Futur 2/2013: Effiziente Fabriken

Effiziente Fabriken

FUTURVision Innovation Realisierung

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert

Alles im Blick – Projekte und Ressourcen nachhaltig managen

Museum Waldenburg

Inhalt

04 Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

06 Ressourceneffizienz – Herausforderungen und Chancen für Unternehmen

08 Alles im Blick – Projekte und Ressourcen nachhaltig managen

10 Hoher Anspruch lohnt sich – Wertschöpfungsorientiertes

Qualitätsmanagement

12 Schweißsimulation – Verzugsoptimierung an Praxisbauteilen

14 Optimal präpariert – Schneidkanten für Mikrofräswerkzeuge

16 Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert – Informationstechnik für

effiziente Fabriken

18 Der Informationsalltag von Morgen – Mit Informationstechnik

zu neuem Wissen

20 Szenariotechnik – Zukunftsfähige Technologiekonzepte

22 Von der Fertigung ins Museum

24 Theorie und Praxis miteinander verschmelzen

Interview mit Dr. Erwin Flender

26 Partnerunternehmen: Magma5

27 Maschinensteckbrief: Hermle C50 U

28 Ereignisse und Termine

© Fraunhofer IPKNachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.Belegexemplare werden erbeten.

Impressum

FUTUR 2/201315. JahrgangISSN 1438-1125

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

MitherausgeberProf. Dr.-Ing. Roland JochemProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerProf. Dr.-Ing. Kai MertinsProf. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther SeligerProf. Dr.-Ing. Rainer Stark

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Institut für Werkzeugmaschinen undFabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin

Chefredaktion Steffen Pospischil

Redaktion Claudia EngelRuth AsanSalome Zimmermann

ProduktionMila Albrecht

KontaktFraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannPascalstraße 8-910587 BerlinTelefon +49 30 39006-140Fax +49 30 [email protected]://www.ipk.fraunhofer.de

Herstellung Heenemann Druck GmbH

Fotos Bundesregierung: 31BMW AG: 1, 4Fraunhofer IPK/ R. Asan: 27 obenFraunhofer IPK/ G. Baumhauer: 1 oben, 38Fraunhofer IPK/ K. Heß: 3Fraunhofer IPK/ St. Pospischil: 11,13, 27 unten, 34 obenFraunhofer IPK/ K. Strohmeier: 33Fotolia: 7Kai Dräger: 29Magma5 : 25,26Museum Waldenburg: 22,23H. Scherhaufer: 34 untenTU Berlin/ SFB 1026: 21, 28

Alle übrigen Bilder: Fraunhofer IPK

FUTUR 2/2013 3

die produzierende Industrie in Deutschland

und Europa steht vor vielen Herausforde-

rungen. Ihre Versorgung mit Energie und

Rohstoffen hängt in rohstoffarmen Ländern

vom Import fast aller wichtigen Ausgangs-

stoffe ab. Dabei ergeben sich zunehmend

Abhängigkeiten von Materialien, die früher

weniger kritisch waren – als Beispiel seien

hier die »Seltenen Erden« genannt. Gleich-

zeitig erfordert die wachsende Industriali-

sierung der Schwellenländer große Mengen

an Rohstoffen, sodass die globalen Märkte

vor einer neuen Situation stehen. Dies führt

schon jetzt zu Versorgungsengpässen, Preis-

sprüngen und Verteilungskämpfen. Nicht

zuletzt verursacht der Klimawandel mit einer

Zunahme an Katastrophen weitere Unsicher-

heiten. Und als würde dies noch nicht rei-

chen, verlangt auch der demographische

Wandel in den »entwickelten« Ländern seine

Berücksichtigung im Unternehmen sowie in

der gesamten Gesellschaft.

So rückt zum einen folgerichtig die Verbes-

serung der Ressourceneffizienz in der Pro-

duktion immer stärker in das Zentrum der

Betrachtung, zum anderen müssen Betriebe

zunehmend flexibel auf die Märkte und das

Angebot an Fachkräften reagieren. Wie kön-

nen wir also auch in Zukunft global und regi-

onal Produkte erfolgreich entwickeln und

herstellen? Welche Ressourcen benötigen

wir dafür? Wie können wir Wertschöpfung

nachhaltig sicherstellen? Die Ansatzpunkte

sind vielfältig und ergeben sich praktisch in

allen Phasen des Produktlebenszyklus.

Antworten auf diese drängenden Fragen

geben Expertinnen und Experten aus Indu-

strie und Wissenschaft auf dem XIV. Produk-

tionstechnischen Kolloquium 2013, das am

25. und 26. September in Berlin stattfinden

wird – direkt im Anschluss an die 11th Glo-

bal Conference on Sustainable Manufac-

turing GCSM.

Es werden neue Konzepte für den Umgang

mit Wissen, Werkzeuge und Methoden prä-

sentiert, um Lösungsansätze in Wertschöp-

fung umzuwandeln und Szenarien für die

die effiziente Fabrik der Zukunft diskutiert.

Neben den Plenarvorträgen wird in den drei

Sessions »Informationstechnik«, »Manage-

ment und Organisation« sowie »Techno-

logie« das Zusammenspiel von Wissen,

Werkzeugen und Wertschöpfung aus der

Perspektive der jeweiligen Session-Schwer-

punkte untersucht.

Das Produktionstechnische Zentrum Berlin

mit seinen beiden Instituten, dem Fraunhofer

IPK und dem IWF der TU Berlin, bietet den

Rahmen für diese Veranstaltung, zu der wir

Sie herzlich einladen möchten.

Die vorliegende Ausgabe der FUTUR behan-

delt viele der eingangs geschilderten Inhalte

und möchte Sie auf unsere Veranstaltung

einstimmen. Ich wünsche Ihnen eine interes-

sante Lektüre und eine schöne Sommerzeit.

Ihr

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

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

Editorial

4

Produktion

Forschung und Entwicklung

► Aufgaben effizienter Fabriken

Wer im Wettbewerb bestehen will, muss

effizient produzieren. Effizienzsteigerung

bedeutet dabei einen Parameter zu verbes-

sern, während andere gleichbleiben: Ziel ist,

das Qualitätsniveau eines Produktes zu hal-

ten oder anzuheben, während der Aufwand,

der zur Erstellung des Produkts notwendig

ist, sinkt. Dieser Aufwand kann materieller,

zeitlicher oder personeller Natur sein. In

jedem Fall lassen sich Kosten sparen. Das

Resultat ist dann ein Wettbewerbsvorteil.

Die Aufgaben heutiger Fabriken sind viel-

fältig und komplex. Dreh- und Angelpunkt

ist der optimale Einsatz von Technolo-

gien, Ressourcen und Wissen: Innovative

Technolo gien sind sowohl Voraussetzung

für automatisierte als auch modularisierte

Vorgänge. Hier kommt insbesondere der

Abstimmung aller Fabrikprozesse aufeinan-

der eine erhebliche Bedeutung zu. Gleich-

zeitig bedarf es einer flexiblen Werksstruk-

tur, um auf unvorhergesehene Änderungen

reagieren zu können. Ebenso relevant ist der

optimierte Umgang mit Ressourcen: Per-

sonal und Energie sowie Roh-, Hilfs- und

Betriebsstoffe effizient einzusetzen, ist eine

grundlegende Bedingung für Marktfähigkeit.

Geeignete Technologien und kompeten-

tes Personal allein sind jedoch nicht genug.

Bedingung für den reibungslosen Ablauf

ist ebenso der Transfer kontextspezifischer

Informationen zwischen den einzelnen Pla-

nungsbereichen. Zentral ist daher auch der

Aufbau einer Wissenslogistik, die die Ver-

teilung relevanter Informationen ermöglicht.

All diese Anforderungen unter einem Dach

zu vereinen, ist eine hochkomplexe Aufgabe.

In effizienten Fabriken allerdings wird die-

ses Szenario Realität. Die Visualisierung und

Simulation von Prozessen innerhalb einer

Fabrik sorgt für ein besseres Verständnis der

Ob steigende Energiepreise, verkürzte Produktlebenszyklen, höhere Varianten-

vielfalt, stärkere Kundenausrichtung oder demografischer Wandel – wer in der

produzierenden Industrie auch künftig marktfähig bleiben will, steht vor großen

Herausforderungen. Sie zu meistern, bedeutet vor allem Produkte effizient herzu-

stellen. Voraussetzung für effiziente Fabriken ist die Abstimmung aller materi-

ellen und immateriellen Komponenten: Der optimale Einsatz von Technologien,

Ressourcen und Wissen ist entscheidend für die Wertschöpfung.

Effiziente FabrikenWissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

Effiziente Automobilproduktion: Karosseriebau bei BMW

Abläufe. Das wiederum ermöglicht die ganz-

heitliche Planung, Realisierung, Steuerung

und laufende Verbesserung aller virtuellen

wie realen Fabrikprozesse und -ressourcen.

► Optimierungspotenziale

Die Realisierung effizienter Fabriken birgt

vielfältige Potenziale: Werden Ressourcen

und Betriebsmittel effizient eingesetzt, sinkt

der Materialaufwand, da sich Ausschuss und

Nacharbeit reduzieren. Konsequentes Recy-

cling oder die Nutzung kaskadischer Pro-

zesse unterstützen diesen Effekt und helfen

außerdem Energie zu sparen. Des Weite-

ren vereinfachen sich durch modularisierte

Produktionsabläufe Montageprozesse und

Reparaturen, weil fehlerhafte Komponenten

ausgetauscht werden können, ohne Grund-

strukturen zu ändern.

Die Kenntnis über den exakten Informations-

bedarf ermöglicht, dass Daten nicht länger

redundant gepflegt werden müssen, weshalb

sich auch der Messaufwand reduziert. Durch

standardisierte Prozesse – nicht zuletzt in Form

transparenter Zuständigkeiten – entfällt die

häufige Mehrfachkommunikation, die sich

nicht zuletzt in der Informationsüberlastung

des Personals äußert. Dadurch gelingt es, Pro-

gnosen und Entscheidungsgrundlagen zu ver-

bessern und rechtzeitig auf Veränderungen

zu reagieren, bevor Fehler passieren. Hierin

zeigt sich auch die direkte Verbindung zur

Qualitätssicherung. Routinetätigkeiten der

Planung hingegen können durch den Einsatz

von Softwareprogrammen automatisiert wer-

den. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können

sich somit auf inhaltliche Fragestellungen kon-

zentrieren. Die Produktion gewinnt insgesamt

an Flexibilität und Zuverlässigkeit. Die Vorteile

effizienter Fabriken liegen auf der Hand: Sie

ermöglichen direkte Zeitvorteile und helfen

den Ressourcenaufwand zu senken. Die Folge:

Niedrigere Kosten bei besserer Qualität.

FUTUR 2/2013 5

► Anwendungsfelder

Konkrete Handlungsansätze für die Gestal-

tung effizienter Fabriken aufzuzeigen, ist

Ziel des XIV. Internationalen Produktions-

technischen Kolloquiums (PTK) vom 25. bis

26. September 2013 in Berlin. ExpertInnen

aus Industrie und Wissenschaft stellen

für die Anwendungsfelder »Informations-

technik«, »Management und Organisa-

tion« sowie »Technologie« neue Konzepte

für den Umgang mit Wissen vor und prä-

sentieren Werkzeuge und Methoden, um

Wissen in Wertschöpfung umzuwandeln.

Praxisbeispiele aus der Produktentstehung,

Automatisierung, Medizintechnik und Fer-

tigungstechnologie veranschaulichen, wie

Wertschöpfung durch den gezielten Einsatz

neuester Informationstechnik gesteigert

werden kann. Bewertungsmethoden, um

Wissen für eine ressourceneffiziente Pro-

duktion aufzubauen und kontinuierlich

weiterzuentwickeln, werden ebenso vor-

gestellt wie Werkzeuge, Maschinen und

Fertigungstechnologien, die – ganzheitlich

aufeinander abgestimmt – der zunehmenden

Komplexität produktionstechnischer Frage-

stellungen gerecht werden und damit eine

entscheidende Grundlage für nachhaltige

Wertschöpfung bilden.

Ihr Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

Telefon: +49 30 39006-184

E-Mail: [email protected]

Maschinenintegriertes Messen

ProduktdatenmanagementProzessmanagement

Kooperative Robotik

Hochleistungskeramik

Mikrofräsbearbeitung

Wissensbilanz

Intellektuelles Kapital

Prozessmanagement 4.0

TechnologieElektromobilität

Industrie 4.0

Management-Werkzeuge

Schweißsimulation

Produktentwicklung

SimulationstechnikRessourceneffizenz

MRO

InformationstechnikIndividuelle Serienproduktion

Mikrofräsen

Produktplanung

Management und Organisation

Hochleistungsschleifscheiben

Digitale Fabrik

Medizintechnik


Energieeffizienzcontrolling Software-Werkzeuge

Automatisierung

6



Die Bedeutung natürlicher Ressourcen ist erheblich: Sie sind der entscheidende

Beitrag in Wirtschaftskreisläufen. Ob Metalle, Mineralien, Kraftstoff, Land oder

Wasser – ihre effiziente Handhabung ist der Schlüssel zu wirtschaftlichem Wachstum.

Denn durch die nachhaltige Nutzung von Material und Energie steigt die Produkti-

vität, während Kosten sinken. Unternehmen sichern so ihre Wettbewerbsfähigkeit.

