beiden Lagersitze deutlich. Vor allem

eine hohe thermische Belastung, die in der

fertigte Spannsystem bestimmte dabei die

im Bereich des hinteren Lagersitzes waren

weiterführenden Arbeit berücksichtigt wer-

innere Struktur der Welle. Die äußere Struk-

aufgrund der geringen Wärmeübertragung

den musste. Weitere Anforderungen waren

tur wurde in Verbindung mit dem Antriebs-

an die Umgebung hohe Temperaturen

eine hohe Nennleistung von 80 Kilowatt,

und dem Lagerungskonzept entschieden.

zu erwarten.

mit deren Hilfe eine sehr hohe Abtrennrate

Eine Wellenschulter trennt das vordere Lager

von 5.000 cm³/min ermöglicht werden soll,

von Antrieb und hinterem Lager. Um die

Konstruktionsdetails der Spindel (links) und simuliertes thermisches Verhalten (rechts)

Montage und Test des finalen Spindelprototyps

►►Konstruktion und Simulation Hand in Hand

gungsmode tritt im Bereich zwischen 695

Praxistests der Fraunhofer-Forscher vor Ort

und 745 Hertz auf. Eine weitere strukturbe-

zeigten, dass der finale Spindelprototyp alle

Mit Abschluss der Konzeptionierungsphase

dingte Biegeschwingungsmode mit starker

wesentlichen Anforderungen erfüllt und dass

waren die wesentlichen Module der Hoch-

Abhängigkeit von der Lagervorspannung

experimentelle und simulierte Messwerte gut

leistungsfrässpindel bereits geometrisch fest-

tritt zwischen 1.255 und 1.505 Hertz auf.

übereinstimmen. Die vorab simulierten Tem-

gelegt. Die Grobstruktur der Spindel wurde

Diese drei Moden dominieren das dynami-

peraturwerte wichen am vorderen Lager um

nun auf Kundenwunsch mit der Konstrukti-

sche Verhalten an der Spindelnase. Außer-

elf Prozent und am hinteren Lager um fünf

onssoftware Inventor 2010 erstellt. Mithilfe

dem konnte gezeigt werden, dass sie das

Prozent von den gemessenen Werten ab.

der Rohstruktur wurden Vorabsimulationen

Ratterverhalten der Spindel wesentlich

Der relative Fehler zwischen simulierten und

mit der Simulationssoftware ANSYS 14.0

beeinflussen.

experimentell ermittelten relevanten Eigen-

durchgeführt, um das thermische Verhalten

frequenzen betrug in allen Fällen weniger als

zu untersuchen und die Kühlung entspre-

Das thermische Verhalten und die thermisch

dreizehn Prozent. Die Amplituden der Über-

chend auszulegen. Andererseits sollte auch

induzierte Verformung der Spindel wurden

tragungsfrequenzgänge an der Spindelnase

das dynamische Verhalten abgeschätzt und

ebenfalls simulativ ermittelt. Dabei wurde

lagen etwa eine Dimension über den gemes-

gegebenenfalls über die Variation der Wand-

ersichtlich, dass die Temperaturen im Bereich

senen Amplituden. Zur Verbesserung der

stärke der Spindelwelle und die Positionie-

der Lagerinnenringe maximal werden. Bei

Übereinstimmung wurde eine Anpassung

rung der Lager und des Antriebs beeinflusst

Wasserkühlung des Stators und der Lager-

der Dämpfungswerte vorgenommen, so dass

werden können.

sitze traten Temperaturen von bis zu 98 Grad

nicht nur eine qualitative, sondern auch eine

Celsius in den Lagerinnenringen auf. Die vor-

quantitative Übereinstimmung bestand.

Im Verlauf des Projekts wurde der Detail-

deren Lager weisen dabei höhere Tempera-

lierungsgrad sowohl des Spindeldesigns als

turen als die hinteren, kleineren Lager auf.

Der erfolgreiche Projektabschluss wurde

auch des Simulationsmodells erweitert. So

Hinzu kommen Verlagerungen in der Spindel,

durch eine FEA-Schulung von Mitarbeitern

wurden Labyrinth- und Lagerwellendich-

die sich aufgrund der Temperaturverteilung

der FuE-Abteilung von Hyundai WIA durch

tungen hinzugefügt und der hintere Lager-

ergeben. Die axiale Verlagerung der Spindel-

Simulationsexperten des Fraunhofer IPK

sitz zusätzlich mit axialem Spiel gelagert.

nase bezüglich der Einspannung der Spin-

ergänzt. Hyundai WIA plant nun, die neue

Darüber hinaus wurden Hydraulikzylinder

del beträgt im quasi-stationären Betrieb mit

Spindel baldmöglichst in Serie zu produzie-

zur Vorspannung der Lager sowie Versor-

30.000 min-1 etwa 88 Mikrometer.

ren und für die Aluminiumzerspanung

►►Prototyp im Praxistest

einzusetzen.

gungskanäle für Kühlung, Schmierung, Hydraulik, Stromversorgung, Sensorik und

von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt

Schmierstoffversorgung integriert und das

Fertigung, Montage und Evaluierung der

Spannsystem in das Design hinzugefügt.

Hochleistungsfrässpindel erfolgten bei Hyun-

Autoren: Jan Mewis, Bernd Peukert,

Anschließend wurde das Prototypendesign,

dai WIA in Changwon und Uiwang, Südko-

Simon Thom

inklusive seines dynamischen, thermischen

rea. Dank der montagegerechten Konstruk-

und thermisch-elastischen Verhaltens, mit-

tion der Spindel verlief der Zusammenbau

tels FE-Simulation überprüft. Die Modalana-

des finalen Prototyps ohne Zwischenfälle.

Ihre Ansprechpartnerin

lyse ergab eine Lagervorspannungsabhän-

Schwierigkeiten, wie zum Beispiel sehr enge

Dr.-Ing. Fiona Sammler

gige axiale Festkörperschwingung zwischen

Kanäle für die Stromversorgung des Antriebs,

Telefon: +49 30 314-25689

550 und 680 Hertz. Die erste Biegeschwin-

wurden dokumentiert.

fiona.sammler@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

Automatisierung

Fundsache Rekonstruktion von Banknoten Das Fraunhofer IPK hat in den vergangenen Jahren systematisch Methoden zur automatisierten virtuellen Rekonstruktion von handzerrissenen, geschredderten, zerschnittenen sowie anderweitig beschädigten Dokumenten und Unterlagen entwickelt und erfolgreich in verschiedenen Projekten eingesetzt. Prominente Beispiele sind das sogenannte »Stasi-Schnipsel-Projekt«, die erfolgreiche Wiederherstellung verloren geglaubter geschredderter Unterlagen für Kriminal-, Finanzund Zollfahndungsbehörden sowie Projekte zur Rekonstruktion von Kulturgütern. Das Herzstück dieser Entwicklungsarbeiten, die »ePuzzler«-Technologie, kommt jetzt auch bei der Rekonstruktion hochgradig fragmentierter Banknoten zum Einsatz.

