EcoSwissMade - Broschüre auf Deutsch

EcoSwissMade FORSCHUNGSPROGRAMM HES-SO ÃœBER PRODUKTIONSVERFAHREN UND INDUSTRIELLE LEISTUNG

INGENIEURWESEN UND ARCHITEKTUR

HE-Arc Ingénierie - Groupe Conception des moyens de production Claude Jeannerat claude.jeannerat@hes-so.ch +41 32 930 22 26

HEI-VS - Institut Systèmes Industriels Jacques-Eric Bidaux jeric.bidaux@hevs.ch

HEIA-FR - Institut iRAP

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Leitungskomitee des Programms EcoSwissMade

Jean-Marc Boéchat jean-marc.boechat@hefr.ch

hepia - Institut inSTI Jacques Richard jacques.richard@hesge.ch

HEIG-VD – Institut COMATEC Alain Schorderet alain.schorderet@heig-vd.ch

Editorial

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Die angewandte Forschung und Entwicklung steht im Mittelpunkt der Missionen der HES-SO. Sie ermöglicht unter Leitung ihrer Professoren sämtlichen Mitarbeitern, sich praktische Kompetenzen anzueignen, die den Bedürfnissen der Gesellschaft, aber auch der Industrie entsprechen, und garantiert den Studenten eine hochkarätige Ausbildung.

Unser Ziel ist es, durch eine Serie von Broschüren die Öffentlichkeit und Unternehmen über diese Programme, ihre Stärken und Schlüsselkompetenzen zu informieren.

Diese Veröffentlichungen dienen ausserdem dazu, die, dank hervorragender Zusammenarbeit mit Partnern aus den betroffenen Bereichen, konkreten Verwirklichungen von Projekten hervorzuheben.

Der Bereich Ingenieurwesen und Architektur hat in den letzten vier Jahren seine angewandten Forschungsprojekte in sechs Themenbereiche zusammengefasst, die sämtliche Studiengänge der Fakultät umfassen. Von der Energie bis zur Optimierung der Nahrungsmittelkette, über Studien zur urbanen Verdichtung oder zu vernetzten Gegenständen, zielen diese Themenbereiche auf die kurzfristige Lösung konkreter Probleme der Gegenwart.

Die vorliegende Broschüre stellt den Themenbereich EcoSwissMade vor, welcher Produktionsverfahren und industrieller Leistung gewidmet ist.

Er beinhaltet zudem Konzepte aus dem Bereich der Ökologie und Energieeffizienz, die heute einen starken Einfluss auf den Unterhalt und die Entwicklung einer Schweizer Produktionsindustrie haben.

Als ich ein Kind war, war ich fasziniert davon, mit meinem Vater in der Werkstatt meine eigene

Schraube herzustellen. Der Geruch des Öls, der Lärm und die Grösse der Maschinen versetzten mich in eine andere Welt. Es ist dieselbe Faszination, die mich heute ergreift, wenn ich die Entwicklung einer Mikromaschine verfolge, die fähig ist, nach einem am Computer erstellten einfachen Plan ein Werkstück herzustellen, das halb so gross sein kann wie sie selbst. Der Beginn der Industrie 4.0 eröffnet eine neue Ära für unsere Produktionsmethoden.

Lernen wir heute die Beherrschung der Technologien mit welchen die Maschinen von morgen ausgestattet und verbessert werden, und dies mit dem Bewusstsein unserer Verantwortung im Bereich der nachhaltigen Entwicklung.

Olivier Naef Verantwortlicher des Bereichs Ingenieurwesen und Architektur

INGENIEURWESEN UND ARCHITEKTUR - ECOSWISSMADE

DAS PROGRAMM

EcoSwissMade

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INGENIEURWESEN UND ARCHITEKTUR - ECOSWISSMADE

Zusätzlich zu den Risken einer Verlagerung ins Ausland muss sich der Schweizer Industriesektor mit umweltbezogenen Herausforderungen auseinandersetzen. Das Programm EcoSwissMade liefert konkrete Lösungen zur Verbesserung der Effizienz und Reduktion des Energieverbrauchs.

Die Westschweiz ist eine der innovativsten und am dichtesten industrialisierten Regionen Europas.