Ressourceneffizienz Herausforderungen und Chancen für Unternehmen

► Der Begriff Ressource

Bezogen auf seine Wortherkunft ist eine

Ressource ein Mittel oder eine Quelle, um

eine bestimmte Handlung zu tätigen oder

einen Vorgang zu ermöglichen. Zum einen

beruhen diese Quellen auf den Rohstoffen

der natürlichen Umwelt. Zum anderen lassen

sie sich hinsichtlich ihrer physischen und bio-

logischen Beschaffenheit unterteilen. Eine

weitere Unterscheidung ist, ob es sich um

regenerative oder endliche Ressourcen han-

delt. Der Begriff kann außerdem um imma-

terielle Ressourcen erweitert werden. Dazu

gehören unter anderem Wissen, menschli-

che Kompetenzen und soziale Beziehungen

sowie das Intellektuelle Kapital.

Mit der Weltbevölkerung und dem Wohl-

stand steigt weltweit auch die Nachfrage

nach Rohstoffen. Deren effizientere Ver-

wendung im Produktionsprozess ist daher

dringend erforderlich. Für Deutschland, als

rohstoffarmes Industrieland, ist eine sichere

Rohstoffversorgung von essenzieller Bedeu-

tung. Betroffen sind insbesondere Rohstoffe,

bei denen eine hohe Importabhängigkeit

besteht. Rohstoffbestände sind nicht nur

weltweit ungleich verteilt, sie befinden sich

außerdem in den Händen einiger weniger

Anbieter. Der Wettlauf um knappe Ressour-

cen wird damit zu einem zentralen Faktor

nationaler Entwicklungen sowie der eigenen

Wettbewerbsfähigkeit.

2010 veröffentlichte die Bundesrepublik

Deutschland im Statistischen Jahrbuch die

Kostenstruktur für das verarbeitende

Gewerbe. Daraus geht hervor, dass die Roh-

stoffkosten bereits im Jahr 2008 mit durch-

schnittlich 45 Prozent den mit Abstand größ-

ten Kostenblock darstellen. Sie werden laut

Eurobarometer der Europäischen Union auch

weiterhin steigen: 85 Prozent der deutschen

Unternehmen verzeichnen in den letzten

fünf Jahren einen moderaten oder dramati-

schen Anstieg der Materialkosten, 97 Prozent

erwarten eine weitere Steigerung. Geringerer

Materialverbrauch durch eine effiziente Wirt-

schafts- und Produktionsweise ist notwen-

dig, um auf die aktuellen Entwicklungen zu

reagieren und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Die Auseinandersetzung mit dem Thema

Ressourceneffizienz ist für Unternehmen

immanent wichtig, da es mit Kosteneinspa-

rungen und größerer Planungssicherheit ver-

bunden ist. Eine Studie des Beratungsunter-

nehmens Arthur D. Little und der Universität

Osnabrück zum Thema Materialeinsparung

kommt zu dem Ergebnis, dass in Deutschland

etwa 20 Prozent der verbrauchten Rohstoffe

durch eine effizientere Produktion eingespart

werden könnten. Bei einem gesamten Mate-

rialeinsatz von rund 500 Milliarden Euro im

Jahr ergibt das ein Einsparpotenzial von bis

zu 100 Milliarden Euro.

► Ressourceneffizienzprogramm

(ProgRess)

Im Februar 2012 hat das Bundeskabinett der

Bundesrepublik Deutschland das Ressour-

ceneffizienzprogramm ProgRess, ein umfas-

sendes strategisches Konzept zur Steigerung

der Ressourceneffizienz, beschlossen. Der

Fokus des Programms liegt auf abiotischen,

nichtenergetischen Rohstoffen, zu denen

Erze, Industriemineralien und Baumaterialien

gehören. Schwerpunkt ist daneben die stoff-

liche Nutzung biotischer Rohstoffe. Als über-

geordnetes Ziel gilt es, die Inanspruchnahme

FUTUR 2/2013 7

dieser Rohstoffe weitestgehend zu reduzie-

ren und damit verbundene Umweltbelastun-

gen zu mindern. Das Programm analysiert

unter anderem Chancen und Potenziale der

Ressourceneffizienz sowohl in Deutschland

als auch global, beschreibt Leitlinien sowie

Ziele und stellt mögliche Indikatoren dar, mit

denen die Entwicklung der Ressourceneffi-

zienz überprüft werden kann. Eine der Leit-

ideen besteht darin, die Abhängigkeit von

Primärrohstoffen schrittweise zu reduzieren.

Dies impliziert, dass sich die Basis der Wert-

schöpfung in Deutschland von materiellen zu

immateriellen Ressourcen zusehends weiter

verschieben wird.

Um materielle Ressourcen effizient managen

zu können, ist es notwendig, auch imma-

terielle Ressourcen zu berücksichtigen. Ihre

Bedeutung für den Unternehmenserfolg ist

in den letzten Jahren erheblich gewachsen.

Gelingt es eigene immaterieller Ressour-

cen zu entwickeln, sind Unternehmen in

der Lage Wettbewerbsvorteile zu erzielen,

durch die sie sich von anderen differenzie-

ren. Gerade für kleine und mittelständische

Unternehmen eröffnen sich durch ressour-

censchonende Konzepte bedeutende Poten-

ziale. Oftmals scheuen sie allerdings Verän-

derungen aufgrund mangelnder Kenntnisse

der Chancen und Risiken, die sich für sie

ergeben könnten. Das Fraunhofer IPK ist

auf die Umsetzung innovativer Konzepte zur

Optimierung von Unternehmensprozessen

spezialisiert und unterstützt Unternehmen

dabei, ihre langfristige Wettbewerbsfähig-

keit zu sichern. Experten des IPK analysieren

und optimieren den Einsatz sowohl materi-

eller als auch immaterieller Ressourcen und

ermöglichen eine gezielte Bewertung der

ökonomischen Leistungen.

► Vielfältige Umsetzung

Konkrete Anwendungsbeispiele gibt es

viele. Eines ist die Überholung gebrauch-

ter Werkzeugmaschinen im Bereich MRO.

Indem neue Komponenten in veraltete

Maschinen integriert werden, können sie

länger im Einsatz bleiben. Durch innovative

Verfahren kann die Nutzung chemischer

Substanzen noch weiter reduziert werden.

Bei der Optimierung von Fügeprozessen

steht die Einsparung von Energie durch eine

Kombination aus Simulation und innovati-

ven Prozesstechnologien wie kombinierten

Schweißverfahren im Vordergrund.

Helfen kann auch die Implementierung von

Energiemanagementsystemen, zu deren

Beginn Verbrauchsanalysen erfolgen. Auf

dieser Basis wird ein energetisches Kennzah-

lensystem entwickelt und Wertströme visu-

alisiert. Mittels Prozessmodellierung können

Energieeffizienzpotenziale identifiziert und

priorisiert werden. Daraus lassen sich kon-

krete Maßnahmen ableiten. Energieeffizienz

spielt daneben in der industriellen Robotik

eine wesentliche Rolle. Am Fraunhofer IPK

werden dazu zwei Ansätze verfolgt: Zum

einen die Optimierung einzelner freier Para-

meter eines Prozesses, etwa der Zykluszeit;

zum anderen die energieoptimale Planung

und Auslegung des gesamten Prozesses.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Holger Kohl

Telefon: +49 30 39006-168


Quelle: Krausmann et al. (2009): Growth in global materials use, GDP and population during the 20th century, Ecological Economics Vol. 68, Nr. 10, 2696-2705. Legende übersetzt.

60

40

20

1900 1915 1930 1945 1960 1975 1990 2005

0

Weltweiter Ressourcenverbrauch in Mrd. Tonnen

Baustoffe

Erze, Mineralien und Abraum

Fossile Rohstoffe

Biomasse

8

Projekt-Controlling


Kosten, Termine und Leistungen von Investitionsprojekten müssen genauestens

überwacht werden. Mit herkömmlichen Projektcontrolling-Methoden gelingt das

nur ungenügend: Sie zeigen oft eine mangelnde Objektivität bei der Beurteilung

des Ergebnisfortschritts, sind unzureichend im Hinblick auf Prognosefähigkeit und

-qualität und unterstützen nicht ausreichend bei der Bewertung von Steuerungs-

maßnahmen. Das Fraunhofer IPK hat jetzt gemeinsam mit PSIPENTA Software

Systems eine Controlling-Methode entwickelt, die diese Defizite weitestgehend

beseitigt. Die »Projektleitwarte« ermöglicht die integrierte Bewertung von

Kosten-, Termin- und Ergebnisfortschritt und rückt damit die Überwachung von

Projektzielen und -ergebnissen in den Mittelpunkt.

► Projektleitwarte

Nachhaltiges Projekt- und Ressourcenma-

nagement – das ist das Ziel des von der

Europäischen Union und dem Land Ber-

lin geförderten Verbundprojekts »PRO-

LEIT«, das im September 2010 startete

und im August 2013 abgeschlossen wer-

den soll. Darin entwickelten Fraunhofer-

Forscher und Experten von PSIPENTA

Methoden, Algorithmen und Geschäfts-

prozesse für eine skalierbare Projekt-

leitwarte. Die Projektleitwarte setzt auf

der Projektmanagementsoftware »PSIpro-

fessional« von PSIPENTA auf und ergänzt

als eigenständiges Produkt deren Angebots-

palette. Damit können Anwender einerseits

den Status laufender Projekte mit einem

Blick erfassen, andererseits aber auch Indi-

katoren für die Bewertung des Projektfort-

schritts flexibel auswählen. Der Prototyp der

Projektleitwarte wird derzeit für Anwen-

dungen im Maschinen- und Anlagenbau

sowie in der Fabrikplanung getestet.

► Maschinen- und Anlagenbau

Unternehmen des Maschinen- und Anlagen-

baus stellen ihre Produkte in Einzel- und Vari-

antenfertigung oder Kleinstserien her. Damit

stellt jeder Kundenauftrag ein Projekt dar,

das bei falscher Durchführung erhebliche

wirtschaftliche Risiken für das Unterneh-

men birgt. Um diese Risiken zu minimieren,

benötigen die Unternehmen Methoden und

Werkzeuge für eine leistungsfähige Projekt-

und Ressourcensteuerung sowie eine per-

manente Projektbewertung. Dabei müssen

die Projekte mit ihren Abhängigkeiten zu

relevanten Unternehmensprozessen und

verschiedenen alternativen Projektprogno-

sen betrachtet werden können. Für diesen

komplexen Bewertungsprozess muss eine

Vielzahl von Daten elektronisch zur Verfü-

gung stehen. Erst dadurch wird ein nachhal-

tiges Projektmanagement möglich.

► Fabrikplanung

Um den Fortschritt von Fabrikplanungs-

projekten anhand objektiver Kriterien steu-

ern zu können, müssen neben den Termin-

und Kostenzielen auch die Ergebnisziele

auf Basis der erreichten Planungsergebnisse

analysiert werden. Auf Grund der Abhän-

gigkeiten der Steuerungsparameter Zeit,

Koste und Arbeitsergebnis, der Komplexität

des Vorgehens in der Fabrikplanung und der

durch hohe Investitionssummen induzierten

Risiken ist für Fabrikplanungsprojekte ein

integriertes Projektcontrolling erforderlich.

Dieses sollte nicht nur Zielabweichungen

feststellen, sondern muss auch Hilfestellung

bei der Ursache-Wirkungs-Analyse und der

Auswahl korrigierender Maßnahmen geben.

► Projekte strategisch und operativ

steuern

In der betrieblichen Praxis werden für die

Projektsteuerung, aber auch im Rahmen

des strategischen Multiprojektmanagements

zahlreiche heterogene Produkte eingesetzt,

und zwar überwiegend MS-Office Anwen-

dungen. Die skalierbare Projektleitwarte von

Fraunhofer IPK und PSIPENTA schließt als

ganzheitliches und integriertes Projektma-

nagementsystem diese Lücke. Sie stellt u. a.

Funktionalitäten zur operativen und strategi-

schen Projektsteuerung in einer Systemum-

gebung bereit. Die Standardintegrationen

zum Projektmanagementsystem PSIprofes-

sional und dem ERP System PSIpenta sowie

eine offene Importschnittstelle stellen als

Alleinstellungsmerkmal die hohe Komplexität

der zur Verfügung gestellten Bewertungs-

funktionalität sicher.

Alles im Blick Projekte und Ressourcen nachhaltig managen

Systemarchitektur der neuen Projektleitwarte

Client

MS-ProjectClient

PLSClient

MS-Project (MSP)Server

Java ApplicationServer

FP-DB

Projektleitstand (PLS)Server

JDBC

PP-DB

C-DB

DB Server Application Server

FUTUR 2/2013 9

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Sven Glinitzki

Tel. +49 30 39006-165

[email protected]

► Indikator-Matrix

Der Kern dieser Funktionalitäten wird durch

die Indikator-Matrix abgebildet. Sie enthält

in den Zeilen die Projektvorgänge, die von

dem Projektplanungssystem übernommen

werden. In den Spalten der Indikator-Matrix

sind Soll-Planungsergebnisse sowie Ergeb-

nis-, Kosten- und Termin-Indikatoren mit

ihren Berechnungs- und Datenerfassungs-

vorschriften, Funktionsparametern und Para-

meterwerten hinterlegt. Die Indikator-Matrix

bietet höchste Flexibilität bei der Definition

von unternehmens- oder projektspezifischen

Indikator-Systemen zur Bewertung des Pro-

jektfortschritts. Herkömmliche Controlling-

Methoden und Werkzeuge setzen die Existenz

objektiver Kriterien zur Erfassung des Fertig-

stellungsgrades lediglich voraus, geben aber

ansonsten keinerlei Hilfestellung bei der Defi-

nition dieser Kriterien. Die Definition der Soll-

Arbeitsergebnisse wird durch diese Systeme

auch nicht unterstützt. Die Projektleitwarte

beseitigt diese Defizite weitestgehend. In ihr

ist für jeden Projektvorgang mindestens ein

Planungsergebnis zu definieren. Einem Pla-

nungsergebnis muss mindestens ein Ergebnis-

Indikator zugeordnet sein. Werden mehrere

Ergebnis-Indikatoren zugeordnet, müssen

diese untereinander entsprechend ihrer Aus-

sagekraft für den Ergebnisfortschritt gewich-

tet werden. Kosten- und Termin-Indikatoren

sind einem Projektvorgang direkt zugeordnet.