Immer wieder werden mutwillig zerstörte

Im Bereich von Grenzübergängen und Tran-

oder versehentlich beschädigte Geldscheine

sitzonen werden ebenfalls Wertdokumente

lang der Schnittkanten in höchstem Maße.

sichergestellt oder bei Banken zur Erstat-

wie Ausweise, Pässe oder Visa gezielt zer-

Wird eine größere Anzahl von 50-Euro-

Rekonstruktion verwendbaren Muster ent-

tung vorgelegt. Schlagzeilen machten

rissen oder zerschnitten, um Identitäten

Stapeln jeweils mehrfach zerschnitten und

zuletzt zwei Funde großer Mengen zerris-

zu verschleiern. In vielen Fällen ist es den

werden die daraus resultierenden Frag-

sener und zerschnittener Banknoten. Ende

Sicherheitsbehörden nicht möglich, die

mente beliebig vermengt, gleicht eine hän-

August 2015 wurden in Darmstadt stapel-

Dokumente manuell zu rekonstruieren.

dische Rekonstruktion der Geldscheine einer

weise Geldscheinfragmente von 50-, 100und 500-Euro-Banknoten aufgefunden. In einem anderen Fall stellte die Polizei in Österreich im November 2015 in einem Senioren-

kaum lösbaren Sisyphus-Aufgabe. Schlicht

►►Hoher Aufwand mit wenig Aussicht auf Erfolg Die händische Rekonstruktion ist bereits

unmöglich wird eine zweifelsfreie manuelle Rekonstruktion, wenn dann noch die Fragmentfläche eine manuell handhabbare

heim große Mengen zerstörter 100- und

bei kleinen Fragmentmengen mit enormem

Größe unterschreitet – beispielsweise wenn

500-Euro-Banknoten sicher. Eine Rentnerin

Aufwand verbunden. Bei großen Mengen

die Banknoten mit einem Aktenvernichter

hatte – offenbar um ihre Erben zu »ärgern« –

kleinteilig zerstörter Scheine ist sie häufig

»geschreddert« wurden – oder wenn die

kurz vor ihrem Tod ihr Barvermögen in Höhe

gar nicht oder nur mit unverhältnismäßig

Anzahl der Puzzle-Teile eine kritische Größenordnung überschreitet.

von rund 950.000 Euro fein säuberlich

hohem Aufwand möglich. Das liegt unter

zerschnitten.

anderem daran, dass für die Rekonstruk-

Nationalbanken sind in bestimmten Fällen

und sich gleichende Muster und Merkmale

tion fast ausschließlich sich wiederholende

►Die ► Lösung: »ePuzzler«-Technologie

verpflichtet, den Gegenwert beschädigter

zur Verfügung stehen, die zudem teilweise

Im Herbst 2015 hat die Deutsche Bundes-

Währungsmittel zu erstatten. Generell gilt:

erst nach Vergrößerung durch ein Mikros-

bank deshalb das Fraunhofer IPK beauf-

Können Besitzer oder Finder mehr als die

kop eindeutig sichtbar werden. Wird bei-

tragt, im Rahmen einer Vorstudie die prin-

Hälfte einer Banknote vorlegen oder nach-

spielsweise ein aus

weisen, dass die fehlende Hälfte endgültig

mehreren Scheinen

vernichtet ist, wird in der Regel Ersatz geleis-

bestehender Stapel

tet. Doch vor jeder Erstattung müssen die

von 50-Euro-Bank-

vorgelegten Geldscheinfragmente von Bank-

noten in einem

mitarbeitern per Hand zusammengesetzt

Stück zerschnit-

werden. Dies dient zum einen der zweifels-

ten, gleichen

freien Überprüfung der Echtheit des Geldes

sich die für die

und zum anderen der exakten Ermittlung des jeweils zu erstattenden Betrags.

zipielle Machbarkeit

FUTUR 2/2016

Rainer Elm, Leiter des Nationalen Analysezentrums der Deutschen Bundesbank, über das Projekt FUTUR: Können Sie etwas zu den Hintergründen des Darmstädter Falls sagen? Rainer Elm: Im Herbst 2015 wurden im Stadtgebiet Darmstadt über einen Zeitraum von mehreren Wochen an unterschiedlichen Stellen in kleine Stücke zerrissene und zerschnittene Euro-Geldscheine gefunden. Insgesamt wurden beim nationalen Analysezentrum (NAC) der Deutschen Bundesbank bislang 8.335 Schnipsel eingereicht, die sich nach eingehender Prüfung alle als echte Teile von 10-, 50-, 100- und 500-Euro-Banknoten herausstellten. Die genaue Herkunft der Schnipsel konnte bis heute nicht geklärt werden. Nach unserer Feststellung stammen die Schnipsel von mindestens 518 Ursprungsnoten mit einem Nennwert von 89.160 Euro. FUTUR: Warum müssen zerstörte Geldscheine überhaupt wieder zusammengesetzt werden? Rekonstruktion von zwei 50-Euro-Banknoten aus 7 und 11 Fragmenten (Schnittkonturen hervorgehoben)

Elm: Eine der Voraussetzungen für die Erstattung von beschädigten EuroBanknoten ist es, dass mehr als die Hälfte einer Ursprungsnote vorhanden sein muss. Die Geldscheine brauchen also nicht bis ins letzte Detail wieder zusammengesetzt werden. Aber auch unter dieser Prämisse resultiert schon

einer automatisierten virtuellen Rekonstruk

aus der Vielzahl der Schnipsel eine knifflige Puzzleaufgabe für Fortgeschrit-

tion hochgradig fragmentierter Banknoten

tene. Das Ganze wird noch dadurch kompliziert, dass im Darmstädter Fall bei

zu untersuchen. Dafür wurden ausgewählte

weitem nicht alle Puzzleteile vorliegen, so dass immer wieder wichtige Ver-

Verfahren der »ePuzzler«-Technologie adap-

bindungsstücke im Puzzle fehlen.

tiert und zusammen mit ebenfalls am Fraunhofer IPK entwickelten Methoden des Tem-

FUTUR: Wie sind Sie auf das Fraunhofer IPK gekommen?