Dies ist eine Stärke, deren Vorteile sich jedoch durch die Fortentwicklung der Rahmenbedingungen in eine Schwäche verwandeln könnten. Das Programm EcoSwissMade versetzt sich in die Zukunft: die grundlegende Frage aller im Programm zusammengefassten Projekte ist, ob die Region seine aussergewöhnliche Situation für einen Zeithorizont bis 2030 aufrechterhalten kann.

Hierbei stechen drei zentrale Elemente hervor. Das Erste betrifft die wirtschaftliche Situation und das hohe Gehaltsniveau der Schweiz. Um Verlagerungen ins Ausland zu vermeiden, wird man günstiger produzieren müssen und dies umso mehr ab 2017 mit dem Inkrafttreten des Labels „Swiss Made“, welches neue Einschränkungen für die Produktion in der Schweiz mit sich bringen wird. Das zweite Element bezieht sich auf die Gesetzgebung, insbesondere im Bereich des Umweltschutzes. In den kommenden Jahren müssen wir ebenso viel produzieren, wenn nicht sogar mehr, bei gleichzeitiger Reduktion des Verbrauchs. Des Weiteren erwarten uns verschiedene grosse Veränderungen. In erster Linie das Wachstum der Weltbevölkerung, welches eine Zunahme des Verbrauchs von natürlichen Ressourcen als auch von Energie zur Folge haben wird.

Schliesslich werden Industrieflächen in der Schweiz immer teurer und schwerer zu finden sein.

Die Idee des Programms EcoSwissMade ist es, langfristige Innovationen zu schaffen um wirtschaftliche, aber auch ökologische Vorteile zu erreichen. Diese beiden Elemente

sollten nicht als gegensätzlich, sondern als komplementär betrachtet werden. Mit anderen Worten muss die Industrie von morgen genauso leistungsfähig sein bei gleichzeitig verringertem Verbrauch von Energie, Materialien und verfügbaren Flächen.

Dies sind die Prinzipien einer industriellen Ökologie.

Heutige Unternehmer wissen um diese Entwicklungen. Da es sich jedoch um langfristige Erwägungen handelt, nehmen sie sich leider oft weder die Zeit, noch setzen sie die nötigen Mittel ein, um Änderungen herbeizuführen. Unsere Aufgabe ist es, an möglicherweise interessantere Lösungen zu denken, die es erlauben ebenso viel zu produzieren bei deutlich reduziertem Verbrauch. Dies ist das Ziel der verschiedenen Projekte des 2013 gestarteten Programms EcoSwissMade. In den kommenden Monaten werden wir zusammen mit Unternehmern an der zukünftigen Ausrichtung der einzelnen Projekte arbeiten. Die besondere Kompetenz der angewandten Forschung an der HES-SO muss beständig in der Wirklichkeit der Produktionswelt verankert werden.

Die Projekte des Programms EcoSwissMade zielen auf Verfahren (additive und subtraktive Produktion), Maschinen (Miniaturisierung) und Produktionsprozesse (C-lean). Zudem decken sie zahlreiche weitere Bedürfnisse der Industrie ab.

Claude Jeannerat Koordinator des HES-SO Programms EcoSwissMade Professor HE-Arc Ingénierie

HE-Arc Ingénierie

hepia

Als Forscher im Bereich Umwelt-Ingenieurwesen am Institut inSTI von der Haute école du paysage, d’ingénierie et d’architecture de Genève – hepia - ist Jacques Richard verantwortlich für LEMM, ein Projekt einer verbesserten Elektroerosionsmikrofräse (micro-EDM-milling), die in Kollaboration mit Professor Maurizio Tognolini an der HEIG-VD verwirklicht wurde.

1–

In welcher Hinsicht kann das von Ihnen entwickelte Verfahren als „light“ bezeichnet werden?

Das Ziel ist es, das Elektroerosionsmikrofräsverfahren modular zu gestalten. Momentan wird diese neue Technologie aufgrund des problematischen Aufwands noch nicht genutzt: sie benötigt komplexe Maschinen und Programme, was diese Technologie sehr teuer macht. Unser Ziel ist es daher, ein plug and play System zu entwickeln, welches auf einer klassischen Fräse installiert werden kann und das Verfahren so erschwinglich macht.

2–

Wie positioniert sich Ihr Modul im Hinblick auf klassische Fräsverfahren?