Soweit die Matrix einem Vorgang mehrere

Kosten- oder Termin-Indikatoren zuordnet,

sind diese analog den Ergebnis-Indikatoren

zueinander zu gewichten.

Für jeden Indikator ist eine Vorschrift zur

Berechnung der Soll-Werte definiert. Die in

den Berechnungsvorschriften verwendeten

Variablen und Parameter sind in der Indikator-

Matrix hinterlegt. Für die Ermittlung der Ist-

Werte der Indikatoren hält die Indikator-Mat-

rix Datenerfassungsvorschriften bereit, über

die der Zugriff auf die Planungsergebnisse

erfolgt. Die Ist- und Soll-Werte der Indika-

toren können jederzeit reproduziert werden

– eine wichtige Eigenschaft von objektiven

Bewertungskriterien. Alternativ können die

Soll- und Ist-Werte der Bewertungsindikato-

ren auch intuitiv durch Experten geschätzt

werden. Der retro- und prospektive Fort-

schrittsgrad des Projektes ergibt sich dann

aus der Auswertung des Indikator-Systems

und der Anwendung hinterlegter Aggrega-

tionsregeln für die Einzelindikatorwerte.

► Methode und Prototyp im Test

Die im Projekt entwickelten Methoden und

der Prototyp werden zur Zeit von den Projekt-

partnern und ausgewählten Kunden evalu-

iert. Klar ist schon jetzt: Im Gegensatz zu her -

kömmlichen Controlling methoden kann mit

der neuen Methode der Fortschritt von Inves-

titions projek ten objektiv und automatisiert

ermittelt werden. Darüber hinaus zeichnet

sich die Methode durch eine hohe Progno-

sequalität aus. Sie bietet außerdem die Mög-

lichkeit, Auswirkungen von Steuerungsmaß-

nahmen auf die Projektziele zu bewerten.

Planungslücken und -fehler lassen sich früher

aufdecken und Projektverantwortliche kön-

nen frühzeitig Gegenmaßnahmen treffen.

PSIPENTA Software Systems GmbH:

PSIPENTA bietet fertigenden Unternehmen

des Maschinen- und Anlagenbaus, der Fahr-

zeug- und der Luftfahrtindustrie ein kom-

plettes Softwareportfolio für die effiziente

Abwicklung der Wertschöpfungsprozesse in

den Bereichen Produktions- (ERP) und Fein-

planung (MES) sowie Instandhaltung. Mit

dem Lösungspaket Planning, Execution and

Control (PEC) werden zudem Unternehmen

angesprochen, die in eine bereits bestehende

IT-Landschaft ein System für effizientere Pro-

duktions- und/oder Instandhaltungsprozesse

integrieren wollen. PSIPENTA ist eine hun-

dertprozentige Tochter der 1969 gegründe-

ten und seit 1998 börsennotierten PSI AG.

Als drittgrößter deutscher Softwareherstel-

ler gehört PSI in verschiedenen Marktseg-

menten zu den Branchenführern. So sorgen

PSI-Lösungen weltweit für optimierte Pro-

duktions- und Logistikprozesse sowie eine

sichere und effiziente Energieversorgung.

Ihre Ansprechpartnerin

Dr. Christina Kaltwasser

PSIPENTA Software Systems GmbH

Telefon: +49 30 2801- 2415

[email protected]

Indikator-Matrix der neuen Projektleitwarte

1:n 1:n 1:n

1:nVorgang 1

. . . .Vorgang n

Planungsergebnis 1. . . .

Planungsergebnis n

Ergebnis-Indikatoren

1:n 1:nKosten-Indikatoren

1:n 1:nTermin-Indikatoren

Soll- undIst-Werte

f1, soll . . fn, soll

f1, ist . . fn, ist

Vorgang /Steuerungsstelle

Planungsergebnis /Gewichtung

Indikatoren /Gewichtung

Berechnungs- und Datenerfassungs-

vorschriften

Funktions-parameter

10



Wie trägt Qualitätsmanagement zur Wertschöpfung in einem Unternehmen

bei? Auf welchen Erfolgsfaktoren basiert ein wirtschaftliches QM-System? Ohne

Beantwortung dieser Fragen fehlt Managern die Entscheidungsbasis, um Ressour-

cen für den Qualitätsbereich optimal abzustimmen. Am Fraunhofer IPK und IWF

der TU Berlin entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler innovative

Konzepte, Methoden und Organisationsansätze zur durchgängigen, integrierten

Bewertung und Gestaltung von Qualitätsprozessen und Qualitätsmanagement-

systemen. Ihr Ziel ist es, eine nachhaltige, exzellente Unternehmensqualität

sicherzustellen, die für Unternehmen Mehrwert schafft.

Die Kundenanforderungen an Produkte und

Dienstleistungen sowie die Wettbewerbsbe-

dingungen der Unternehmen haben sich im

Laufe der Zeit stark gewandelt. Kunden verän-

dern immer schneller ihre Erwartungen an Pro-

dukte, Prozesse und Dienstleistungen. Die Fol-

gen wechselnder Marktbedingungen zeigen

sich für viele Unternehmen in einem erhöhten

Wettbewerbsdruck, einer gestiegenen Pro-

duktkomplexität und einer immer größer wer-

denden Produktvielfalt. Industrieunternehmen

können Kostenvorteile nicht mehr nur über

Skaleneffekte realisieren, sondern müssen sich

zunehmend auf die wesentlichen unternehme-

rischen Erfolgsfaktoren konzentrieren. Dabei

rücken neben der Qualität der Produkte vor

allem die Qualität der Unternehmensprozesse

und -strukturen in den Mittelpunkt.

► Positiver als vermutet

Kritiker behaupten immer wieder, dass Qua-

litätsmanagement keinen unmittelbar wert-

schöpfenden Beitrag zum Unternehmenser-

folg leiste und daher der Mitteleinsatz auf

ein Minimum beschränkt werden müsse.

Dem gegenüber belegen empirische Erhe-

bungen, dass es durchaus einen positiven

Zusammenhang zwischen dem Erfolg eines

Unternehmens und dem Einsatz eines Qua-

litätsmanagements gibt. Doch wie kann die

Wirtschaftlichkeit qualitätsbezogener Aktivi-

täten von Unternehmen bewertet werden?

Hier lohnt es sich, einen genaueren Blick auf

die unternehmensinternen und -externen

Effekte und kausalen Abhängigkeiten zwi-

schen Wertschöpfung und Qualitätsmanage-

ment zu werfen.

► Unternehmensexterne Effekte

Eine Vielzahl der Aktivitäten und Ansätze des

Qualitätsmanagements ist auf eine exzellente

Produktqualität ausgerichtet. Qualitativ hoch-

wertige Produkte sind die Grundlage für eine

hohe Kundenzufriedenheit und Kundenbin-

dung und befördern insgesamt das Quali-

tätsimage und die Marktpositionierung der

Hersteller. Zufriedene Kunden sind loyale Kun-

den und wichtige Multiplikatoren: Sie kaufen

wiederholt Produkte der selben Marke und

geben ihre positiven Erfahrungen an andere

potenzielle Käufer weiter. Letzteres geschieht

zunehmend über einfache Bewertungsmecha-

nismen im Internet und ist in der Kommunika-

tionswirkung nicht zu unterschätzen. Solche

Empfehlungen gelten in der Regel als glaub-

würdig und können für die Neukundenakqui-

sition äußerst wertvoll sein. Darüber hinaus

beugt eine hohe Kundenzufriedenheit nega-

tiven Trends nach Preisanpassungen vor: Eine

sinkende Nachfrage oder Verluste von Markt-

anteilen sind dann weniger wahrscheinlich.

► Unternehmensinterne Effekte

Dank seiner prozessorientierten und damit

abteilungsübergreifenden Ausrichtung

beeinflusst das Qualitätsmanagement die

Leistungseffizienz eines Unternehmens.

Besonders die Prozessorientierung und eine

effektive, interdisziplinäre Kommunikation

Hoher Anspruch lohnt sich Wertschöpfungsorientiertes Qualitätsmanagement

ökonomischer Erfolg

Sicherung der Unternehmensexistenz

z.B.: ProduktqualitätMarkenpositionierung

Reduzierung der PreiselastizitätÜberwindung von Marktbarrieren

z.B.: time to marketpräventive FehlervermeidungLeistungserstellungseffizienzReduzierung der Fehlallokationen

externe Effekte interne Effekte

Aufbau eines Qualitätsimages Prozessorienteriung Kommunikation

Kundenorientierung Gesetzes- und Normkonformität

Mitarbeiterbeteiligung Kontinuierliche Verbesserung

QUALITÄTSMANAGEMENT

Marktanteile KostensenkungErlös-steigerung

vorö

kono

mis

che

Ziel

größ

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ößen

Wertschöpfungsorientiertes Qualitätsmanagement

Ihr Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem

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FUTUR 2/2013 11

helfen, Schnittstellenprobleme zu minimieren.

Qualitätsprogramme sorgen für eine kontinu-

ierliche Verbesserung und Implementierung

von Best-Practice-Lösungen in allen Unter-

nehmensbereichen. Dadurch beeinflussen sie

unmittelbar die Effizienz der Leistungserstel-

lung. Kostensenkende Effekte ermöglichen

einem Unternehmen notwendige Investitio-

nen zu amortisieren oder, je nach Geschäfts-

strategie, gezielt verschiedene Preissegmente

eines Marktes zu bedienen.

In der Konzentration auf die Prozesse und

deren konsequente Verbesserung liegt

gleichzeitig ein wachsendes Potenzial

für den Plagiatschutz. Je besser Prozesse

beherrscht werden, desto schwieriger wird

es für Wettbewerber, sie zu imitieren. Ange-

sichts exponential steigender Kosten für die

Fehlerbeseitigung zahlt sich ein effektives

Qualitätsmanagement auch bei der präven-

tiven Fehlervermeidung aus. Es senkt dar-

über hinaus das Risiko von kostenintensi-

ven Ressourcenfehlverteilungen sowie das

Risiko von Schadensfällen beim Kunden. Von

einer starken Qualitätssicherung und einer

gezielten Kundenorientierung profitieren

außerdem die Produktentwicklungsprozesse

im Unternehmen. So ergibt sich neben den

Kostenminimierungen aus einer optimier-

ten Ressourcenverteilung auch eine Verbes-

serung des Time to Market mit dem damit

verbundenen Absatznutzen.

Werden Qualitätssicherungsmaßnahmen

konsequent umgesetzt, entlasten sie zudem

Unternehmen juristisch in Bezug auf die

Produkt- oder Produzentenhaftung. Firmen

können dann z. B. nachweisen, dass sie ihre

organisatorischen Pflichten erfüllt haben.

Im Zuge der Harmonisierung des europä-

ischen Binnenmarktes müssen Unterneh-

men darüber hinaus oft belegen, dass ihre

Produkte bestimmten EU-Richtlinien ent-

sprechen. Mit normkonformen Qualitäts-

managementsystemen können Hersteller

solche Konformitätsnachweise erbringen

und damit Marktbarrieren überwinden oder

neue Absatzmärkte erschließen.

► Qualitätscontrolling

Zugegeben, ein effektives Qualitätsmanage-

ment bedeutet zusätzlichen organisatori-

schen und operativen Aufwand für jedes

Unternehmen. Der muss sich rechnen. Ein

direkter Nachweis der Wirtschaftlichkeit der

qualitätsbezogenen Aktivitäten eines Unter-

nehmens ist ohne Unterstützung geeigneter

Kennzahlen und Kennzahlensysteme kaum

zu bewältigen. Diese können als Frühwarn-

system gewährleisten, dass die Qualität von

Produkten und Prozessen nicht unter das

avisierte Maß fällt.

Aus diesem Grund gehört für die Qualitätsma-

nagementexperten von Fraunhofer IPK und

IWF der TU Berlin das Controlling fest zum

Qualitätsmanagement dazu. Dafür haben sie

ein kompaktes, ziel- und qualitätsorientier-

tes Kennzahlenkonzept entwickelt, welches

auf die kritischen Faktoren und Engpässe im

Unternehmen entlang der Wertschöpfungs-

kette ausgerichtet ist. Die so genannte Kenn-

zahlenpyramide gibt einen Überblick über die

definierten Kennzahlen – von der Geschäfts-

führung bis in die einzelnen Unternehmens-

bereiche. Eine Klassifizierung jeder Kennzahl

in Abhängigkeit des jeweiligen Umsetzungs-

aufwandes ermöglicht anschließend eine stu-

fenweise Einführung des Kennzahlensystems

in ein Unternehmen.