plate-Matchings zur Klassifikation und

Elm: Das IPK wurde durch die intensive Berichterstattung in den Medien

Positionierung von Fragmenten auf Bildvor-

auf den Fall aufmerksam und bot uns umgehend seine Unterstützung an.

lagen in einem Assistenzsystem implemen-

Im Rahmen einer Testphase mit von uns präparierten Banknoten wurde die

tiert. Mithilfe dieser assistenzbasierten

am IPK entwickelte Software zur virtuellen Rekonstruktion an die speziellen

Rekonstruktionssoftware konnten die IPK-

Belange für Banknoten angepasst und erweitert. Anschließend wurde der

Experten die Deutsche Bundesbank sehr

komplette Darmstädter Fall dem IPK zur virtuellen Rekonstruktion übergeben.

erfolgreich bei der Lösung des »Darmstädter Falls« unterstützen: In der zur Verfügung

FUTUR: Welche Potenziale sehen Sie für andere Anwendungen?

gestellten, etwa 7.200 Teile umfassenden

Elm: Auch wenn aufgrund der vielen fehlenden Teile nur ein geringer Teil

Menge von teilweise nur fingernagelgroßen

der Banknoten so rekonstruiert werden konnte, dass eine Erstattung möglich

50- und 500-Euro-Banknoten-Fragmenten

erscheint, lässt sich dennoch ein positives Fazit ziehen. Das Ergebnis der vir-

konnten rund 1.230 Teilrekonstruktionen,

tuellen Rekonstruktion ist im Hinblick auf die Qualität und auf die Leistungs-

bestehend aus zwei bis 17 Fragmenten, wie-

fähigkeit des Systems äußerst beeindruckend und besitzt somit Potenzial

derhergestellt werden. Außerdem konnte

auch auf andere, ähnlich gelagerte Fälle von beschädigten Banknoten, z. B.

mit Hilfe der Software ermittelt werden,

versehentlich geschredderte Banknoten, übertragen zu werden. Weitere Vor-

dass die Menge der Puzzle-Teile sehr unvoll-

teile bestehen in der Auswertung und Dokumentation der Vorgänge, die das

ständig und damit aufgrund vieler fehlender

System mitliefert.

Verbindungsstücke sehr wahrscheinlich nicht weiter rekonstruierbar ist. Das Rekonstruktionsassistenzsystem soll nun weiterentwickelt und speziell für die Verarbeitung

Ihr Ansprechpartner

weiterer Währungen und Wertdokumente

Dr.-Ing. Bertram Nickolay

adaptiert und optimiert werden.

Telefon: +49 30 39006-201 bertram.nickolay@ipk.fraunhofer.de

Interview

Clever vernetzt fertigen TRUMPF wurde 1923 als mechanische Werkstätte gegründet und hat sich zu einem der weltweit führenden Unternehmen für Werkzeugmaschinen, Laser sowie Elektronik für industrielle Anwendungen entwickelt. Im Geschäftsjahr 2014/15 erwirtschaftete das Unternehmen mit knapp 11.000 Mitarbeitern einen Umsatz von 2,72 Milliarden Euro. FUTUR sprach mit Klaus Löffler, Geschäftsführer der TRUMPF Lasertechnik GmbH, über technische Innovationen und den Wert von Tradition.

FUTUR: Welche Rolle spielt das Trendthema

zesse ganzheitlich und individuell zu opti-

Industrie 4.0 in der Lasertechnik?

mieren und Schnittstellen zu reduzieren.

Vorteile für unsere Kunden sind deutlich

Wir decken die Bedürfnisse unserer Kunden

spürbar. Wir erfassen und sammeln solche

ten unserer Laser. Aber die wirtschaftlichen

Klaus Löffler: Für die Lasertechnik ist

und führen sie Schritt für Schritt bis zu einer

Daten schon seit Jahren. Unsere Service

Industrie 4.0 nicht nur ein Trend-, sondern

vollvernetzten Smart Factory. Industrie 4.0

experten sind dadurch in der Lage, Algo-

ein Dauerthema. Denn ohne die Lasertech-

bedeutet, dass die vielen unterschiedlichen

rithmus-basierte Zustands- und Trendana-

nik ist Industrie 4.0 kaum umsetzbar. Laser

Bausteine miteinander kommunizieren kön-

lysen durchzuführen und somit mögliche

dienen im Produktionsumfeld als Sensoren,

nen, um so den größtmöglichen Vorteil für

Ausfälle in der Produktion vorherzusagen.

sie übertragen Daten zur weiteren Auswer-

den Kunden zu erreichen. Daraus erge-

Konkretes Beispiel: Droht ein Laser in abseh-

tung und Optimierung der Prozesse – sie

ben sich im Bereich der Lasertechnik Pro-

barer Zeit etwa aufgrund eines sinkenden

sind aber auch als Werkzeug ein enorm

dukte wie etwa die Condition Based Ser-

Kühlwasserstands oder eines verschmutz-

wichtiger Baustein. Laser arbeiten berüh-

vices oder der Visual Online Support – um

ten Filters auszufallen, bekommt der Kunde

rungslos, lassen sich schnell und einfach

nur zwei Beispiele zu nennen. Gleichzeitig

von uns einen entsprechenden Hinweis. Er

steuern und sie beherrschen wie kein ande-

erschließen diese neuen Dienstleistungs-

kann dann rechtzeitig reagieren und so

res Werkzeug alle Fertigungsverfahren. Mit

produkte gänzlich neue Geschäftsmodelle

ungeplante Stillstände reduzieren.

diesen drei Eigenschaften bietet der Laser

für unsere Kunden, aber auch für uns. Wir

die Grundlage für ein völlig flexibles Werk-

betrachten hierbei immer die vier Ebenen

FUTUR: Genießen Sie da als traditionelles

zeug in der Industrie-4.0-Fertigung. Das gilt

Prozesss ensorik, System und Maschine,

Familienunternehmen einen Vertrauens-

auch für die notwendigen Beschriftungen

Fertigungsstandort und schließlich die ver-

vorschuss?

der Produkte mit QR- und Data-Matrix-

netzte Industrie. Löffler: Sicherlich haben wir auf Grund der

Codes. Für die Herstellung und Rückverfolgbarkeit der Produkte während des gesamten

FUTUR: Wie überzeugen Sie Ihre Kunden,

gezeigten und gelebten Stabilität unseres

Produktlebenszyklus werden Beschriftungs-

Ihnen die dafür notwendigen Daten zur Ver-

Familienunternehmens durch die Familie Lei-

laser eine immer wichtigere Rolle spielen.

fügung zu stellen?

binger einen gewissen Vertrauensvorschuss. Wir leben seit vielen Jahren unsere Werte