Es ist komplemantär. Elektroerosionsmikrofräsen erlaubt es, Werkstücke herzustellen, die von keinem anderen Verfahren produziert werden können. Teile mit sehr komplexen Oberflächen, insbesondere mit kleinen aber tiefen Hohlräumen. Man kann sich auch sehr gut vorstellen, das Modul auf eine klassische Fräse aufzusetzen um die Endbearbeitung zu übernehmen.

Das gesamte Werkstück könnte dann auf der gleichen Maschine hergestellt werden.

3–

Was hat die Vereinfachung dieser Technologie ermöglicht?

Die Herausforderung liegt hauptsächlich darin, den Generator zu verkleinern und ihm eine eigene Intelligenz zu geben, die ihm eine gewisse Unabhängigkeit von der digitalen Steuerung erlaubt. Der Generator ist alleine für die Funkenerzeugung zuständig, um eine Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit zu ermöglichen. Heute besteht die Schwierigkeit darin, dass es eine spezielle digitale Steuerung für die Elektroerosion braucht, welche die Geschwindigkeit den momentanen Bedingungen der Funkenerzeugung anpasst. Mit LEMM, das auf einen kleinen intelligenten Generator setzt, wird es möglich sein, auf eine spezielle digitale Steuerung zu verzichten.

Die Elektroerosionsmikrofräse kann dann mit einer normalen Maschine kommunizieren.

27%

Teilnehmende Hochschulen:

HEIG-VD

Drei Fragen an Jacques Richard

Anteil des sekundären Sektors am nationalen BIP. Damit steht die Schweiz an der Spitze der am meisten industrialisierten Länder... wagen wir es, sie zu verteidigen!

(Quelle: BFS, 2012)

HEIA-FR

HEI-VS

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ecoswissmade P R O J E K T E

AZAT

EcOptSurf

BMF4.3

Ziel: Verringerung der thermisch

Ziel: Suche eines guten Kompro-

Ziel: Entwicklung einer kleinen Spindel

beeinträchtigten Zone.

misses zwischen Produktivität, Energiebilanz und Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstückes.

mit 400000 UpM / 250 W für das Mikrofräsen.

Projektstart: März 2014

Projektstart: Januar 2015

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HE-Arc Ingénierie, HEI-VS, HEIA-FR und hepia

Beschreibung: Die Werkstückoberfläche ist häufig durch thermische Einwirkung klassischer Bearbeitungsmethoden (Fräsen, EDM, Schleifen) beeinträchtigt (Mikrorisse, Störung der Metallstruktur). Die unter dem Projekt AZAT entwickelte Technologie vermeidet solche Probleme dank einer Bearbeitung mit Pico- und Femtosekundenlasern.

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEIG-VD, HE-Arc Ingénierie und hepia

Beschreibung: Dieses Projekt entwickelt Algorithmen zur Optimierung der Produktionsschritte unter Minimierung der Laufzeit und des Energieverbrauchs, bei gleichzeitiger Berücksichtigung von Einschränkungen durch die benötigte Präzision. Die erstellten Algorithmen erlauben es zudem, räumliche Oberflächenmuster aufgrund des Vibrationsverhaltens der Maschine zu extrahieren.

Projektstart: Mai 2015

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEIG-VD und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Dieses Projekt hat die Entwicklung eines Rotors zum Ziel, der auf einem Lager aus hybriden Gasen (aerostatisch und aerodynamisch) sitzt, den Vergleich von Möglichkeiten für synchrone Motoren und das Auffinden von geeigneten Oberflächenmaterialien für das Lager.

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Cleama

EcoCarac

BioMIM

Ziel: Erprobung und Ausweitung der

Ziel: Bewertung von Werkzeugmaschi-

Ziel: Entwicklung eines neuartigen

Verwendung von schlanken Produktionsverfahren („Lean Production“) für die Analyse des Energieverbrauchs und der Umweltverträglichkeit zur verbesserten Beherrschung dieser Produktionsaspekte.

nen in Bezug auf energetische und funktionelle Leistungsdaten.

Verfahrens zur Herstellung von metallischen Werkstücken durch Pulverspritzguss (PIM) mit Hilfe von polymeren Bindemitteln aus natürlichen Quellen.