Zukünftig wollen die Wissenschaftler in ihrer

FuE-Arbeit vor allem die Methodeneffizienz

sowie die Durchgängigkeit der eingesetzten

Qualitätswerkzeuge entlang der Unterneh-

mensprozesse verbessern. Die sich aktuell

stark weiterentwickelnden qualitätsbezo-

genen Softwarelösungen werden außerdem

dazu beitragen, den notwendigen Aufwand

bei der operativen Arbeit mit Qualitätswerk-

zeugen zu minimieren.

Fazit für Unternehmen: Gezielte Investitionen

im Qualitätsbereich bringen eine positive

und nachhaltige Rendite. Wie intensiv der

Beitrag zum wirtschaftlichen Erfolg ausfällt,

hängt sowohl von den Anforderungen ein-

zelner Marktsegmente als auch von der Art

und Weise, wie das Qualitätsmanagement

in ein Unternehmen eingebunden ist, ab.

Beste Voraussetzungen haben diejenigen

Unternehmen, die Qualitätsmaßnahmen

konsequent und ohne Ausnahme in ihrer

gesamten Organisation anwenden.

Kennzahlen und Kennzahlensysteme dienen als Frühwarnsystem.

12

Technologie


► Schweißstruktursimulation

Im Automobilbau, wie in auch in weiteren

Industriezweigen, ist das Schmelzschwei-

ßen, wie zum Beispiel Lichtbogen- oder

Laserstrahlschweißen, ein unverzichtbares

Fügeverfahren. Neben einer Vielzahl von

Vorteilen birgt dessen Einsatz jedoch auch

Qualitätsrisiken bezüglich der geschweißten

Bauteile. Die lokal stark konzentrierte hohe

Erwärmung führt zu einer bleibenden und

oft nachteiligen Beeinflussung der Bauteil-

eigenschaften: Schweißbedingte Verzüge,

Eigenspannungen oder auch Gefügeverän-

derungen spielen hier eine Rolle. Auch wenn

diese Fügeverfahren bereits seit mehreren

Jahrzehnten erfolgreich zum Einsatz kom-

men, wirken sich ihre negativen Begleiter-

scheinungen und deren Handhabung auf

den Zeit- und Kostenbedarf der Produkten-

stehung aus. Die Schweißstruktursimulation

bietet hier ein großes Potential diesen Auf-

wand drastisch zu reduzieren.

Schweißstruktursimulation umfasst ist in die-

sem Fall die numerische Lösung einer transi-

enten, nichtlinearen, thermomechanischen

Problemstellung mit Hilfe der Finite-Element-

Methode (FEM). Sie untereilt sich in eine ther-

mische und mechanische Berechnung, die in

der Regel entkoppelt voneinander durchge-

führt werden. Die thermische Berechnung

hat das Ziel, das globale Temperaturfeld,

das durch den Schweißprozess entsteht,

abzubilden. Hierfür wird in der Regel der

reale hochkomplexe Prozess der Wärmeein-

bringung zu einem reinen Wärmeleitungs-

problem vereinfacht. Dadurch wird eine

Kalibrierung der thermischen Simulation mit

experimentell ermittelten Temperaturfeldda-

ten bedingt. Aus dem berechneten transi-

enten Temperaturfeld ergeben sich die orts-

und zeitdiskreten thermischen Dehnungen,

auf deren Grundlage Verzüge und Eigen-

spannungen mechanisch berechnet werden.

► Fertigung von Autotüren

Hersteller fertigen Autotüren aus mehreren

tiefgezogenen Einzelbauteilen, die zum Bei-

spiel mit einem Laserstrahl gefügt werden.

Schweißbedingte Verzüge können hier ins-

besondere dann eine Herausforderung dar-

stellen, wenn die Türen aus dem Leichtbau-

werkstoff Aluminium bestehen. Aluminium

hat im Vergleich zu Stahl eine doppelt so

große Wärmeausdehnung und neigt daher

stärker zum Schweißverzug. Es gibt zwar

Durch Schweißstruktursimulation können Aussagen über schweißbedingte Phäno-

mene wie Verzüge und Eigenspannungen an Bauteilen frühzeitig getroffen werden.

Damit hilft sie, zurzeit notwendige Iterationsschleifen im Entwicklungsprozess

zu minimieren. Außerdem liefert sie Informationen, die sich experimentell nur

sehr aufwändig oder gar nicht ermitteln lassen. Ursachen für Verzugs- und Eigen-

spannungszustände können so gezielt identifiziert und Bauteile und Verfahren

strukturiert optimiert werden.

Schweißsimulation Verzugsoptimierung an Praxisbauteilen

Abbildung des realen Temperaturfeldes mithilfe der numerischen Simulation

FUTUR 2/2013 13

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Raphael Thater

Telefon: +49 30 39006-375


Für einzelne Variantenuntersuchungen ist das

ein hinnehmbarer Zeitraum. Sie ermöglichen

jedoch keine Schweißreihenfolgenoptimie-

rung mittels eines einfachen »trial and error-

Verfahrens«, bei dem man nacheinander

verschiedene Varianten ausprobiert, bis die

Ergebnisse in einem angemessenen Rahmen

liegen. Bei dieser Herangehensweise würde

auch mit Hilfe der Simulation der Lösungs-

zeitraum in Anbetracht der Rechenzeiten

und Anzahl möglicher Schweißreihenfolgen

bei mehreren Wochen bis Monaten liegen.

Erst mit einer strukturierten Vorgehens-

weise allerdings kann der Lösungszeitraum

in einem angemessenen Rahmen gehalten

werden. Dazu wird zunächst der Zusam-

menhang zwischen Schweißverzug und ver-

schiedenen Randbedingungen untersucht,

um so die maßgebenden Verzugsursachen

zu identifizieren und anzugehen. Das kann

bedeuten, dass man den Einfluss der einzel-

nen Schweißnähte auf den globalen Verzug

analysiert und bewertet und ihn anschlie-

ßend mit Hilfe der Schweißreihenfolge oder

auch Schweißnahtlänge, Stoßart und Naht-

position mindert.

Für diesen Zweck entwickelt das IPK Metho-

den, die möglichst automatisiert das Verzugs-

verhalten der Autotür analysieren. Anhand

dieser Ergebnisse wird dann eine optimierte

Schweißreihenfolge vorgeschlagen, die den

verschiedene Ansätze mit denen man diesen

Verzügen entgegenwirken kann. Ansätze,

die Umformwerkzeuge, Spannvorrichtung

oder auch Bauteilgeometrie betreffen, sind

allerdings meist nur mit einem sehr hohen

Aufwand umsetzbar.

Die Möglichkeit den schweißbedingten Ver-

zug über die Schweißreihenfolge, die zeitli-

che Abfolge in der die einzelnen Nähte von

den Schweißrobotern ausgeführt werden,

zu minimieren, ist mit deutlich geringeren

Material- und Zeitkosten verbunden und

wird daher gern bevorzugt. Es stellt sich

jedoch die Frage, welche Schweißreihen-

folge den geringsten Verzug erzielt. Werden

die Schweißnähte einer Tür in gesteppter

Form ausgeführt, können schnell 50 Nähte

und mehr zusammenkommen. Bis man aus

den vielen möglichen Kombinationen dieser

Nähte eine Schweißreihenfolge mit ange-

messenem Schweißverzug gefunden hat,

können zahlreiche Versuche nötig sein. Hier

zeigt sich das Potential der Schweißsimula-

tion, diesen Aufwand deutlich zu reduzie-

ren: Das reale Verzugsverhalten von Auto-

türen kann durch die Simulation qualitativ

sehr gut nachgebildet werden, was A-B-

Vergleiche verschiedener Varianten ermög-

licht. Die Rechenzeiten liegen für diesen

Anwendungsfall in Abhängigkeit von der

Schweißzeit auf einem schnellen PC bei

etwa zwölf bis 24 Stunden.

Verzug minimiert und gleichmäßig verteilt.

Liegt das entsprechende FE-Modell der Tür

vor, kann innerhalb von nur wenigen Tagen

eine optimierte Schweißreihenfolge ermittelt

werden – ohne weiteres Zutun des Ingeni-

eurs. Im Vergleich zur rein experimentellen

Vorgehensweise stellt dieses Verfahren eine

deutliche Verbesserung dar.

Ergebnisse einer Schweißsimulation: Temperatur, Verzug und Eigenspannungen

TemperaturVerzug Eigenspannungen

14

Technologie


Um die Prozesssicherheit und die Wirt-

schaftlichkeit beim Mikrofräsen zu erhö-

hen, verfolgen die Fraunhofer-Forscher den

Ansatz, die Schneidkanten von Mikrofrä-

sern mit einer gezielten und definierten

Verrundung unter 10 µm zu versehen. So

werden die Schneiden stabilisiert und die

Reibung zwischen Werkzeug, Werkstück

und Span wird verringert. Um das Mik-

rofräsen als Gesamtprozess zu verbessern,

müssen allerdings zahlreiche Faktoren opti-

mal aufeinander abgestimmt werden: die

Schneidkantengeometrie, der zu bearbei-

tende Werkstoff, die Werkzeugbeschich-

tung sowie die Schnittparameter. Für eine

solche Feinabstimmung muss gewährleistet

sein, dass die Schneidkantengeometrie wie-

derholt gemessen und reproduziert werden

kann. Außerdem muss bekannt sein, wie

sich unterschiedliche Schneidkantenradien

auf den Fertigungsprozess auswirken.

► Messen mit System

Um eine Messanweisung für Mikrofräser

zu definieren, stellten die Wissenschaft-

ler zunächst ein Radiennormal mit vier

unterschiedlichen Kantenradien her. In

der anschließenden Kalibrierung zertifi-

zierte das Metrologie institut METAS in der

Schweiz Kantenradien zwischen 2,8 µm

und 33,6 µm. Für die Messung wurde

InfinitFocus von Alicona ausgewählt, da es

im Vergleich mit anderen Messgeräten sehr

geringe systematische Fehler und Mess-

unsicherheiten aufweist. Eine umfangrei-

che Analyse aller Messgeräteeinstellungen

zeigte darüber hinaus, dass die gewählte

Auflösung einen signifikanten Einfluss

auf das Messergebnis hat. Anhand dieser

Erkenntnisse definierten die Wissenschaft-

ler eine Messanweisung und übertrugen

sie erfolgreich auf Mikrofräser.

► Auf die Geometrie kommt es an

Um Mikrofräser durch eine applikationsopti-

mierte Schneidkantengeometrie verbessern

zu können, mussten die Forscher den Prozess

der Schneidkantenpräparation sehr genau

verstehen und beherrschen. Auf der Basis

ihrer Grundlagenforschung setzen sie heute

erfolgreich Tauchgleitläppen bei der Schneid-

kantenpräparation ein. Die Untersuchungen

ergaben, dass sich über die Wahl der Bearbei-

tungszeit die Größe des Schneidkantenradius

prozesssicher einstellen lässt. Die Wahl des

Verfahrensmittels bestimmt die Schartigkeit

der Schneidkanten. Werden verschiedene

Bearbeitungszeiten und Prozessparameter

mit unterschiedlichen Verfahrensmitteln kom-

biniert, kann eine Vielzahl unterschiedlicher

Schneidkantengeometrien hergestellt werden.

Eine fehlerfreie Schneidkante ohne Ausbrüche

ist hierfür allerdings eine wichtige Vorausset-

zung. Aktuell weisen ca. zehn Prozent aller

Mikrofräsen bereits im Neuzustand Mikoraus-

brüche an den Schneidkanten auf.

► Welche Schneidkante überzeugt?

Ziel der Forschungsgruppe war es, den Ein-

fluss der verschiedenen Schneidkanten-

geometrien auf den Mikrofräsprozess zu

untersuchen und anschließend anwendungs-

spezifische Empfehlungen geben zu können.

Zu diesem Zweck wurde am Fraunhofer IPK

Extrem hohe geometrische Flexibilität, eine große Werkstoffbandbreite und

vergleichsweise kurze Prozesszeiten bei der hochpräzisen Fertigung kleiner

Strukturen und Bauteile – diese Vorzüge machen das Mikrofräsen im Form- und

Werkzeugbau sowie in der Dentaltechnik unverzichtbar. Mikrofräswerkzeuge

bestehen typischerweise aus Fein- oder Ultrafeinkornhartmetall mit Durchmes-

sern zwischen 0,1 und 1 mm. Die ultradünnen Schneidkanten bilden allerdings

eine Schwachstelle für die Prozesssicherheit, denn sie verschleißen schnell. Um

die Werkzeuge stabiler zu machen, arbeiten Wissenschaftler am Fraunhofer IPK

an der Optimierung der Schneidkantengeometrie von Mikrofräsern.

Optimal präpariert Schneidkanten für Mikrofräswerkzeuge

REM-Aufnahmen von unterschiedlichen Schneidkantengeometrien an der Umfangsschneide

Mikrofräser zur Bearbeitung von Werkzeug und Formenstahl

FUTUR 2/2013 15

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Telefon: +49 30 39006-410


Werkzeugverschleiß im Mittel um 14 Prozent,

maximal sogar um bis zu 30,5 Prozent. Mit

der so behandelten Schneidkante konnten

die Wissenschaftler nicht nur die Verschleiß-

markenbreite, sondern auch die Streuung der

Ergebnisse im Vergleich zu unpräparierten

Werkzeugen um bis zu 95 Prozent reduzie-

ren. Derart zuverlässige Resultate tragen in

der Fertigung dazu bei, die Prozesssicherheit

und die Prognose von Bearbeitungsergeb-

nissen signifikant zu verbessern.