FUTUR: Unter dem Stichwort TruConnect

Löffler: Wir zeigen unseren Kunden ganz

und stehen für Offenheit und Kundennähe.

bietet TRUMPF eine neue Technologie für

konkret auf, welchen Mehrwert Indust-

Gleichzeitig sind wir ein Innovationsgarant.

vernetzte Fertigung an – was genau verbirgt

rie 4.0 für deren Fertigung bietet. Wir zei-

Wir haben mit unseren Kunden in langjäh-

sich dahinter?

gen ihnen, wie sie ihren wirtschaftlichen

riger und konstruktiver Zusammenarbeit

Erfolg weiter ausbauen können, indem sie

ein gegenseitiges Vertrauensverhältnis auf-

Löffler: TruConnect ist die TRUMPF Techno-

beispielsweise Stillstandszeiten minimie-

gebaut – und dieses Vertrauensverhältnis

logie für die vernetzte Fertigung. Darunter

ren, Wartungsaufgaben gezielt nach dem

erleichtert die Entscheidung zum beidsei-

bündeln wir alle Industrie 4.0 bezogenen

jeweiligen Anlagenzustand planen oder

tigen Austausch prozessrelevanter Daten.

Dienstleistungen und Produkte aus unse-

den Energieverbrauch innerhalb eines Fer-

rem Haus. Mit TruConnect unterstützen wir

tigungsverbundes optimieren. Dafür benö-

unsere Kunden dabei, ihre Geschäftspro-

tigen wir natürlich freigegebene Prozessda-

FUTUR 2/2016

FUTUR: Nachwuchsförderung wird bei TRUMPF groß geschrieben. Im Prädikatsprogramm »Fraunhofer-Forschungsmanager/ in« betreuen Sie auch einen unserer jungen Wissenschaftler als Mentor. Ihr wichtigster Rat an den Ingenieurnachwuchs? Löffler: Es gibt meiner Meinung nach drei wichtige Punkte, die man beherzigen sollte. Erstens und ganz entscheidend: Offen für Neues und für neue Herangehensweisen sein. Man darf sich nicht durch Pauschalaussagen wie »Haben wir immer so gemacht« oder »Haben wir versucht – geht aber nicht« abschrecken und entmutigen lassen. Seien

Zur Person

Sie offen und flexibel, denken Sie um die Ecke. Nur so kommt man zu neuen Ansät-

Klaus Löffler ist Geschäftsführer beim Laserspezialisten TRUMPF in

zen und neuen Lösungen. Zweitens: Seien

Ditzingen. Jede Herausforderung sieht er als Chance zur persönlichen

Sie ein Teamplayer. Als Einzelpersonen kön-

Weiterentwicklung. Schwierige Fälle? Löst er am liebsten gleich morgens

nen wir zwar auch Problemstellungen lösen,

um acht. Das Geheimnis seines Erfolgs ist der Dreiklang aus Beruf, Familie

aber die Aufgabe eines Forschungsmana-

und Gesundheit, die er allesamt gleich gut pflegt, um jeden Tag positiv

gers ist die Zusammenstellung und Motiva-

beginnen zu können. Als passionierter Langstreckenläufer hat er gelernt,

tion eines gemischten Teams. Nur im Team

seine Kräfte so einzuteilen, dass er am Ende als Erster durchs Ziel gehen

lassen sich auf Dauer die Anzahl anstehen-

kann – auch beruflich. Klaus Löffler hat 1991 als Entwicklungsingenieur

der Aufgaben erfolgreich bewältigen. Und

bei TRUMPF begonnen und hat zwischen 1995 und 2002 den Laservertrieb

drittens: Um langfristige Ziele zu erreichen,

für TRUMPF in den USA aufgebaut. Nach vier Jahren als Abteilungsleiter

ist ein hohes Durchhaltevermögen gepaart

in der Fügetechnik bei VW übernahm er 2006 bei TRUMPF die Leitung

mit einem strategischen Vorgehen absolut

des internationalen Vertriebs und ist 2014 in die Geschäftsführung des

notwendig. Hier sehe ich eine Analogie zum

Unternehmens berufen worden.

Marathonläufer: gezielt langfristig auf ein Ziel hin trainieren, immer mit seinen Ressourcen haushalten und erfolgreich das Ziel erreichen.

Kontakt Klaus Löffler Wolfgang Emert klaus.loeffler@de.trumpf.com Tel.: +49 6161-9307-53 www.trumpf.com E-Mail: w.emert@zk-system.com

Firmenporträt

Deutsche Bundesbank Nationales Analysezentrum für beschädigtes Bargeld In Deutschland ist es Aufgabe der Bundesbank, jederzeit ausreichend Euro-Bargeld in hoher Qualität bereitzustellen. Sie gewährleistet die Verteilung an Handel und Banken und zieht nicht mehr gebrauchsfähige sowie beschädigte Münzen und Banknoten aus dem Verkehr. Jedes Jahr werden mit Hochleistungssystemen, die 20 Banknoten pro Sekunde bearbeiten können, über 14 Milliarden Banknoten im Rahmen der Geldbearbeitung der 35 Filialen der Deutschen Bundesbank automatisiert geprüft.

Verschmutzte oder nur leicht beschädigte Banknoten werden im Rahmen der normaÜberprüfung von Banknoten (© Deutsche Bundesbank)

len Geldbearbeitung durch die Filialen der Bundesbank aussortiert und ersetzt. Stark

Zu den Aufgaben der Bundesbank im Bar-

daraus gewonnenen Erkenntnisse an Polizei

beschädigte oder mit Fremdstoffen konta-

geldbereich zählen außerdem die Bekämp-

und Gerichte. Im Wesentlichen geht es im

minierte Banknoten und Münzen werden

fung von Falschgeld und die Erstattung von

NAC darum retrograd festzustellen, unter

hingegen an das NAC übermittelt und dort

stark beschädigtem Bargeld, die im nationa-

Einsatz welcher Verfahren, Materialien und

begutachtet. Neben den alltäglichen

len Analysezentrum (NAC) in Mainz gebün-

Techniken eine Fälschung hergestellt wurde

Beschädigungen gibt es dabei immer wieder

delt werden. Die Experten des NAC führen

und ob Herstellungszusammenhänge zu

Fälle, die besondere Herausforderungen an

für jede in Deutschland festgestellte fal-

bereits vorliegenden Fälschungen existieren.

die Rekonstruktion der Banknoten stellen.