Projektstart: Dezember 2015

Projektstart: November 2015

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEIA-FR

Beschreibung: Das Cleama Projekt hat zum Ziel, einen Produktionsbereich nach den Lean Standardverfahren (VSM, SADT), einem System zur Optimierung des Produktionsmanagements, zu analysieren. Die Idee besteht darin, eine Bestandsaufnahme der Benutzer zu erstellen, Verbräuche auszuwerten und eine Analyse des gesamten Verbrauchs des Produktionsbereichs zu erstellen.

Zudem sind eine Messkampagne und eine Auswertung der entwickelten Werkzeuge, als auch eine Untersuchung der Relevanz der eingesetzten Methoden und Werkzeuge, vorgesehen.

Beteiligte HES-SO Hochschulen: hepia, HEIG-VD und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Das EcoCarac Projekt steht im Zusammenhang mit dem Bereich Mikrofactory des Programms EcoSwissMade der HES-SO. Es handelt sich um die Bewertung von gewöhnlichen als auch auf ökologische Aspekte ausgerichteten (Mikro-) Werkzeugmaschinen in Bezug auf energetische und funktionelle Leistungsdaten. Mit Hilfe eines Testwerkstückes und spezifischen Messungen erlaubt dieses Projekt die Auswertung des erreichbaren Vorteils in Bezug auf Energieverbrauch und Platzbedarf durch die Nutzung von Mikromaschinen.

Projektstart: Januar 2016

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEI-VS, HEI-FR und hepia

Beschreibung: Das BioMIM Projekt hat zum Ziel, Werkstücke durch das Metallpulverspritzgussverfahren (MIM Technologie) mit Hilfe von natürlichen Bindemitteln, darunter durch bakterielle Fermentation gewonnene Polymere, herzustellen. Die gefertigten Werkstücke sind aus biokompatiblen Metallen wie Titan oder rostfreiem Stahl ohne Nickel.

Zudem werden ebenfalls Lösungen zur Wiedergewinnung der Binde- und Lösungsmittel entwickelt.

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FUNCUT

Icomposite

LEMM

Ziel: Verbesserung der Leistung von

Ziel: Testen einer Methode zur

Ziel: Modularisierung und Vereinfa-

Mikroschneidemaschinen

Herstellung von Verbundwerkstoffen durch Injektion oder Extrusion, um deren Verwendung in verschiedenen Industriebereichen zu födern.

chung der Nutzung des Elektroerosionsmikrofräsverfahrens.

Projektstart: November 2015

Projektstart: Oktober 2015

Beteiligte HES-SO Hochschulen: hepia und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Das Projekt FUNCUT erforscht einen innovativen Ansatz zur Verlängerung der Lebensdauer von Schneidewerkzeugen und damit zur Verringerung der Nutzungskosten durch ultraharte Ablagerungen (HiPIMS Verfahren) auf von Picosekundenlasern bearbeitetem und strukturiertem Carbid.

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEIA-FR, HEIG-VD und hepia

Beschreibung: Das Projekt Icomposite hat zum Ziel, Verbundwerkstoffe zu extrudieren oder sie mit Methoden zu injizieren, die ursprünglich für langfaserige Werkstoffe entwickelt und auf kontinuierliche Fasern adaptiert wurden. Dies erlaubt eine Produktion zu geringen Kosten. Die Verfahren müssen angepasst werden, um nützliche Eigenschaften basierend auf Thermoplasten und Kohlefasern zu erzielen.

Projektstart: April 2015

Beteiligte HES-SO Hochschulen: hepia, HEIG-VD und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Es geht um die Modularisierung und eine Vereinfachung der Nutzung des Elektroerosionsmikrofräsverfahrens, welches es erlaubt, tiefe Hohlräume zu realisieren, die Präzision und gleichzeitige hochwertige Verarbeitung vereinen, was mit keinem anderen Produktionsverfahren erreichbar ist.

Durch die in den Funkengenerator integrierte intelligente Steuerung soll LEMM eine vereinfachte Benutzung und eine leichte Integration in eine kleine Werkzeugmaschine ermöglichen.

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MAISO50001

MicroCnc

Ziel: Entwicklung eines Energiemana-

Ziel: Entwicklung eines modularen

gementsystems für das Micromac Projekt im Rahmen der Norm ISO 50001.

objektorientierten Frameworks zur Berechnung von CNC Bearbeitungsschritten und zur Demonstration der Nutzung anhand einer durch eine Schaltplatine gesteuerte Maschine zu demonstrieren.