Die präparierten Werkzeuge erzeugten darü-

ber hinaus alle eine deutlich konstantere

Oberflächenrauheit über den gesamten Fräs-

weg. In weiteren Versuchen stellten die For-

scher fest, dass sie den Schneidkantenra-

dius erhöhen konnten, ohne dass sich die

ein spezieller Versuchsstand aufgebaut. In

eine Mikrofräsmaschine der Firma Wissner

vom Typ Gamma 303 High Performance

wurden eine Kraftplattform von Kistler

vom Typ 9256C2 sowie eine µ-Eye-Kamera

mit Pentax-Objektiv zur Verschleißerfas-

sung integriert. Im Anschluss an die Bear-

beitung wurde die Oberflächenrauheit der

gefrästen Bauteile analysiert. Dazu wurden

Werte an drei Messstellen mit je drei Pro-

filschnitten mit einem Hommel Messgerät

vom Typ Nanoscan 855 nach DIN EN ISO

4287 aufgenommen und ausgewertet. Der

geringste Werkzeugverschleiß ließ sich nach

einem Fräsweg von 10 m bei einem Kan-

tenradius von 8 µm und einer maximalen

Schartigkeit von 0,3 µm feststellen. Mit

dieser Schneidkantengeometrie sank der

Oberflächenqualität signifikant verschlech-

terte. Das gilt besonders für Schneidkanten

mit geringer Schartigkeit. Werkzeuge mit

einem Kantenradius von 4 µm und einer

Schartigkeit von 0,3 µm zeigten dabei die

geringste Oberflächenrauheit. Die Mes-

sungen ergaben auch, dass die Werkzeuge

durch die Schneidkantenpräparation nicht

wesentlich mehr belastet wurden als vorher.

► Mikrofräsen optimiert

Die FuE-Ergebnisse der Fraunhofer-Ingeni-

eure tragen dazu bei, Mikrofräsen als Ferti-

gungsverfahren langfristig sicherer und wirt-

schaftlicher zu gestalten. Mit Hilfe kalibrierter

Radiennormale unter 10 µm wurde eine

Messanweisung definiert, die nur geringe

systematische Messabweichungen und mini-

male Messunsicherheit gewährleistet. Die

Wissenschaftler konnten zeigen, dass mit-

tels Tauchgleitläppen sehr kleine und varia-

ble Schneidkantengeometrien prozesssicher

hergestellt werden können. Die auf diese

Weise behandelten Werkzeuge waren den

unpräparierten Mikrofräsern im Test überle-

gen. Sie konnten durch wesentlich geringere

Verschleißschwankungen und gleichmäßi-

gere Oberflächenqualitäten überzeugen.

Messwerte der Versuche mit Werkzeugen mit unterschiedlichen Schneidkantengeometrien

5 mm

16

Informationstechnik


► Innovatives Wertemodell

Neue Werkzeuge – sowohl physische als

auch informationstechnische – und deren

Verkettung in der Fabrik bedingen ein kla-

res Konzept. Um es zu erstellen, muss das

Zusammenspiel zwischen Wissen, Werkzeu-

gen und Wertschöpfung in einem Unter-

nehmen analysiert werden. Die unterneh-

mensgetriebene Entscheidung für spezifische

Softwarewerkzeuge beruht auf Faktoren

wie einer steigenden Konkurrenzfähigkeit,

sinkender Time-to-Market und Effizienzge-

winnen. Demgegenüber steht die erkennt-

nisgetriebene Entwicklung von Werkzeugen,

in denen neues Wissen aus Forschung und

Entwicklung integriert wird, beispielsweise

über neue Materialien und deren Eigenschaf-

ten, und die dann wiederum zu einer opti-

mierten Produkt auslegung genutzt werden

können. Durch den Einsatz der Werkzeuge

wird wiederum Erfahrungswissen generiert.

So entsteht ein Zyklus, durch den Unterneh-

men einen nachhaltigen Nutzen gewinnen.

► Kompetenzen fördern

Welche Mitarbeiterkompetenzen sind erfor-

derlich, um solche »Werkzeugketten« ein-

führen und nutzen zu können? Wie kön-

nen diese »Werkzeugkompetenzen« gezielt

im Unternehmen entwickelt werden? Wel-

ches »Kernwissen« gilt es im Unternehmen

zu halten und bedarfsgerecht zu fördern?

Diese Fragen verändern nicht nur die Anfor-

derungen an die universitäre Ausbildung,

sondern auch an die berufliche Weiterbil-

dung. Fach- und Hochschulen konzentrieren

sich derzeit auf die Vermittlung von theore-

tischem Grundlagenwissen, Methoden und

Algorithmen gepaart mit konkreten Praxis-

beispielen. Zukünftig wird die Vermittlung

von Integrationskompetenz eine immer

größere Rolle spielen. D. h., Studierende

müssen die systemische Betrachtung von

Werkzeugen als Bausteine einer Werkzeug-

kette erlernen. Dabei kommt es insbesondere

auf die Beherrschung von Schnittstellen zwi-

schen den einzelnen Werkzeugen an. Diese

Anforderungen werden bereits heute in der

Lehre des IWF der TU Berlin berücksichtigt.

Die betriebliche Weiterbildung steht vor der

Herausforderung, das Know-how von Mit-

arbeiterInnen im Hinblick auf die Anwen-

dung unterschiedlichster Werkzeuge zu

fördern. Gerade für kleine und mittlere

Unternehmen ist es nicht immer leicht, den

neuesten Entwicklungen am Markt zu fol-

gen und komplexe innovative Lösungen,

die den Einsatz verschiedener Werkzeuge

erfordern, zu realisieren. Zugleich müssen

auch große Konzerne die Chance nutzen,

das Erfahrungswissen langjähriger Mitar-

beiterInnen in den Werkzeugketten abzu-

bilden, da es sich hier prinzipiell sehr sys-

tematisch sichern lässt.

Die Informationstechnik ist heute einer der bestimmenden Faktoren für die Effi-

zienz von Fabriken. Das Fabrikmodell des Produktionstechnischen Zentrums Berlin

begrenzt Produktionsstätten nicht mehr nur auf die unmittelbare Fertigung und

Herstellung von Produkten, sondern bezieht explizit alle relevanten Planungs- und

Engineering-Phasen mit ein. Das hat weitreichende Folgen für die Wertschöpfung.

Effizienzgewinne hängen nicht nur von der Einführung und Integration einzelner

Software-Werkzeuge ab, sondern vor allem von der richtigen Verkettung der

Werkzeuge auf und zwischen den unterschiedlichen Produktionsebenen. Diese

übergreifende Vernetzung ist wesentliche Voraussetzung für den effizienten

Aufbau von Prozessketten in einer wandlungsfähigen Produktion und für die

dafür erforderliche, zunehmend systemisch geprägte Produktentstehung.

Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert Informationstechnik für effiziente Fabriken

Innovatives Wertemodell

Strategie(Unternehmensgetrieben)

Heureka!(Erkenntnisgetrieben)

PassgerechteAnwendung von

Wissen

Konkurrenzfähigkeitsteigt, Time-to-marketsinkt, führt zu effizienterer und effektiverer Arbeit

Prozessgerechter Einsatzvon Anwendungen

Wissen über neues Material

(Tests, Forschung)

Produktiver Einsatzmit Zusatz-Know-how

Applikatinen für Produkt-

auslegung

Wissen

Wertschöpfung

IT-basierteWerkzeuge

(Modelle, Algorithmen)

FUTUR 2/2013 17

Steuerungen noch von spezifischer Hard-

ware abhängen werden. Neben der Frage der

Plattformunabhängigkeit entstehen durch

Software-on-Demand-Konzepte und Open-

Source-Modelle neue Nutzungskonzepte, die

wesentlichen Einfluss auf die Kosten der Soft-

warenutzung haben. Auch dazu berät das

Fraunhofer IPK seine Kunden.

► Potenziale ausschöpfen

Selbst in modernen Fabriken werden Wert-

schöpfungspotenziale durch eine Verkür-

zung der Time-to-Market, Zeiteinsparungen

in der Produktentwicklung oder Erhöhung

des Automatisierungsgrades nur zum Teil

ausgeschöpft. Das betrifft beispielsweise

die digitale Planung von Montageprozessen

oder die Optimierung der Energieeffizienz in

der Produktion. Ein erhebliches Wertschöp-

fungspotenzial liegt aber auch im Einsatz

von Softwarewerkzeugen zur Produktab-

sicherung und aktiven Risikoveringerung.

Auch bei der Frage, wie sich ein Produkt am

Markt bewähren wird, kann die Simulation

von Eigenschaften eines Produkts Klarheit

über dessen Nutzungsrobustheit bringen.

Welche Bearbeitungsprozesse sich zukünf-

tig kostengünstig auf Basis flexibler Robo-

tertechnik realisieren lassen, kann ebenfalls

mit Hilfe von steuerungs- und regelungs-

technischer Simulationen beantwortet wer-

den. Eine kosteneffiziente Abschätzung der

► Next Generation PLM

Die virtuelle Produktentstehung der Zukunft

wird wesentlich stärker und flexibler als bis-

her Einzelwerkzeuge wie CAD, CAE, CAM/

CAP und DMU mit lebenzyklusorientiertem

Informationsmanagement vernetzen und

dabei systemische Randbedingungen der Pro-

duktnutzung wie Umwelteinflüsse und Infra-

struktur mit Hilfe von Modellbasiertem Sys-

tems Engineering (MBSE) abgleichen. Dafür

müssen nicht nur neue Informationsmodelle

geschaffen, sondern auch neue Ansätze und

methodische Formen der Produktentwick-

lung und Produktionsvorbereitung konzi-

piert und erprobt werden. Das Fraunhofer

IPK bietet hier seinen Kunden gezielte Unter-

stützung bei der Anforderungsanalyse sowie

Auswahl, Integration und Kombination von

Softwarewerkzeugen. Letzteres ist beson-

ders dann wichtig, wenn mit Hilfe komplexer

Simulationen die Robustheit von Fertigungs-

prozessen abgeschätzt oder die Energieeffizi-

enz einer Produktion kontrolliert werden soll.

In der Automatisierungstechnik entfalten

Softwarewerkzeuge ihr Potenzial hauptsäch-

lich durch die Fähigkeit zur Simulation kom-

plexer steuerungs- und regelungstechnischer

Abläufe. Die Verbindung realer Steuerungen

mit virtuellen Produktionsanlagen – sei es in

der Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation,

der Simulation von virtuellen Steuerungen

im Zusammenspiel mit realer Hardware wie

SIL/Software-in-the-Loop und MIL/Model-

in-the-Loop oder der Simulation virtueller

Steuerungen für virtuelle Hardware wie RRS/

Realistische Robotersimulation – ermög-

licht eine effiziente Optimierung dynami-

scher Systeme und Prozesse mit dem Prin-

zip cyber-physischer Systeme. Dies stellt die

Endanwender automatisierungstechnischer

Systeme vor ganz neue Herausforderungen

in Bezug auf Investitionen in zukünftige steu-

erungstechnische Infrastrukturen. Dabei stellt

sich konkret die Frage, wie stark zukünftige

Prozesssicherheit und Genauigkeit gelingt

hier nur mit einer geeigneten Verkettung

unterschiedlicher Softwarewerkzeuge.

Im Rahmen des XIV. Internationalen Produk-

tionstechnischen Kolloquiums (PTK) vom 25.

bis 26. September 2013 in Berlin erläutern

Referenten aus Industrie und Wissenschaft

u. a. neueste IT-Anwendungen und ihre kon-

kreten Wertschöpfungspotenziale für eine

effiziente Fabrik. Anhand von Praxisbeispie-

len aus den Bereichen Produktentstehung,

Automatisierung, Medizintechnik und Ener-

giemanagement wird aufgezeigt, wie Wert-

schöpfung und Effizienz durch den geziel-

ten Einsatz neuester Informationstechnik

gesteigert werden und wie mit Hilfe einer

geschickten Einführung der nächsten Soft-

ware-Generation neue Wertschöpfungs-

potenziale in der modernen Fabrik ausge-

schöpft werden können.

Ihre Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

Telefon: +49 30 39006-184


Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Tel.: +49 30 39006-243


CAM/CAP

MIL

RRS

SIL

HIL

CAM

PDM

DMU

CAD

Model-based

SE

Echt-zeit-sim.

CAEBetriebe managen

Qualität garantieren

... mit innovativenFertigungstechnologien,

... Maschinen und Werkzeugen

Produkte entwickelnProdukte herstellen...

... und automatisierten Methoden

Unternehmensmanagement


Produktionssysteme

Füge- undBeschichtungstechnik

VirtuelleProduktentstehung

Automatisierungs-technik

Gebündelte Kompetenzen: Softwareportfolio am Fraunhofer IPK

18

Informationstechnik


► Das W³-Modell

Ausgehend vom W³-Modell (siehe Seite

16) können zwei Richtungen unterschie-

den werden: Betrachtet man das Modell

im Uhrzeigersinn, kann aus einer neuen

Erkenntnis heraus (»Heureka!«) durch infor-

mationstechnische Werkzeuge die Wert-

schöpfung erhöht werden. Neues Wissen

über Materialen zum Beispiel trägt dazu bei,

dass Modelle in informationstechnischen

Systemen besser simuliert werden können,

was sich wiederum bei der Produktausle-

gung als effizienter erweist und somit in

einer besseren digitalen Wertschöpfung

niederschlägt.