sche Banknote oder Münze eine technische

Hieraus ergibt sich für die Polizei ein präzises

So haben in letzter Zeit Fälle zugenommen,

Begutachtung durch und übermitteln die

Bild, wie viele Quellen für Falschgeld insge-

bei denen größere Bestände von Banknoten

samt aktiv sind, welche Menge an Falschgeld

in kleine Teile zerrissen oder geschnitten,

aus den einzelnen Quellen stammt und wo

durch Hochwasser in ihrer Substanz ange-

und wann es verbreitet wurde. Die Erkennt-

griffen oder bei der Sprengung von Geldau-

Kontakt

nisse aus der Falschgeldanalyse fließen direkt

tomaten im Rahmen von Straftaten durch

Deutsche Bundesbank – Nationales Analyse

in die Falschgeldprävention ein. Das NAC

Hitze und Druck beschädigt wurden. Das

zentrum für beschädigtes Bargeld

entwickelt Schulungsprogramme für ver-

NAC prüft in solchen Fällen, ob die Bankno-

Hegelstraße 65, H 313

schiedene Zielgruppen, wie z. B. Berufs-

ten soweit zu rekonstruieren sind, dass über

55122 Mainz

schüler im Einzelhandel, und führt selbst

eine Erstattung der Gegenwerte sicher ent-

Telefon: +49 6131 377-4363

Spezialseminare für die Kriminalpolizei durch.

schieden werden kann.

www.bundesbank.de

Ereignisse und Termine Maschinenporträt

FUTUR 2/2016

LANG MC500 5-Achs-HSC-Bearbeitungszentrum Im Dezember 2015 erhielt das Fraunhofer IPK eine großzügige Spende: Das Hüttenberger Unternehmen LANG überließ dem Institut eine HSC-Bearbeitungsmaschine zu Forschungs- und Entwicklungszwecken. Konzipiert und entwickelt für den Werkzeug- und Formenbau, bietet das Multitalent »Milling Cube 500« beste Vorrausetzungen für eine hochpräzise 5-Achs-Hochgeschwindigkeitszerspanung von Kunststoffen, Buntmetallen und Stahl bis zu einer Härte von rund 64 HRC.

Bereits in der frühen Entwicklungsphase der MC500 wurden Konstruktionsdetails festgelegt, die zu einer Verbesserung der Bearbeitungsergebnisse führen. So verfügt das 5-Achs-Bearbeitungszentrum über ein Maschinenbett aus Granit und eine horizontal angeordnete Frässpindel, die einen verbesserten Spanabtransport ermöglicht. Zahlreiche Schnittstellen gewährleisten die leichte Anbindung des Bearbeitungszentrums an ein Handhabungs- und Handlingsystem und damit den Aufbau einer modernen automatisierten Fertigungskette. Am Fraunhofer IPK wird die Maschine im Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP für FuE-Arbeiten im Bereich Werkzeug-

Die Firmeninhaber Thomas Kozian (m.) und Volker Kozian (re.) übergaben ihre Maschine persönlich an AMP-Leiter Dr. Dirk Oberschmidt (li.).

und Formenbau im Kontext Industrie 4.0 eingesetzt.

►►Forschung und Entwicklung –– Verkettung der 5-Achs-Fräsbearbeitung mit den Prozessen funkenerosive Senkbearbeitung und taktiles Messen

►►Technische Daten Verfahrwege X, Y, Z

500 mm x 500 mm x 480 mm

Verfahrwege A, C

+135 °/ -30 °, 360 °

Werkstückabmessungen

350 mm x 350 mm x 300 mm

Vorschubgeschwindigkeit

≤ 40 m/min

Werkstückgewicht

≤ 300 kg

Maschinenbett

Granit

Tellerwechsler

30-fach

Steuerung

Siemens 840 D SL

–– Messtechnikintegration zur automatisierten Werkzeugverschleißmessung –– Einsatz optischer Sensorik zur echtzeitfähigen Kollisionskontrolle

Ihr Ansprechpartner Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Tel.: +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de

Ereignisse und Termine

Ein Blick in die Zukunft Lange Nacht der Ideen Gemeinsam mit seinem Partnerunternehmen MusterFabrik Berlin hat das Fraunhofer IPK am 3. Juni einen Blick in die Zukunft gewagt. Anlass dafür war die »Nacht der Ideen«, die von der Französischen Botschaft und ihren Partnern im Maison de France in Berlin veranstaltet wurde. Der Abend bot hochrangigen Referenten und Besuchern Raum zum Ideenaustausch und verdeutlichte, dass Fragen der Zukunft Experten aus allen Disziplinen beschäftigen. IPK-Experte Dr. Bertram Nickolay veranschaulichte in seinem Vortrag, wie zukünftig mittels moderner Verfahren Bruchstücke von zerstörten oder verloren geglaubten Kulturgütern virtuell zusammengesetzt werden können. Wie kompliziert die Arbeit von Archäologen und Restauratoren sein kann und wie sie dabei in Zukunft durch die mehrdimensionale Rekonstruktionstechnik unterstützt werden können, konnten die Besucher anschließend live erleben. An einem Touchtable nutzten viele die Gelegenheit und setzten selbst virtuell Glasmosaik-Frag-

Ihre Ansprechpartnerin

mente aus der ehemaligen Kapelle der Erbbegräbnisstätte Buchholz

Helen Stoffel

in Bredereiche zusammen.

Telefon: +49 30 39006-238 helen.stoffel@ipk.fraunhofer.de

Durchs Schlüsselloch zu Industrie 4.0 Staatssekretär Dr. Georg Schütte nimmt WGP-Standpunktpapier entgegen Im Rahmen des Kongresses »Produktionsforschung 2016« am 23. und 24. Juni überreichte Prof. Eberhard Abele, Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik WGP, Staatssekretär Dr. Georg Schütte das »WGP-Standpunktpapier Industrie 4.0«. »Wir wollen nicht das x-te Positionspapier auf den Weg bringen, sondern Ihnen als Stellvertreter der Politik ebenso wie Unternehmern und Wissenschaftlern einen auf wissenschaftlich neuestem Stand stehenden, längerfristig anwendbaren Leitfaden an die Hand geben, um Industrie 4.0 in der Produktion möglich zu machen«, betonte Abele. Die WGP, ein Zusammenschluss führender deutscher Maschinenbau-Professoren, erweitert damit die Diskussion zum Thema Industrie 4.0 um die Perspektive der Produktionstechnik. Bisherige Stellungnahmen zeigen vor allem die Sichtweise von Informatik, IT und Unternehmensberatungen. Das eigentlich Revolutionäre sind aus Sicht der WGP-Forscher aber die Möglichkeiten, die sich aus der Vernetzung technischer Systeme in Echtzeit ergeben. Die dabei anfallenden immensen Datenmengen lassen sich jedoch nur dann mit unternehmerischem Nutzen auswerten, wenn ein »hinreichend