Projektstart: Januar 2014

Projektstart: Januar 2014

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEI-VS und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Das Projekt MAISO50001 strebt die Erstellung einer relationalen Datenbank an, welche es erlaubt, sämtliche Energiedaten eines mechanischen Systems zu erfassen. Es ermöglicht die Veränderung eines Energieparameters und die Prognose der daraus folgenden Auswirkungen.

Dieser Ansatz macht es bereits in der Planungsphase möglich, technische Entscheidungen mit negativen und in der Folge schwer zu korrigierenden Auswirkungen auf den Energieverbrauch zu vermeiden.

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HEIG-VD, HE-Arc Ingénierie und HEIA-FR

Beschreibung: Das Projekt MicroCnc hat zum Ziel, einen Softwarebaustein für die CNC Steuerung zu erstellen, der es ermöglicht, schnell Applikationen für Bearbeitungsmaschinen und Roboter zu entwickeln. Das entwickelte Framework ist auch für Hersteller von Maschinen gedacht, die bereits spezielle Applikationen erstellt haben und eine Verringerung der Entwicklungskosten durch eine Vereinfachung der Software-Architektur anstreben.

Micromac_Dev

Projektstart: Dezember 2014 Ziel: Entwicklung, Realisation und erste Charakterisierung einer Mikromaschine.

Beteiligte HES-SO Hochschulen: HE-Arc Ingénierie, HEIG-VD und hepia

Beschreibung: Das Projekt Micromac_Dev stellt eine kleine Revolution in der Welt der Werkzeugmaschinen dar. Die Verwendung von fortgeschrittenen Mikrotechnologien (5-Achsen-Demonstrationsgerät im Format einer Kaffeemaschine) erzielt beeindruckende Leistungsdaten ohne Verlust von Nutzungsqualität. Das Gerät wurde für Werkstücke bis 50 mm Durchmesser entworfen.

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Micromac_Study

MiniMaComp2

Mini-Z-Phi

Ziel: Erstellung eines optimalen

Ziel: Bewertung und Charakterisie-

Ziel: Entwicklung eines kleinen

Rahmens für die Realisierung einer Bearbeitungsmaschine mit inhärenter Effizienz in Bezug auf ihre funktionalen, energetischen und spezifischen Leistungsdaten.

rung der industriellen Nutzung von nichtmetallischen Alternativen für Teile von Präzisionsminibearbeitungsmaschinen.

Stellantriebes mit zwei Freiheitsgraden, mit Fähigkeit zu gleichzeitiger Transversal- und Rotationsbewegung.

Beteiligte HES-SO Hochschulen:

Beteiligte HES-SO Hochschulen:

HEIG-VD und HE-Arc Ingénierie

HE-Arc Ingénierie, HEIG-VD und hepia

HEIG-VD, hepia, HEIA-FR und HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Das Micromac_Study Projekt sucht nach einer tragfähigen Lösung realisierbarer Energieeinsparungen: die Miniaturisierung. Der eigentliche Bedarf des Bearbeitungsverfahrens stellt 15% des Energieverbrauchs dar. Es handelt sich um das technologische Konzept „small footprint“, welches innovativ und effizient ist durch eine angemessene Grösse der Maschine zum hergestellten Objekt (Verhältnis 5:1).

Beschreibung: Das neue Modell miniaturisierter Bearbeitungsmaschinen eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz von Materialien in ihrer Konstruktion. Die benötigten mechanischen Eigenschaften unterscheiden sich von denen konventioneller Maschinen. Das Projekt wird verschiedene nichtmetallische Alternativen vergleichen und einen Prototyp eines Bauteils für die Micro5 Mikromaschine realisieren.

Beschreibung: Das Ziel dieses Projekts ist es, einen miniaturisierten Stellantrieb mit zwei Freiheitsgraden zu entwickeln und zu testen. Das Gerät ist mit optischen Markierungen für eine präzise Positionsbestimmung ausgestattet. Dieser Typ eines äusserst kompakten und momentan auf dem Markt nicht erhältlichen Stellantriebs erlaubt eine sehr schnelle Verlagerung und präzise Positionierung von kleinen Werkstücken.

SG-3DP

TrajOpt

Ziel: Entwicklung und Realisierung

Ziel: Entwicklung von Bewegungspro-

eines 3D Tischdruckers für metallische und keramische Werkstücke.

filen für Mikromaschinen.

