Wie sieht die Produktion der Zukunft aus?

Fraunhofer IWU eröffnet "E³ - Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion" auf dem Campus - Wissenschaftliche Grundlagen lieferte auch der Spitzentechnologiecluster "eniPROD" der TU und des IWU

Auf dem Campus der Technischen Universität Chemnitz eröffnen am 15. Mai 2014 Bundesministerin Prof. Dr. Johanna Wanka, Ministerpräsident Stanislaw Tillich, Fraunhofer-Präsident Prof. Dr. Reimund Neugebauer sowie der Kuratoriumsvorsitzende des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und Vorstand für Produktion der Audi AG, Dr. Hubert Waltl, die neue "E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion". Nach zweieinhalb Jahren Bauzeit und Investitionen von rund 20 Millionen Euro in Gebäude und Ausrüstung durch Bund, Freistaat Sachsen und Europäische Union kann das Fraunhofer IWU gemeinsam mit Partnern in der Modellfabrik in einer neuen Qualität forschen und lehren. Auf der Grundlage der Leitmaxime "Maximale Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz" steht die Erarbeitung von Technologien und Prozessen im Fokus, um energie- und ressourceneffiziente Produktionstechnik zu einen Wettbewerbsvorteil für die deutsche Industrie auszubauen. Damit soll wichtigen gesellschaftlichen Megatrends, wie den steigenden Kosten für Energie und Ressourcen, der demographischen Entwicklung, der sich verändernden Mobilität und dem internationalen Wettbewerb, Rechnung getragen werden. Auf einer Fläche von über 1.600 Quadratmetern wird künftig auf der Grundlage eines Chemnitzer Konzepts für die industrielle Produktion in den Kompetenzbereichen "Antriebsstrang", "Karosseriebau" sowie "Energiemanagement 2.0" an zukunftsfähigen Lösungen geforscht. Wesentliche Impulse für diese Fabrik der Zukunft gab der Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Dr. Reimund Neugebauer, in seiner Zeit als Institutsleiter am Fraunhofer IWU.

"Mit dem E³-Konzept greifen wir wichtige Fragestellungen der Produktion von morgen auf", erklärt Prof. Dr. Welf-Guntram Drossel, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IWU. "Jedes E steht hierbei für eine Vision, an deren Verwirklichung wir bereits heute aktiv forschen." Neben der Energie- und Ressourceneinsparung in der Produktion durch Entwicklung neuer Maschinen und Technologien gehören hierzu insbesondere das Konzept einer emissionsneutralen Fabrik sowie die neu zu definierende Rolle des Menschen in der Fertigung der Zukunft. Die Besonderheit: Hierbei sollen keine Insellösungen entstehen, sondern über eine ganzheitliche Betrachtung der Ebenen Prozess, Prozesskette, Fabrik und Fabrikumfeld, Synergieeffekte untersucht und in Mehrwerte für die Praxis überführt werden.

Einer der drei Kernkompetenzbereiche der Forschungsfabrik ist der Bereich Antriebsstrang. Hier steht die Auslegung und Realisierung von ultrakurzen technologischen Prozessketten, insbesondere für wellenförmige Teile, im Fokus. Indem Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren durch ressourceneffizientere Technologien ersetzt oder Prozessschritte eingespart werden, können die Wissenschaftler den Energieeinsatz, Materialverbrauch und die Prozessdauer senken sowie die Bauteilqualität verbessern. Am Beispiel einer Fertigungsstrecke für eine Getriebewelle, die im Motor für die Weiterleitung von Drehbewegung und Drehmomenten im Getriebe eines Automobils zuständig ist, werden die Einsparpotentiale untersucht und demonstriert. Wissenschaftliche Grundlagen dafür lieferte auch der Spitzentechnologiecluster "Energieeffiziente Produkt- und Prozessinnovationen in der Produktionstechnik" (eniPROD) der Technischen Universität Chemnitz und des Fraunhofer IWU, der im Rahmen der Sächsischen Exzellenzinitiative von 2009 bis 2014 mit etwa 35 Millionen Euro gefördert wurde. Ein komplettes eniPROD-Handlungsfeld wurde dem Antriebsstrang gewidmet. "Unser Ziel ist es, sowohl die Herstellung des Antriebsstranges des Autos effektiver zu gestalten, als auch die Bauteileigenschaften der Komponenten zu verbessern", erläutert Dr. Philipp Klimant von der Zentralen Koordinierungsstelle des Spitzentechnologieclusters an der TU, und ergänzt: "Erfahrungswerte und Ergebnisse aus diesem Cluster fließen nun mit in die E³-Forschungsfabrik ein." Gemeinsam mit der TU Chemnitz sei der Aufbau einer weiteren Prozesskette zum Thema Presshärten vorgesehen. "Mit dem Verfahren kann Gewicht und Material, beispielsweise bei der Herstellung von Karosseriekomponenten, gespart werden", sagt Klimant. Auch im Bereich Virtual Reality profitiere die neue Forschungsfabrik von den gemeinsamen Forschungsarbeiten mit der TU. "So können wir, bevor die erste Maschine physisch installiert wird, die komplette Prozesskette inklusive aller Energie- und Prozessdaten, im virtuellen Modell aufbauen, optimieren und weiterentwickeln. Das spart natürlich Kosten und ermöglicht eine nachhaltigere Forschungsarbeit", versichert Klimant.

Zum Thema Industrie 4.0 sind gemeinsame Anwendungen von TU Chemnitz und Fraunhofer IWU zur Sicht- und Nutzbarmachung von Informationen in der Produktionsumgebung entstanden. "Aufbauend auf den Ergebnissen entwickeln wir beispielsweise Softwarelösungen für mobile Endgeräte oder das Fabrikleitpersonal, die dem Nutzer bedarfsorientiert Informationen zur Verfügung stellen. Wir erforschen und erproben zudem neue Systeme für die Fabrikplanung und Produktionslogistik der Zukunft. Dort sind Produkte eindeutig identifizierbar, jederzeit lokalisierbar, kennen ihre Historie und den aktuellen Zustand und alternative Wege zum Ziel. Auch hier profitieren wir von Ergebnissen aus unserem gemeinsamen Cluster eniPROD", sagt Prof. Dr. Matthias Putz, Mitglied der Institutsleitung des Fraunhofer IWU und Sprecher des Spitzentechnologieclusters eniPROD. "Wir befassen uns aber auch konkret mit der Frage, wie wir mit Lösungen, beispielsweise aus dem Bereich Industrie 4.0, den Menschen als zentralen Wissens- und Entscheidungsträger in die Fabrik der Zukunft einbinden können - etwa durch Softwareunterstützungstools, aber auch durch Aus- und Weiterbildungsangebote."

"Eine erfolgreiche Umsetzung unserer Vision von der Fabrik der Zukunft setzt voraus, dass sowohl die Fachwelt als auch die breite Öffentlichkeit für die Anforderungen in der industriellen Produktion der Zukunft sensibilisiert werden", erklärt Prof. Drossel. "Die E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion ist für uns daher kein geschlossenes Projekt, sondern vielmehr ein offenes und wandelbares Forschungsfeld für neue Technologien und Prozesse. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie können wir an der Entwicklung und seriennahen Erprobung von Innovationen zur Stärkung des Produktionsstandorts Deutschland arbeiten."

Übrigens: Die neue "E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion" des Fraunhofer IWU gehört zu den Preisträgern des bundesweiten Wettbewerbs "Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen 2013/14".

Weitere Informationen (inklusive virtuellem Rundgang durch die
Forschungsfabrik): http://www.e3-fabrik.de

Mario Steinebach
12.05.2014

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