Übergabe des WGP-Standpunktpapiers Industrie 4.0 auf BMBF-Kongress (von links nach rechts: Prof. Schuh, WGP; Prof. Abele, Präsident WGP; Dr. Schütte, BMBF; Prof. Reinhart, WGP)

genaues« Abbild relevanter Daten geschaffen werden kann. »Und genau das ist das Schlüsselloch, durch das produzierende Unter-

Ihr Ansprechpartner

nehmen hindurch müssen«, sagt Prof. Günther Schuh, einer der

Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

Autoren des Standpunktpapiers, zu denen auch Prof. Jörg Krüger

Telefon: +49 30 39006-178

vom Fraunhofer IPK gehört.

joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

FUTUR 2/2016

Über die Schulter geschaut Forscher geben bei der Langen Nacht der Wissenschaften Einblick in ihre Arbeit Fast 600 Besucher haben sich, trotz laufender EM-Spiele, am

angewandter Forschung erleben: von der Fertigung klitzekleiner

11. Juni auf eine Reise in die »Fabrik der Zukunft« begeben. Im

Fernsehtürme in der Mikroproduktion über den 3D-Druck und

Rahmen der Langen Nacht der Wissenschaften konnten Neugie-

Virtual Reality-Anwendungen bis hin zu modernster Robotertechnik.

rige im Produktionstechnischen Zentrum eine große Brandbreite

Ereignisse und Termine

Auf Tuchfühlung mit Roboter und Co. Girls’ and Boys’ Day am Produktionstechnischen Zentrum Woran forschen Promovierende am Produktionstechnischen Zentrum (PTZ) Berlin? Automatisierungstechnik, virtuelle Realität oder gar an Brettspielen? Am 28. April 2016 gingen rund 80 Jugendliche dieser Frage nach, während sie am Girls‘ und Boys‘ Day markante Stationen des Doppelinstituts durchliefen. Am Ende des Projekttages wussten sie: Forschung an der TU Berlin und dem Fraunhofer IPK ist bunt. Erste Station: Lernspiel. In Kleingruppen begegneten die Schülerinnen und Schüler im Lernspielprototypen »Golden Trash« alltäglichen Herausforderungen im Produktlebenszyklus aus Nachhaltigkeitssicht. Das Lernspiel wurde im Sonderforschungsbereich (SFB) 1026 »Sustainable Manufacturing« als freie Bildungsressource für den Schulunterricht entwickelt. Bei der Vor- und Nachbefragung zum Wissenszuwachs erlebten die Teenager Wissenschaft hautnah. Und dann: ab ins Versuchsfeld! Nach dem Spiel ging es für die Jungen und Mädchen weiter auf Entdeckungstour ins knapp 4000 m²

Schwergewichte: Projektile für die Aufprallprüfung

große Experimentierfeld des PTZ. Sie sahen der autarken 3D-Druckanlage »Cube Factory«, ebenfalls aus dem SFB 1026, bei der Herstellung dreidimensionaler Objekte zu und bestaunten im Robotiklabor Mensch-Maschine-Systeme in Aktion. Die größte Faszination ging vom Labor für Virtuelle Realität aus, wo die Schülerinnen und Schüler das Bewegen in virtuellen Räumen erkundeten. Bei so viel spielerisch erfahrbarer Wissenschaft wünschte sich niemand zurück auf die Schulbank.

Ihre Ansprechpartnerin Ina Roeder Telefon: +49 30 39006-272 ina.roeder@ipk.fraunhofer.de

Erkundung virtueller Räume

FUTUR 2/2016

Spielen für eine bessere Zukunft SFB 1026 an der Droste-Hülshoff-Schule Mit dem eindringlichen Slogan »Wie du ihm, so es dir« veranstaltete die Klima-Schülerinitiative des Droste-Hülshoff-Gymnasiums in Berlin-Zehlendorf am 16. Juni 2016 einen Projekttag mit rund 40 externen Gästen. Neben einer Nachhaltigkeitsausstellung boten geladene Expertinnen und Experten Projekte für die praxisnahe Auseinandersetzung mit dem Thema an. Bei so viel Schülerengagement ließ sich der Sonderforschungsbereich 1026 »Sustainable Manufacturing« der TU Berlin nicht lange bitten. Als Aussteller präsentierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Pausenhof das im SFB entwickelte Arbeitsheft »Nachhaltige Produktion« für die Mittelstufe mitsamt Lehrerhandreichung. Im Lernprojekt boten sie neben einem witzigen Psychotest für Teenager zur Ermittlung des eigenen Nachhaltigkeitstyps auch den Prototypen des Lernspiels »Golden Trash« an. 16 Schülerinnen und Schüler testeten das Spiel, bei dem sie in die Rolle eines Produzierenden schlüpften. Über mehrere Produktlebenszyklen hinweg begegneten sie unvorhersehbaren Herausforderungen der modernen Produktion und versuchten dabei alle drei Säulen der Nachhaltigkeit – ökonomisch, ökologisch und sozial – gleichermaßen zu bedienen, um eine nachhaltige Produktion herzustellen. Mit viel Begeisterung nahmen die Spielenden die Herausforderung an und belohnten das Wissenschaftlerteam am Ende mit Gewinnauszählung beim Lernspiel »Golden Trash«

ebenso detailliertem wie motivierendem Feedback. So fasste ein 15jähriger Spieler zusammen: »Man kann noch ein paar Sachen verbessern, aber trotzdem: Ich finde das Spiel richtig cool. Ich würde es auch zu Hause spielen.«

Spiel-Feedback direkt von der Zielgruppe

Ihre Ansprechpartnerin Ina Roeder Telefon: +49 30 39006-272 ina.roeder@ipk.fraunhofer.de

Präsentation der Lehreinheit »nachhaltige Produktion«

Ereignisse und Termine

AUTOMATICA 2016: Polieren ohne Schutzzaun Fraunhofer IPK unterstützt COMAU bei der Entwicklung kooperativer Großroboter Unter dem Motto »Think out of the Fence« präsentierte sich der

Einer der beiden »Aura«-Roboter, die auf der Messe gezeigt

italienische Roboterhersteller COMAU vom 21. bis 24. Juni auf der

wurden, wurde in Kooperation mit der Universität Pisa und dem

AUTOMATICA 2016 in München. Dabei ging es um mehr als quer

Fraunhofer IPK entwickelt. Als derzeit größter kollaborativer Roboter

denken und Konventionen überwinden. Mit seinen neuen »Aura«-

weltweit verfügt er über eine Nutzlast von 110 Kilogramm. Diesem

Robotern (Advanced Use Robotic Arm) stellte das Unternehmen

Koloss haben Dr. Dragoljub Surdilovic und Barbara Konz vom Fraun-

eindrucksvoll unter Beweis, dass auch Industrieroboter mit großer

hofer IPK im Auftrag von COMAU manuelle Führung (Programmie-

Nutzlast gefahrlos mit dem Menschen interagieren können.