Gegen den Uhrzeigersinn betrachtet, sollte

ein Unternehmen aus strategischer Sicht

stets wettbewerbsfähig sein. In der digita-

len Wertschöpfungskette kann dies durch

effektive sowie effiziente informationstech-

nische Werkzeuge erreicht werden, mittels

derer neues Wissen generiert wird. Dieses

Wissen trägt wiederum zu einer höheren

Wertschöpfung bei.

Die folgenden Szenarien zeigen das Wech-

selspiel von Wissen, Werkzeugen und Wert-

schöpfung auf und demonstrieren, wie das

W³-Modell im Uhrzeigersinn (Szenario 1 und

2) oder gegen den Uhrzeigersinn (Szenario

3 und 4) verstanden werden kann.

► Szenario 1: Intelligentes Systems

Engineering

Mit zunehmender Funktionalität moderner

Produkte steigen auch Komplexität, Menge

und Abhängigkeiten digitaler Modelle, mit

denen Systeme im Entwicklungsprozess

beschrieben werden. Dies führt dazu, dass

immer mehr modellbasierte Ansätze ihren

Weg in das Systems Engineering finden.

Das neue Berufsbild der System-Ingenieure

arbeitet mit unterschiedlichen Entwicklungs-

artefakten, wie z.B. Anforderungen, Sys-

temelementen und Simulationsmodellen,

die durchgängig und interoperabel mitei-

nander verknüpft sind. Unterstützt werden

sie außerdem durch semi-automatisierte

Assistenzsysteme. Die Grundlage dafür bil-

den Modelle, die über semantische Regeln

miteinander verknüpft sind. So kann sich

beispielsweise ein System-Ingenieur mit

Hilfe intelligenter Modelle Vorschläge für

die Modularisierung einer Systemstruktur

generieren – und bei Änderungen der Pro-

duktanforderungen oder Funktionalitäten

die Modulstruktur vom System anpassen

lassen. Sie wird außerdem für nachgelagerte

Entwicklungsaktivitäten bereitgestellt.

► Szenario 2: Heute beeinflussen

was morgen wichtig wird

Alle Eigenschaften, die ein Produkt über sei-

nen gesamten Lebenszyklus aufweist, wer-

den weitgehend in den frühen Phasen der

Produktentstehung festgelegt. Künftig verei-

nen Simulationsmodelle über das Wertschöp-

fungsnetz des Produktes eine multikriterielle

Optimierung über Nachhaltigkeitsdimensio-

nen mit einer Systemoptimierung.

Auf Basis der Simulationsmodelle können Ent-

wicklungsingenieure ökonomische, ökologi-

sche und soziale Auswirkungen ihrer Entschei-

dungen erkennen und Produktalternativen

gegeneinander abwägen – ohne dabei die

Mit der Entwicklung Deutschlands vom Wirtschaftsstandort hin zu einem Wissen-

schaftsstandort hat sich die Arbeitswelt grundlegend verändert. Verfügbarkeit,

Vernetzung und Gebrauch transdisziplinären Wissens innerhalb und außerhalb

eines Unternehmens gelten insbesondere in der Produktentwicklung als zentrale

Erfolgsfaktoren. Die nachfolgenden Szenarien beschreiben, welche Bedeutung

Wissen und Werkzeuge künftig erlangen und wie sie Ingenieurinnen und Ingeni-

euren erlauben, mit dynamischen und komplexen Informationsbeständen intuitiv

zu interagieren und sie so gezielt im Entwicklungsprozess einzusetzen.

Der Informationsalltag von MorgenMit Informationstechnik zu neuem Wissen

Werkzeug für die erlebbare Produktabsicherung

z.B. Viruelles Modell einer Heckklappe mit haptischen Interaktionsgerät zum Erfahren von Öffnen und Schließen einer Heckklappe

CAE MKS Simulation, 3D-Visualisierung, Interaktionsalgorithmen, Echtzeitkopplung

Vernetztes Wissenin Form von

-intelligenten Modellen-Expertenwissen-Erfahrungswissen

Wertschöpfungin Form von

-Risokoabsicherungen-Modularisierung und-Weiternutzung

Das Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung am Beispiel der erlebbaren virtuellen Simulation

Ihr Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

Tel.: +49 30 39006-243


Dipl.-Ing. Kai Lindow

Telefon: +49 30 39006-214


FUTUR 2/2013 19

Absicherung kann über Standorte hinweg

geschehen. Beispielsweise kann ein Simu-

lationsexperte in einem Café in Paris eine

Heckklappen-Simulation starten und steu-

ern. Auf der anderen Seite evaluiert der Pro-

jektleiter in Bangalore das System an einem

Interaktionsgerät, das aus einer virtuellen

Simulation sowie Laborhardware besteht.

Per Videokonferenz gibt er anschließend

Feedback an den Entwickler. Dieser wiede-

rum passt Parameter unterwegs an, damit

der Projektleiter das veränderte System

erneut erleben und bewerten kann.

► Szenario 4: Die reale Fabrik in der

digitalen Planung

Die Arbeit von Fabrikplanern ist heutzutage

sehr mühselig. Der Aufwand für Informati-

onsbeschaffung und Abstimmung mit ande-

ren Bereichen führt dazu, dass er nur die

Hälfte seiner Arbeitszeit mit seinen eigentli-

chen Aufgaben – Prozess-, Layout- und Logis-

tikplanung – verbringen kann. Mittels eines

durchgängigen Fabrikdatenmanagements

und der ganzheitlichen Abbildung der realen

Fabrik in digitalen Modellen kann der Fabrik-

planer der Zukunft nicht nur bestehende Pro-

zesse, Betriebsmittel oder ganze Anlagen als

technische Funktionalität des Produktes

zu vernachlässigen. Anschließend wird der

Ingenieur in der Konstruktionsphase pro-

zessbasiert unterstützt, um eine hohe Pro-

duktqualität zu gewährleisten. Dazu werden

die bislang verwendeten Absicherungsme-

thoden schon im virtuellen Entwicklungspro-

zess berücksichtigt. Durch das idealerweise

vollständige digitale Abbild des Produk-

tes entstehen neue Vorteile im Hinblick

auf Kennzahlensysteme sowie den früh-

zeitigen Abgleich von Schnittstellen und

Entwicklungslösungen.

► Szenario 3: Erlebbare Absicherung

ohne Grenzen

Die Absicherung technischer Systeme spielt

eine zentrale Rolle im Produktentstehungs-

prozess. Nutzerstudien in den frühen Pha-

sen der Produktentwicklung können späte

teure Änderungen reduzieren. Um jedoch

repräsentative Ergebnisse aus den Nutzerstu-

dien zu erhalten, müssen die Absicherungen

erlebbar gestaltet werden. Beim Nutzererle-

ben sind dabei verschiedene Dimensionen zu

berücksichtigen: symbolische Aspekte, Emo-

tionen, Ästhetik, Funktionskorrektheit und

schließlich die Benutzbarkeit. Die erlebbare

Basis für seine Planung verwenden, er kann

darüber hinaus Prozessoptimierungen aus

dem Betrieb in seiner Planung berücksichti-

gen. Er kann außerdem domänenübergrei-

fend mit Kollegen der MES-Technik, Anla-

genautomatisierung oder Logistikplanung

am digitalen Modell verschiedene Alterna-

tiven diskutieren und erarbeiten. Durch eine

kontinuierliche Rückführung der Geometrie,

des funktionalen Verhaltens der Steuerungs-

programme und der Elektrik der Fabrik in

eine Datenbasis, gelingt es ihm, seine Zeit

für Informationsbeschaffung und Bespre-

chungen auf ein Minimum zu reduzieren.

Charlotte Laurenceau

Simulationsexpertin

Café in Paris

Verbunden über Videokonferenz

Ziel:Konzeptentscheidung vom Projektleiter

Vorbereitung: Aufbau des Simulati-onsmodells;Starten der Simulation

Durchführung der Simulation, Änderung von Parametern on the fly

Heckklappe geht zu schwer auf, fühlt sich nicht gut an)

Shashank Mehrota

Projektleiter

Testcenter in Bangalore

Verbunden über Videokonferenz

Erlebbares Testen verschiedener Konzepte

Feedback an Entwicklungsteam

Der zukünftige Einsatz von Wissen und Werkzeugen für eine global vernetzte Wertschöpfung

Forschung und Entwicklung20

► Eine Technik, zwei Ansätze

Bei der Szenariotechnik werden auf Grund-

lage einer bestimmten Ausgangssitua-

tion und beobachtbarer Entwicklungen

Zukunftsprognosen entworfen. Die Tech-

nik dient dazu, innovative und nachhaltige

Lösungen für gegenwärtige und mögliche

künftige Probleme zu entwickeln. Je nach

Ausgangslage und Problematik gibt es bei

der Entwicklung eines Szenarios zwei ver-

schiedene Herangehensweisen: Beim »pro-

bleminduzierten« Ansatz ist der Ausgangs-

punkt – wie der Name schon sagt – ein zu

lösendes Problem. Es gilt, einen Weg zum

Ziel zu entwickeln, der mögliche Hindernisse

berücksichtigt und überwindet. Beim »tech-

nologieinduzierten« Ansatz steht dagegen

zu Beginn eine Technologie, für die sinnvolle

Anwendungsbereiche gefunden werden sol-

len. Am Ende steht bei beiden Methoden ein

zukunftsfähiges Technologiekonzept.

► Szenarien für Nachhaltigkeit

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs

1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping

Global Value Creation« wenden Forsche-

rinnen und Forscher die Szenariotechnik

an, um Technologien zur Bewältigung des

Wachstums aufstrebender Weltregionen zu

entwickeln. Miteinbezogen werden dabei

die Lebensweltbereiche Mobilität, Energie

und Produktion. Die Methode ermöglicht es,

auf der einen Seite nachhaltige technische

Potenziale zu identifizieren und in nützliche

Anwendungen zu überführen. Dieses Verfah-

ren entspricht dem technologieinduzierten

Ansatz der Szenariotechnik.

Auf der anderen Seite berücksichtigt die For-

schungsgruppe bei ihrer Arbeit die Bedürf-

nisse der betroffenen Menschen und ver-

sucht Wege zu finden, diese nachhaltig zu

befriedigen. Darin spiegelt sich der problem-

induzierte Ansatz wider.

Die Weltbevölkerung umfasst sieben Milliarden Menschen. Weniger als eine

Milliarde davon gehört zur sogenannten früh-industrialisierten Welt, deren

Wohlstandsniveau nun auch andere Nationen erreichen wollen. Würden aller-

dings alle Länder die derzeit in Industrieländern üblichen Technologien nutzen,

stiege der globale Ressourcenverbrauch über jedes ökologisch, ökonomisch und

sozial verantwortbare Maß. Lebensqualität und Ressourcenverbrauch durch nach-

haltige Technologien in Einklang zu bringen, ist das Ziel des Sonderforschungs-

bereichs 1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation«.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben erstmalig eine szenariobasierte

Methode vorgestellt, die die Entwicklung nachhaltiger Technologiesysteme für

unterschiedliche Entwicklungsniveaus unterstützt.

Szenariotechnik

SzenariotechnikZukunftsfähige Technologiekonzepte

1

2 34 5

5

67

1

2

3

4

6

7

Walzenbrecher (Brechen der Kakaobohnen)

Kugelmühle (Feinvermahlung)

Steigsichter (Aussortieren der Schalen)

Röster

Rührwerktank

Dieseltank und -Aggregat

Steinmühle (Vorvermahlen der Nibs)

Kakaofabrik

FUTUR 2/2013 21


Dipl.-Wirt.-Ing. Pia Gausemeier

Tel.: +49 30 314-27094


Erste Ergebnisse lassen sich anhand der

Beispiele »Fahrradmobilität in Berlin« und

»Produktionsszenarien für Sierra Leone«

verdeutlichen. Sie zeigen zwei unter-

schiedliche Phasen des probleminduzier-

ten Pfades. Ausgangspunkt sind jeweils

Szenarien, die verschiedene denkbare

Zukünfte abbilden und auf deren Basis

technische Lösungsansätze entwickelt wer-

den. Daraus lassen sich zukunftsrobuste

Technologiesysteme ableiten.

► Fahrradmobilität in Berlin

Forscherinnen und Forscher des Sonderfor-

schungsbereichs 1026 untersuchen das Fahr-

rad als eine Lösungshypothese nachhaltiger

Mobilität. Gründe, mit dem Fahrrad zu fah-

ren, reichen von sehr pragmatischen Motiven

bis hin zu Lifestyle-Aspekten. Das Fahrrad

stellt jedoch über alle Entwicklungsniveaus

hinweg ein viel genutztes Mobilitätsmittel

und somit einen attraktiven Untersuchungs-

gegenstand dar. Seine Entwicklung muss sich

an den Bedürfnissen der Menschen, die je

nach Entwicklungsniveau sehr stark variie-

ren, orientieren. Um nachhaltige Technolo-

gien zu identifizieren oder entwickeln, sind

daher neben den vorherrschenden ebenso

antizipierte Gegebenheiten miteinzubezie-

hen – denn Zukunftsfähigkeit ist elementarer

Bestandteil der Nachhaltigkeit.