Projektstart: März 2014

Projektstart: Mai 2015

Projektstart: April 2016

Beteiligte HES-SO Hochschulen:

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Projektstart: April 2016

Projektstart: Januar 2014

Beteiligte HES-SO Hochschulen:

Beteiligte HES-SO Hochschulen:

HEIG-VD und HE-Arc Ingénierie

HEI-VS, HEIA-FR, hepia, HEIG-VD, HE-Arc Ingénierie

Beschreibung: Das Ziel von TrajOpt ist es, Compliance-Analysen durchzuführen, die es erlauben, eine Maschinenarchitektur auszuwählen, die für die Entwicklung von robusten und schnellen Optimierungsalgorithmen geeignet ist, und die Durchführung eines Tests auf einem Demonstrationsgerät.

Beschreibung: Das SG-3DP Projekt umfasst eine neuartige Methode für 3D Tintenstrahldruck. Dabei wird ein Lösungsmittel auf Lagen eines Granulates aus pulverisierten Materialien und Bindemittel gedruckt (SG-3DP: Solvent on Granule 3D Printing). Das Lösungsmittel weicht das im Granulat vorhandene Polymer auf, was zur Verbindung der einzelnen Lagen führt. Die so erzeugten Werkstücke werden im Folgenden behandelt, um sie vom Bindemittel zu befreien und zu sintern. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von metallischen, als auch keramischen Werkstücken.

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EIN VORZEIGEPROJEKT

MicroMac

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Micro5 hat den Anschein einer Kaffeemaschine und doch ist sie fähig, sämtliche Komponenten einer Uhr herzustellen. Die Miniaturisierung eines Produktionsverfahrens ohne Qualitäts- und Leistungsverlust bei gleichzeitigem minimalem Energieverbrauch ist das Ziel dieses 2014 begonnenen Projektes.

Eine Mikromaschine spielt bei den Grossen mit.

„Wenn wir uns die Uhrenherstellung und Biomedizin anschauen, dann liegt die Kantenlänge der Werkstücke in den meisten Fällen unter 50 mm. Warum also nicht eine Maschine entwickeln, die an die Grösse der herzustellenden Teile angepasst ist?“ In den Augen von Claude Jeannerat liegt die Innovation in der Miniaturisierung. Eine Herausforderung entstanden aus der Feststellung, dass die heutigen Produktionsmittel tatsächlich sehr leistungsfähig, aber auch sehr energiehungrig sind. Das zentrale Problem ist die Sorge um die Umwelt.

Die energieaufwendigen Kolosse sind der Ausgangspunkt des Projektvorschlags von Claude Jeannerat, einer 5-Achsenbearbeitungsmaschine von grosser Komplexität, welche nur fünfmal so gross ist wie das von ihr produzierte Werkstück. Sie wird in Zusammenarbeit mit HE-Arc Ingénierie, HEIG-VD und hepia entwickelt. „Momentan werden nur 15% der eingesetzten Energie für den eigentlichen Herstellungsprozess mit einer gewöhnlichen Maschine genutzt, während ein nicht zu vernachlässigender Anteil von den Kühlsystemen dieser mehrere Tonnen schweren

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Kolosse verbraucht wird.“, betont der Koordinator des Programms EcoSwissMade. Eine Energieverschwendung für Klimaanlagen, die ihrerseits Wärme an die Atmosphäre abgeben. Mit ihren ca. 30 kg verbraucht Micro5 zehnmal weniger Energie. Die Raumluft genügt, um die optimale Betriebstemperatur der Mikromaschine sicherzustellen. „Ihre CO2-Bilanz ist sehr interessant und entspricht den vom Bund gesetzten Umweltzielen. Unsere Vision ist es, dass wir bis 2030 weiterhin lokal produzieren können.“ Die Schweiz könnte sich durch das Hinzufügen einer Umweltkomponente zu seinem historischen Know-how in den Bereichen Präzision und Spitzenqualität auf diese Weise hervorheben. Ein grüner Abdruck, der sich auch im Landschaftsbild wiederfinden würde.