rung) und Kraft/Nachgiebigkeitsregelung »beigebracht«. Diese neue Funktionalität wurde bei den Polier- und Batterie-Montage-Aufga-

Die neuen »Aura«-Roboter von COMAU sind mit einer speziellen

ben vorgeführt. Solche komplexen Aufgaben erfordern adaptive

Außenhülle versehen, die sie Berührungen von Personen und ande-

Steuerungs- und Regelungsverfahren, mit denen die Bewegungs-

ren Geräten fühlen lassen. Zudem nehmen sie mit Kamerasystemen

bahnen und die Anpresskräfte, die der Roboter auf die Oberfläche

und Laserscannern Bewegungen von Menschen in ihrem Umfeld

ausübt, selbständig an unterschiedliche Karosserieformen angepasst

wahr. Sie können ihre Bewegungsbahnen selbständig entspre-

werden können. Wie zuverlässig das funktioniert, wurde an einem

chend anpassen oder vollständig vom Menschen geführt werden.

Maserati Ghibli demonstriert. Vier Tage lang polierte das Schwer-

Solche Technologien machen Schutzzäune überflüssig, menschli-

gewicht dessen Motorhaube, bis sie glanzvoll erstrahlte.

che Werker können unmittelbar mit großformatigen Assistenten zusammenarbeiten.

Ihr Ansprechpartner Dr. Dragoljub Surdilovic Telefon: +49 30 39006-172 dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

Die neuen »Aura«-Roboter können Bearbeitungsaufgaben automatisch (links) oder in direkter physischer Interaktion mit dem Mensch ausführen (rechts). (© Fraunhofer IPK / Jelena Radojicic mit freundlicher Genehmigung von Comau)

FUTUR 2/2016

Neu aufgelegt Fraunhofer-Publikation zum Wissensmanagement im Mittelstand Wissensmanagement muss nicht komplex und abstrakt sein – so das Fazit der zweiten Auflage von »Wissensmanagement im Mittelstand«. Das Buch liefert anhand zahlreicher Fallstudien Ideen und Hinweise für die Gestaltung von Wissensmanagement. Die bewährte Methode, welche in der 1. Auflage bei 15 produzierenden Mittelständlern etabliert wurde, konnte inzwischen auch erfolgreich in größeren Unternehmen, Netzwerken, bei Dienstleistern und öffentlichen Institutionen angewendet werden. Diese Erfahrungen und Erfolge aus der Praxis werden verständlich und praxisorientiert beschrieben und vermitteln dem Leser, wie der Produktionsfaktor Wissen effizient genutzt werden kann. Ein Online-Portal stellt zusätzlich zahlreiche Arbeitshilfen für Wissensmanager bereit.

Ihr Ansprechpartner

Neben praxisbewährten Verfahren zur Selbstdiagnose und einer

Dr.-Ing. Ronald Orth

umfangreichen Lösungssammlung mit Anwenderbeispielen finden

Telefon: +49 30 39006-171

sie zahlreiche Vorlagen unter

ronald.orth@ipk.fraunhofer.de

www.prowis.net.

Crowd Production Bürgerausstellung präsentiert neue Impulse für Bischofswerda ?

Wie kann die Attraktivität der östlichen Bundesländer für den Zuzug von Menschen und Betrieben verbessert werden? Antworten gibt das Forschungsprojekt »Crowd Production«, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms »Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation« gefördert wird. Die Projektpartner Fraunhofer IPK, das Leibniz-Institut für Raumbezogene Sozialforschung sowie die T.O.P. – Gesellschaft für angewandte Arbeitswissenschaften präsentierten jetzt die ersten Zwischenergebnisse des über zwei Jahre angelegten Projekts bei einer Bürgerausstellung in Bischofswerda. Eröffnet wurde sie am 2. Juni im Großen Rathaussaal der Stadt im Beisein von Akteuren aus Politik, Stadtverwaltung, Wirtschaft und Bürgerschaft. Zuvor hatten die Projektpartner vier thematische Arbeitsgruppen in den vergangenen zwei Monaten begleitet und Ideen für die Konzeption

Mit der Kampagne »Crowd Production – Bischofswerdaer Bürger arbeiten an neuen Ideen für ihre Stadt« wirbt die Stadt für das Projekt. (© Luftbild: Stadtverwaltung Bischofswerda/Sven Pluhár)

Bischofswerdaer Bürger arbeiten an neuen Ideen für ihre Stadt

neuer Wertschöpfungsketten, die Belebung der Gründungskultur Ihr Ansprechpartner

weiterentwickelt. So wurden unter anderem die Schaffung eines

Dr.-Ing. Ronald Orth

Innovations- und Gründerzentrums sowie die Gestaltung eines

Telefon: +49 30 39006-171

attraktiven touristischen Angebotes diskutiert.

ronald.orth@ipk.fraunhofer.de

PROJEKTPARTNER

UNTERSTÜTZER

GEFÖRDERT VOM

sowie die soziale und kulturelle Entfaltung der Stadtgesellschaft

Ereignisse und Termine

Startschuss Fraunhofer Leistungszentrum »Digitale Vernetzung« nimmt Arbeit auf Seit dem 1. Juli 2016 bündeln die Berliner Fraunhofer-Institute

cken. Das Fraunhofer IPK beschäftigt sich im Rahmen des Leis-

FOKUS, HHI, IZM und IPK ihre Kompetenzen und Forschungsakti-

tungszentrums mit Methoden und Werkzeugen für das Service

vitäten in einem »Leistungszentrum Digitale Vernetzung«. Im Mit-

Engineering 4.0 sowie Ansätzen für multimodale und multimedi-

telpunkt der Arbeit stehen Technologien und Lösungen, die der

ale Mensch-Maschine-Interaktion und -Kooperation. Außerdem

zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung aller Lebensberei-

wird am IPK ein Transferzentrum Industrie 4.0-Lab etabliert, das

che Rechnung tragen. Geforscht wird dabei sowohl an Basis- und

Enabling Technologies für die vernetzte Industrie und Produktion

Querschnittstechnologien als auch an Lösungen für die vier Anwen-

entwickeln und bereitstellen wird. Für Industriepartner besteht die

dungsbereiche Gesundheit und Medizin, Mobilität und Zukunfts-

Möglichkeit, im Rahmen von Forschungsprojekten mit den betei-

stadt, Industrie und Produktion sowie Kritische Infrastrukturen. Das

ligten Fraunhofer-Instituten zu kooperieren. Der Vorteil liegt in der

Zentrum wird in den nächsten zwei Jahren in Höhe von 13,9 Millio-

Nutzung der vorhandenen technologischen Infrastrukturen der

nen Euro durch das Land Berlin, die Fraunhofer-Gesellschaft sowie

Institute und im direkten Transfer der Forschungsergebnisse in die

über Projekte mit der Industrie finanziert.