Für die Fahrradmobilität in Berlin im Jahr

2025 wurden drei Szenarien entworfen. Sie

unterscheiden sich hinsichtlich diverser Para-

meter wie beispielsweise der Entwicklung

der Berliner Infrastruktur, Servicemodellen,

Fahrradfahrmotiven, Vernetzung mit ande-

ren Verkehrsmitteln, aber auch allgemei-

nen Faktoren wie Wirtschaftswachstum und

Umweltbewusstsein. Diese drei Szenarien

bilden die Rahmenbedingungen ab, sodass

auf ihrer Basis entsprechende Fahrradkon-

zepte entwickelt werden können.

► Produktionsszenarien für Sierra

Leone

Am Beispiel von Sierra Leone wurde ein Pro-

duktionsszenario entwickelt, das für eine

Region mit niedrigem Entwicklungsniveau

gelten kann. Kakao ist eines der Hauptex-

portgüter des westafrikanischen Staates. Die

antizipierten Rahmenbedingungen für die

Weiterverarbeitung von Kakao zu Kakao-

masse sind prekär. Fehlende Stromversor-

gung, marode Straßen und eine unsichere

innenpolitische Lage machen Sierra Leone

zu einem schwierigen Produktionsstandort.

Deshalb wurde eine einfach umsetzbare

Kleinfabrik für die Kakaomassenherstellung

konzipiert, die den Menschen vor Ort eine

Perspektive bietet, ihre Lebensqualität zu ver-

bessern. Alle dafür erforderlichen Anlagen

finden in einem 40 Zoll Schiffscontainer Platz.

Durch leichte Modifikationen des Containers

vor Ort wie das Installieren von Fenstern und

Dach entsteht das Fabrikgebäude.

Die Kleinfabriken sollen verhältnismäßig

kleine Mengen Kakao verarbeiten und von

einzelnen Kommunen betrieben werden.

Dieses Konzept berücksichtigt die dörflichen

Strukturen und ermöglicht den Kleinbauern,

an der erzielten Wertschöpfung teilzuhaben.

Da die Bauern in Mischkulturen anbauen,

leistet es außerdem einen Beitrag zum Erhalt

der Biodiversität.

Szenario 3 — Alles wie gehabt.

Szenario 2 — Der wilde Osten.

Szenario 1 — Berliner Wirtschaft radelt davon.

22

Technologie


Innovative Verfahrenskonzepte nehmen manchmal ungewöhnliche Wege in die

wirtschaftliche Praxis. So ist es wohl auch zu erklären, dass ein produktionstechni-

sches Institut Entwicklungsprojekte mit Museen durchführt. Letztere interessieren

sich aktuell für ein Reinigungsverfahren auf Basis von flüssigem Kohlendioxid,

das Experten des Fraunhofer IPK und der Amsonic AG ursprünglich für die indus-

trielle Teilereinigung entwickelten. Gemeinsam untersuchen Wissenschaftler und

Restauratoren jetzt die Potenziale dieser Technologie für die Denkmalpflege.

Von der Fertigung ins Museum

Die Aufgaben selbständiger und in Maga-

zinen und Museen beschäftigter Restaura-

toren sind so umfangreich wie die dabei

alltäglich vorliegenden Problemstellungen

der Kunst- und Kulturgüterpflege. Sie rei-

chen von dem Erhalt und der Reinigung von

Artefakten über die Beseitigung von Schim-

melbefall und dessen Schäden bis hin zur

Dekontamination von Objekten von diversen

Pestiziden. Die Originalität der Kulturgüter

zu bewahren und die zum Teil hoch emp-

findlichen Materialien zu schützen, ist dabei

oberste Prämisse der Restauratoren. Sie ste-

hen allerdings oft vor dem Problem, dass

sie viele mechanische und nass chemische

Reinigungsverfahren nur begrenzt einsetzen

können, da diese die Materialien aufgrund

ihres Wirkprinzips negativ beeinträchtigen

oder sogar beschädigen.

Eine Alternative hierzu bietet der Einsatz

von flüssigem Kohlendioxid. Die Vorteile

des Reinigungsverfahrens liegen auf der

Hand: Die Materialbehandlung mit CO2 ist

rückstandsfrei, trocken und bei 15 bis 20 °C

nahezu temperaturneutral und damit sehr

materialschonend. Zusammen mit der Firma

AMSONIC-HAMO betreibt das Fraunhofer

IPK im Versuchsfeld des Produktionstech-

nischen Zentrums Berlin einen Prototypen,

die Amsonic-ELCO2-Reinigungsanlage.

Hier wird das CO2 bei Drücken von etwa 56

bar verflüssigt. Das verflüssigte CO2 verfügt

über einen unpolaren Lösemittelcharakter,

wobei die Reinigung im Rahmen der Pro-

zessführung wahlweise auch unter einem

hohen Maß an Fluidmechanik zur Unter-

stützung der Reinigungsleistung erfolgen

kann.

Das Ziel der Wissenschaftler ist es, die

Technologie für den Kunst- und Kulturgü-

tererhalt zu qualifizieren und zur Praxisreife

zu führen. Um zu testen, inwieweit das Ver-

fahren den Anforderungen der adressierten

Branche genügt, wurde die Einsatzfähigkeit

der ELCO2-Anlage unter anderem bei der

Beseitigung von Bioziden aus Holz und der

Reinigung historischer Textilien aus Wolle

untersucht.

► Behandlung historischer Textilen

Unter der restauratorischen Leitung der ART

DETOX GmbH Berlin wurden Untersuchungen

zur Feststellung der Einsatzfähigkeit von flüs-

sigem Kohlendioxid zur Reinigung und Auf-

bereitung historischer Textilien durchgeführt.

Die Qualität des Reinigungsergebnisses und

die Bewahrung der Originalität der Fasern und

Farben standen dabei prinzipiell im Vorder-

grund. Hier hat sich die Reinigung von textilen

Probekörpern und historischen Originalen mit

flüssigem CO2 bewährt: Leichte Verunreini-

gungen wurden erfolgreich entfernt, wobei

die Farb- und Materialeigenschaften erhal-

ten werden konnten. Für das Probenmaterial

konnte außerdem eine deutliche Aufhellung

des Fasermaterials erzielt werden.

Das Fazit der Untersuchungen klingt vielver-

sprechend: Mit Hilfe der CO2-Reinigungsan-

lage können selbst einzelne Fasern schonend

gereinigt werden, ohne die Originalfarben zu

beeinträchtigen. Auch der natürliche Woll-

fettgehalt wird durch die CO2-Behandlung

nur geringfügig reduziert.

Historische Textilien sollen so restauriert werden, dass Fasern und Farben im Original erhalten bleiben.

FUTUR 2/2013 23

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Johannes Mankiewicz

Telefon: +49 30 39006-154


Ko-Autorinnen: Sabrina Zoppke, Anke G. Weidner

Das ist insbesondere unter restauratorischen

Gesichtspunkten von großer Bedeutung. In

einem Folgeprojekt wird aktuell das Poten-

zial der Technologie zur Inaktivierung und

Eindämmung von Schimmelbefall auf texti-

len Objekten untersucht. In Kooperation mit

der Bundesanstalt für Materialforschung und

-prüfung (BAM) und Art Detox werden dafür

Probematerialien und Originale vor und nach

der Reinigung mikrobiologisch bewertet.

► Dekontamination von Holzobjekten

In Dekontaminationsreihen im Auftrag sowie

unter der restauratorischen Betreuung des

Museum Waldenburg wurden u. a. Objekte

aus einer historischen Holzsammlung aus

Partner

Amsonic-Hamo: Das Unternehmen ent-

wickelt und produziert industrielle, medi-

zinal-technische sowie pharmazeutische

Reinigungsanlagen. Neben verschiedenen

wasser- und lösemittelbasierten Systemen

zur Ultraschall-, Tauch- und Spritzreinigung

betreibt Amsonic-Hamo auch Sonderanla-

genbau im Bereich der CO2-basierten Löse-

mittelreinigung und der Oberflächenbe-

handlungstechnologien wie der Passivation,

Anodisation sowie der Plasmareinigung.

Ihr Ansprechpartner:

Hansruedi Moser


Blick in die Reinigungskammer der Amsonic-ELCO2-Anlage

dem 18. Jahrhundert gereinigt. Diese

Sammlung gehört zu den ältesten noch

erhaltenen Xylotheken in Deutschland und

umfasst 810 verschiedene Holzartentäfel-

chen. Die Objekte wurden zum Schutz vor

Schadinsekten in den 1960/70er Jahren

mit organischen Bioziden behandelt. Mit

den Objekten, die kristalline Biozid-Aus-

blühungen auf den Oberflächen aufweisen,

wurde nun erstmals eine komplette museale

Sammlung auf Grundlage der ELCO2-Pro-

zessführung am Fraunhofer IPK behandelt.

Die Wirksamkeit und Einsatzfähigkeit des

Verfahrens für diesen Zweck war bereits

in umfangreichen Vorversuchen nachge-

wiesen worden.

Holzsammlung des Museum Waldenburg

Die Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid

erwies sich dabei für die Materialkombi-

nationen der Täfelchen aus verschiedenen

Holzarten und Papieretiketten als äußerst

schonend und effektiv. Die fest veranker-

ten DDT-Kristalle konnten komplett von der

Holz- und Papieroberfläche entfernt werden.

Selbst schwer zugängliche Bereiche wie Fraß-

gänge, Risse und Spalten wurden mit der

CO2-Reinigung erfasst. In tiefer liegenden

Holzschichten konnte sogar eine Teilabrei-

cherung der Biozide DDT und Lindan erzielt

werden. Die erfolgreiche Dekontamination

mit flüssigem Kohlendioxid soll nun auch

für die Behandlung von Holzobjekten mit

größeren Querschnitten erprobt werden.

Art Detox: Das junge Unternehmen bietet

Serviceleistungen rund um kontaminiertes

Kulturgut an – von der Gefahrstoffanalyse

über den Arbeitsschutz bis hin zur Dekon-

tamination. Im Mittelpunkt steht die scho-

nende und umweltfreundliche Reinigung

organischer Kulturgüter, die meist mit Biozi-

den und Pestiziden belastet sind. Art Detox

berät seine Kunden dabei im Hinblick auf

Gesundheitsgefährdung, Arbeitsschutz,

Handlungskonzepte, Entgiftung und Depot-

konditionen. Staub- und Materialuntersu-

chungen, Schadstoffmessungen, Nachweise

von Abbauprodukten und Quellenstudium

ergänzen das Unternehmensportfolio.

Ihre Ansprechpartnerin:

Anke G. Weidner


24

Theorie und Praxis miteinander verschmelzen

Wie in einem Schmelztiegel fließen in der Gießerei-Industrie Wissenschaft, Tech-

nologie und Erfahrung aus unterschiedlichen Bereichen zusammen. Die MAGMA

Gießereitechnologie Gesellschaft für Gießerei-, Simulations- und Regeltechnik

GmbH in Aachen versteht sich als ein zentrales Verbindungsglied zwischen diesen

Welten. Welche Herausforderungen daraus erwachsen, wird Dr. Erwin Flender,

Geschäftsführender Gesellschafter von MAGMA, auf dem XIV. Internationalen

Produktionstechnischen Kolloquium (PTK) vom 25. bis 26. September 2013 in

Berlin erläutern. Wir sprachen mit ihm schon einmal vorab darüber, wie ein

effizientes Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung in der

Gießereitechnik gelingen kann.

Interview

FUTUR: Herr Dr. Flender, nehmen wir an, wir

treffen uns in einem Fahrstuhl. Wie würden

Sie Ihr Unternehmen in drei Sätzen vorstellen?

Flender: MAGMA entwickelt und vermark-

tet Prozess-Simulationssoftware für metal-

lische Werkstoffe und Kunststoffe, die mit

verschiedenen Gießverfahren zu Produkten

verarbeitet werden. Mit den Programmen

kann man die Konstruktion der Bauteile

überprüfen und verbessern, den Herstel-

lungsprozess und das gießtechnische Layout

optimieren sowie eine gezielte Fehlerver-

meidungsstrategie verfolgen. Das alles kann

man virtuell am Computer durchführen und

muss nicht erst ein Werkzeug für die Proto-

typenherstellung erstellen, um einen realen

Abguss durchzuführen. Diese Optimierung

am Bildschirm spart Zeit und Kosten ent-

lang der gesamten Prozesskette und unter-

stützt so die Ausschöpfung der Potenziale

von gegossenen Bauteilen und Prozessen.

FUTUR: Als Plenarredner auf dem PTK 2013

haben Sie etwas mehr Zeit als für den »eleva-

tor pitch«. Welche Rolle spielt die Verbindung

von Wissen, Werkzeugen und Wertschöp-

fung in der Gießereitechnik?

Flender: Bei einem mehr als 5000 Jahre

alten Verfahren wie dem Gießen existie-

ren ein umfangreiches Wissen und nütz-

liche Erfahrungen. Sie bilden die Basis für

eine mögliche Wertschöpfung. Werkzeuge

kann man ganz allgemein als Ressourcen zur

Umsetzung dieses Know-hows in Erträge

ansehen. Ein tiefes und umfassendes Wis-

sen und gute Werkzeuge ermöglichen dabei

höhere Wertschöpfungen. Die genannten

drei Faktoren hängen natürlich kreislauf-

artig zusammen; eins nährt das andere.