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Dies ist reine Mathematik, denn durch Mikroproduktion verkleinern sich ebenfalls die Fabriken. „Micro5 kann auf Ihrem Wohnzimmertisch stehen“, scherzt Claude Jeannerat, „sie kann überall aufgestellt werden.“ Diese Logik fügt sich in die der Industrie 4.0 ein, nämlich die Individualisierung der Produktion. Eine dezentralisierte Produktion ist gleichbedeutend mit einer Verringerung des Mobilitätsbedarfes von Arbeitern und einer Revitalisierung von manchen Siedlungen. „Diese kleinen Maschinen werden nicht mehr zwangsweise Fabriken benötigen wie wir sie heute kennen.“ Mit anderen Worten werden sie es erlauben, Investitionen für grosse Industrieflächen einzusparen.

Eine Industrie im menschlichen Format wird auch leichter zugänglich durch Spitzentechnologie, die auch für andere Akteure als die Hightech Giganten erschwinglich sein wird. „Zum Beispiel muss ein Zahnarzt, der eine Zahnrekonstruktion vornimmt, die Herstellung des Zahnes an eine externe Firma abgeben. Diese kleine Maschine könnte diese Aufgabe sehr gut in der Praxis erledigen.“ Für den Ingenieur der HE-Arc ist der Anwendungsbereich von MicroMac außerordentlich gross. Die Uhrenherstellung, die Welt der Medizin oder die Verbindungstechnik könnten die zukünftigen Kunden der Schweizer Mikromaschine sein.

„Warum sollen wir sie uns nicht auf unserem Schreibtisch vorstellen, neben dem 3D-Drucker?“ Die Demokratisierung der Verwendung ist der Antrieb.

In dieser Hinsicht ist die im Rahmen von EcoSwissMade entwickelte Mikromaschine das genaue Gegenstück ihrer japanischen Cousine. Auch in Japan sind Mikromaschinen extrem miniaturisiert, aber für eine bestimmte Aufgabe exakt zugeschnitten. Micro5 jedoch setzt im Gegensatz dazu auf Flexibilität. Das Ziel ist es, sämtliche Werkstücke einer Vielzahl von verschiedenen Produkten verwirklichen zu können. Erdacht als multifunktionales Gerät ähnelt sie dem Schweizer Taschenmesser. „Dies ist eine Maschine die sehr gut die Bearbeitung durch Zerspanung, Laser oder auch EDM beherbergen kann. Unser Ziel ist, dass sie fähig ist, praktisch sämtliche modernen Produktionstechnologien einsetzen zu können“, erklärt Claude Jeannerat.

Eine enorme Herausforderung ist die kulturelle Barriere. „Das Bild, dass eine Maschine schwer sein muss ist in der Mentalität eingraviert.

Das Vorurteil, nachdem eine leichte Maschine weniger leistungsfähig ist, muss psychologisch überwunden werden. Micro5 ist kein Spielzeug!

Die Industrie muss Schritt für Schritt einen Paradigmenwechsel einleiten.“ Claude Jeannerat glaubt an die Zukunft einer industriellen Produktion in der Schweiz. Die Anforderungen, welche an das neue Label „Swiss Made“ ab 2017 geknüpft sind, werden die Unternehmer dazu ermuntern, einen Teil der Produktion wieder zurückzuverlagern. Dies ist eine Herausforderung für die Unternehmen, welche sich als Glücksfall für die EcoSwissMade Projekte erweisen könnte, insbesondere für Mikroproduktionsverfahren. In Zusammenarbeit mit Industrievereinigungen könnten die Hochschulen für Ingenieurwesen und Architektur die notwendigen Innovationen erbringen, die es den Schweizer Unternehmen erlauben, international konkurrenzfähig zu bleiben.

Teilnehmende Hochschulen:

HE-Arc Ingénierie HEIG-VD

hepia

„Warum also nicht eine Maschine entwickeln, die an die Grösse der herzustellenden Teile angepasst ist?“

35 Kilos

Das Gewicht der im Rahmen von Micro5 entwickelten Maschine

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EcoSwissMade Forschungsprogramm HES-SO über Produktionsverfahren und industrielle Leistung Eine Veröffentlichung des Fachbereichs Ingenieurwesen und Architektur der HES-SO Fachhochschule Westschweiz

Impressum

Edition HES-SO Rektorat Route de Moutier 14 2800 Delémont Schweiz

Konzept und Grafik LargeNetwork, Genf

Bildnachweis Einband: Guillaume Perret / Lundi13 S.3: Bertrand Rey S.4: Thierry Parel S.9: Guillaume Perret / Lundi13

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EcoSwissMade