Praxis. Weitere Informationen: www.digitale-vernetzung.org

Die Partner-Institute nutzen vor allem Synergieeffekte in den Bereichen Informations- und Kommunikationstechnik, Datenverarbei-

Ihr Ansprechpartner

tung und -aufbereitung, Entwicklung und Bereitstellung elektro-

Eckhard Hohwieler

nischer Systeme sowie Produktion und Mikroelektronik, um die

Telefon: +49 30 39006-121

gesamte technologische Kette der digitalen Vernetzung abzude-

eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de

Additive Fertigung trifft nachwachsende Rohstoffe Wegweisende Bachelorarbeit: Individuelle Fahrradrahmen kombinieren 3D-gedrucktes Aluminium mit Rohren aus organischem Material Vom 2. bis 5. Juni fand in Berlin die internationale Designmesse DMY

tionsmodelle für den Einsatz der additiven Fertigung im Bereich

statt. In diesem Rahmen präsentierte die Hochschule für Technik und

Konsum- und Lifestyleprodukte. Und auch am 14. Juli waren die

Wirtschaft Berlin (HTW) unter dem Motto »Future Lab« innovative

Fahrradrahmen auf der Veranstaltung »Future Production« von

Arbeiten des Studiengangs Industrial Design. Mit dabei waren auch

Fraunhofer IPK, KPMG und der Senatsverwaltung für Wirtschaft,

zwei studentische Mitarbeiter des Fraunhofer IPK. Danny Giebitz

Technologie und Forschung dabei. Impressionen von der DMY:

und Tony Pilz stellten auf der DMY das Ergbenis ihrer Bachelorarbeit

http://id.htw-berlin.de/projekte/aktivitaeten/dmy-2016

erstmals der Öffentlichkeit vor: mit selektivem Laserstrahlschmelzen additiv aus Aluminium gefertigte Fahrradrahmen. Die Arbeit wurde

Ihr Ansprechpartner

im Bereich Additive Fertigung von André Bergmann betreut und ent-

André Bergmann

stand im Projekt »Crowd Production« des Förderprogramms BMBF

Telefon: +49 30 39006-107

Zwanzig20. Anhand der Fahrradrahmen wurden künftige Mög-

andre.bergmann@ipk.fraunhofer.de

lichkeiten der Crowd Production und Mass Customization gezeigt. Seit der DMY haben die Rahmen eine regelrechte Rundreise angetreten. Bereits am 11. Juni waren sie während der Langen Nacht der Wissenschaften am Campus Schöneweide der HTW zu sehen. Der IHK-Innovationstag am 13. Juni war die nächste Station. Zudem dienten sie während des IPK-Workshops »Additive Fertigungstechnologien als Produktionsverfahren der Zukunft: Potenziale, Herausforderungen, Markt und Trends« als attraktive Demonstra

FUTUR 2/2016

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. 15. – 16. September 2016

Konferenz: PTK 2016: Digitalisierte Produktion – Potentiale für eine nachhaltige urbane Wertschöpfung

28. – 30. September 2016

Grundlagenseminar Reinigungstechnik

29. September 2016

IAK: Keramikbearbeitung

30. September 2016

Technologietag: Medizintechnik

Oktober 2016

Studiengang: International Master (M. Sc.) Global Production Engineering

09. November 2016

Seminar: Industrielle Teilereinigung mit Kohlendioxid

10. November 2016

Workshop: Datenqualität im Entwicklungsprozess

10. November 2016

Workshop: Fertigungstechnologien für Biokunststoffe

17. November 2016

Workshop: Vom Produkt- zum Lösungsanbieter

17. November 2016

6. Berliner Requirements Engineering Symposium

17. – 18. November 2016

Seminar: Wissensbilanz Made in Germany

18. November 2016

Seminar: Wissensmanagement mit Social Media

21. – 25. November 2016

Seminar: PLM Professional 2016 / 2017

18. November 2016

Workshop: Qualifizierung von Kanten

24. – 25. November 2016

Workshop: Abtragende Fertigungsverfahren in der Mikroproduktion

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

TIPP

Technologietag Medizintechnik

Gemeinsam mit einer der größten Universitätskliniken Europas, der Charité – Universitätsmedizin Berlin, entwickeln wir am Fraunhofer IPK neue Technologien für die interventionelle Therapie, insbesondere für die bildgeführte und minimal-invasive Chirurgie. Ziel unseres interdisziplinären Teams ist es, in Kooperation mit der Industrie und klinischen Anwendern Prototypen zu entwickeln, die chirurgische Interventionen sicherer und effizienter machen. Mit dem Technologietag Medizintechnik am 30. September 2016 bieten wir GeschäftsführerInnen und EntwicklungsleiterInnen medizintechnischer Unternehmen Neues zu Trends und Entwicklungen aus den Bereichen 3D-Röntgenbildgebung, Klinische Navigation, Rapid Prototyping sowie Software und Algorithmik. Wissenschaftler des Fraunhofer IPK und Ärzte der Charité präsentieren in Fachvorträgen aktuelle FuE-Lösungen und diskutieren deren praktische Anwendung. Darüber hinaus finden Sie auf unserem Technologietag ausreichend Gelegenheit zum kollegialen Dialog und Raum für bilaterale Gesprä-

Ihr Ansprechpartner

che mit den ExpertInnen aus Wirtschaft und Wissenschaft. Weitere

Felix Fehlhaber

Informationen und Anmeldung:

Telefon: +49 30 39006-226

www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

felix.fehlhaber@ipk.fraunhofer.de

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 Medical Systems Engineering 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 SysWasser Dipl.-Ing. Gerhard Schreck Telefon: +49 30 39006-152 gerhard.schreck@ipk.fraunhofer.de Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon: +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Arbeitskreise 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

PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon: +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de Prozessmanagement Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon: +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.fraunhofer.de Simulation und Fabrikplanung Dr.-Ing. Thomas Knothe Telefon: +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.fraunhofer.de Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon: +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de Veranstaltungsmanagement MEHR KÖNNEN Claudia Engel Telefon: +49 30 39006-238 claudia.engel@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