Von zunehmender Bedeutung in der Gie-

ßereitechnik sind zudem eine gut entwi-

ckelte Infrastruktur, eine leistungsfähige

Zuliefererkette und Logistikleistungen, die

sich dann auch geschäftlich positiv für die

Unternehmen auswirken.

FUTUR: Sie haben 1988 mit der Gründung

von MAGMA erstmals eine Simulationssoft-

ware auf den Markt gebracht. Wie wichtig ist

heute Software für eine effiziente Fertigung?

Flender: Eine effiziente Fertigung bedingt

immer auch eine wirtschaftliche Fertigung.

Beim Gießen wurden Verbesserungen jahr-

hundertelang immer nur durch eine ausge-

prägte Trial-and-Error-Charakteristik und die

dabei gewonnenen Erfahrungen erreicht. Die

Innovation der Gießereiprozess-Simulation

hat die methodische Arbeitsweise in der

Gießereibranche nachhaltig verändert und

Kosteneinsparungen in signifikanter Höhe

ermöglicht. Aus diesem Grund bestehen

Gussabnehmer heute in der Regel darauf,

dass der Gießer simuliert.

FUTUR: Sie unterhalten neben dem Firmen-

hauptsitz in Aachen Tochtergesellschaften in

Nord- und Südamerika sowie Asien. Funktio-

niert Wertschöpfung heute nur noch global?

Flender: Prozess-Simulationsprogramme

kann man einfacher exportieren als Hard-

ware, z. B. Maschinen und Anlagen. Sie

erfordern aber in jedem Fall eine lokale

Vertriebs-, Support- und Schulungs-Infra-

struktur – verbunden mit umfassendem,

insbesondere technischem Know-how. Für

die Akzeptanz und den Erfolg beim Kun-

den ist zudem der Aufbau von Vertrauen

in diese Technologie und die Verlässlichkeit

in den Partner notwendig – das erfordert

auch Zeit. Generell würde ich sagen, dass

gerade kleine und mittelständische Unter-

nehmen auch bei der Beschränkung auf

ihren Heimatmarkt erfolgreich sein können.

Globale Wertschöpfung ist wesentlich vom

Produkt abhängig, das man anbietet. Bei

einer stark standardisierten Software wird

ein fertig erstelltes Produkt mit überschau-

baren und planbaren Vertriebskosten ver-

marktet und das ist grundsätzlich einfacher

als bei Hardware.

FUTUR: Seit Ende letzten Jahres sind Sie Prä-

sident des Bundesverbandes der Deutschen

Gießerei-Industrie (BDG). Warum engagie-

ren Sie sich ehrenamtlich – auch in vielen

anderen Organisationen und Verbänden?

Kontakt

Dr.-Ing. Erwin Flender

Telefon: +49 241 88 901-0


Gesellschafter und Geschäftsführer zum

weltweiten Marktführer für Gießereipro-

zesssimulation entwickelte. Dr. Erwin Flender

ist Mitglied im Technischen Vorstand des

Bundesverbandes der Deutschen Gießerei-

Industrie (BDG). Seit Oktober 2012 ist er Prä-

sident des BDG und Mitglied des Präsidiums

des Bundesverbandes der Deutschen Indus-

trie (BDI). Er ist außerdem Vizepräsident des

Vereins Deutscher Gießereifachleute (VDG),

seit 2008 Vorsitzender der Forschungsverei-

nigung Gießereitechnik (FVG) und seit Mai

2002 Vorsitzender des Forschungsbeirates

von VDG und FVG. Seit 2011 ist er Mitglied

im Präsidium und seit 2012 Vorsitzender des

Aufsichtsrates der AiF.

Zur Person

Dr. Erwin Flender, Jahrgang 1952, studierte

nach einer Dreherlehre und Qualifikation

über den zweiten Bildungsweg zunächst

Produktions- und Maschinentechnik an

der Fachhochschule Hagen und anschlie-

ßend Gießereikunde an der RWTH Aachen.

Danach war er als wissenschaftlicher Mit-

arbeiter am Gießerei-Institut der RWTH

Aachen und später als Projektingenieur bei

der Stahlwerke Bochum AG tätig. Von 1984

bis 1985 leitete er hier die Fertigung in der

Sparte Stahlformguss. Nach seiner Promo-

tion zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen 1985

übernahm er von 1985 bis 1987 die Leitung

des Produktbereiches Filtration und Nicht-

eisenmetallurgie der Foseco GmbH, Bor-

ken. 1988 gründete er die MAGMA Gie-

ßereitechnologie GmbH, Aachen, die er als

FUTUR 2/2013 25

Flender: Zunächst einmal möchte ich sagen,

dass ich das ehrenamtliche Engagement

immer freiwillig und gern gemacht habe.

Gelegentlich wird man auch mal gebeten,

eine Aufgabe zu übernehmen. Wenn ich

das annehme, engagiere ich mich auch und

mache diese Aufgabe so gut wie möglich

und lasse mich auch in die Pflicht neh-

men. Es hat mir auch immer schon Freude

gemacht, in unterschiedlichen Netzwerken

mit interessanten Menschen zu kommunizie-

ren. Dabei habe ich auch Erkenntnisse und

Erfahrungen aus anderen Industrien und

Organisationen gesammelt, die sehr nützlich

für mich waren. Ich habe gerade beruflich

bisher auch viel Glück gehabt und möchte

nun auch gern meine Hilfe – wo gewünscht

und möglich – zur Verfügung stellen. Beson-

ders schön sind die Aufgaben, bei denen ich

in der Zusammenarbeit mit jungen Men-

schen nützlich sein kann.

»Als Unternehmer bin ich davon überzeugt, dass Innovationsfähigkeit der Schlüssel zu Wettbewerbs- fähigkeit und Wachstum ist. Für den Mittelstand ist Kooperation dabei ein zentrales Element. Nur im Schulterschluss zwischen Wirtschaft und Wis-senschaft, zwischen großen und kleinen Unterneh-men sowie gemeinsam mit Politik und Ministerien kann dies gelingen.«

26 Partnerunternehmen

Zum Produkt- und Leistungsangebot

gehören neben der Simulations-Software

MAGMASOFT® bzw. MAGMA5 auch Engi-

neering-Dienstleistungen zur Gussteilaus-

legung und -optimierung. MAGMA-Soft-

wareprodukte werden heute weltweit zur

Optimierung von Gussteilen für alle Anwen-

dungen speziell in der Automobilindustrie

und dem Maschinenbau eingesetzt. Welt-

weit sind für MAGMA 180 Mitarbeiter in

Entwicklung, Support, Vertrieb und Mar-

keting tätig, davon 90 in der Zentrale in

Aachen. 40 Entwickler und zahlreiche Gieße-

reiingenieure und Metallurgen bilden eines

der leistungsfähigsten »Kompetenzzentren

Guss« der Branche.

Kernprodukt des Unternehmens ist MAGMA5,

ein Simulationswerkzeug für die wirtschaft-

liche und qualitätsgerechte Fertigung von

Gussteilen für alle Werkstoffe und Gieß-

verfahren. MAGMA5 steht für die Vorher-

sage der gesamten Gussteilqualität durch

eine fundierte Berechnung der Formfüllung,

Erstarrung und Abkühlung und optional der

mechanischen Eigenschaften, sowie von

thermischen Spannungen und des Verzugs

von Gussteilen. MAGMA5 leistet nachweis-

bare, substanzielle Beiträge zur Kostensen-

kung entlang der kompletten Prozesskette

eines Gussteils. Von der Konzeption über

die Bauteilauslegung, Modellauslegung und

Prototypen bis hin zur Prozessoptimierung,

robuster Fertigung und der Qualitätssiche-

rung werden Vorteile realisiert. Gussteil-

qualität setzt sich aus unterschiedlichsten

Anforderungen an das Bauteil zusammen.

Sie wird durch eine ganze Anzahl von

verschiedenen Verfahrensschritten bestimmt.

MAGMA5 unterstützt den Anwender bei

der Auslegung des Bauteils, der Gießtech-

nik und der Festlegung der Schmelzpraxis,

beim Modellbau und der Formherstellung,

bis hin zur Wärmebehandlung und Nach-

arbeit. Das Werkzeug ist einsetzbar für alle

Gusswerkstoffe von Grauguss, Sphäroguss

und Aluminiumsand- und Druckguss bis hin

zu Großgussteilen aus Stahl. Darüber hinaus

unterstützt MAGMA5 alle Gießverfahren, um

z. B. Werkzeuglayout, Zykluszeiten und Guss-

teilqualität zu sichern, noch bevor die Form

gebaut wird.

Gegründet 1988 hat die MAGMA Gie-

ßereitechnologie GmbH ihren Hauptsitz

in Aachen. Globale Präsenz und Support

werden durch Tochtergesellschaften in

den USA, Singapur, Brasilien, Korea, Tür-

kei, China und Betriebsstätten in Indien

und Tschechien sichergestellt. Darüber hin-

aus unterstützen 30 qualifizierte Partner

MAGMAs weltweite Präsenz. Unter dem

Motto »Voneinander lernen« bietet das Unter-

nehmen seit April 2013 mit der MAGMAaca-

demy ein Weiterbildungsangebot rund um die

Gießprozess-Simulation an. In neu konzipierten

Seminaren lernen Mitarbeiter und Verantwort-

liche, wie sie mit der Gießprozess-Simulation

in ihren Unternehmen Entwicklungsprozesse

optimieren, Fertigungskosten senken und die

Ressourceneffizienz erhöhen. Die Schulungs-

und Weiterbildungsveranstaltungen finden im

neu eröffneten Schulungszentrum der MAG-

MAacademy in Aachen statt.

MAGMA ist ein weltweit führender Entwickler und Anbieter von Software für die

Gießprozess-Simulation. Der Name MAGMA steht für robuste, innovative Lösungen

in Guss und verlässliche Partnerschaften mit der Gießerei- und gussverbrau-

chenden Industrie. MAGMA-Produkte verbinden die Komplexität des Verfahrens

mit Benutzerfreundlichkeit und schaffen so wirtschaftliche Lösungen für unsere

Kunden. Partnerschaftlich unterstützen wir die Integration und effektive Nutzung

unserer Software in den Unternehmen und schaffen so klare Kostenvorteile.

MAGMA – Committed to Casting Excellence

Ihr Ansprechpartner

MAGMA Gießereitechnologie GmbH

Kackertstraße 11

52072 Aachen

www.magmasoft.de

Bildliche Verknüpfung von Simulation und Realität am Beispiel eines Zylinderkopfes

Maschinensteckbrief

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Edgar Fries

Telefon: +49 30 39006-296


FUTUR 2/2013 27

Hermle C50 U 5-Achs-Fräsmaschine

Mit Hilfe der 5-Achsmaschine erforschen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler

am Fraunhofer IPK vor allem die Zerspanung

von Nickelbasiswerkstoffen. Diese schwer

zerspanbaren Legierungen werden unter

anderem für Fertigungsprozesse in der Ener-

giebranche verwendet.

Da die C50 U mit Industriemaschinen, bei-

spielsweise in der Gasturbinenherstellung,

vergleichbar ist, können auf Grundlage der

mit ihr erzielten Forschungsergebnisse neue

Prozesse für die industrielle Fertigung ent-

wickelt werden. Die Fräsmaschine meistert

auch große Werkstückdimensionen: Bis zu

einen Meter im Durchmesser und 81 Zen-

timeter in der Höhe können die gefrästen

Teile bei einem maximalen Gesamtgewicht

Die Hermle C50 U im Versuchsfeld des PTZ

von 2 Tonnen erreichen. Dabei überzeugt

die Maschine nicht nur durch Größe, son-

dern auch durch Geschwindigkeit. Mit einer

schnellen Spindel mit bis zu 18 000 Umdre-

hungen in der Minute sowie kurzen Positi-

onier- und Anfahrtszeiten kann die HSC/

HPC-Zerspanung, also die Zerspanung mit

hoher Geschwindigkeit und Leistung, auch

bei schwierigen Werkstoffen gewährleistet

werden. Die maximale Tischzuladung liegt

bei 2500 Kilogramm.

Ein echtes Schwergewicht und dabei trotzdem blitzschnell: Die Fräsmaschine

C50 U der Firma Hermle hat seit Anfang des Jahres ihren festen Platz im Versuchs-

feld des Produktionstechnischen Zentrums Berlin.

Arbeitsbereich

Verfahrweg Y-Achse 1000

Verfahrweg X-Achse 1100

Verfahrweg Z-Achse 750

Beschleunigung linear X-Y-Z

6m/s²

Hauptspindelantrieb

Drehzahl 18.000 U/min

Leistung 39 kW

Drehmoment 240 Nm

Kennzahlen zu Arbeitsbereich und Hauptspindelan-trieb der Hermle C50 U (Quelle: www.hermle.de)

High Performance Cutting von Nickelbasiswerkstoffen

Ereignisse und Termine28 Ereignisse und Termine

Das Fahrrad wird als großstädtisches Fortbewegungsmittel immer

wichtiger. Als kostengünstige, platzsparende, gesunde und auch

umweltfreundliche Ergänzung und Alternative zum Kraftfahrzeug

sollte das Fahrrad eine noch größere Rolle in der nachhaltigen urba-

nen Mobilität einnehmen. Dafür muss eine lokale Infrastruktur bereit-

gestellt werden, die eine Vermietung, Wartung und Wiederverwer-

tung der Fahrräder umfasst. Diese ist momentan in diesem Umfang

noch nicht vorhanden. Die bestehenden Fahrradwerkstätten sind

häufig überlastet und nicht jeder besitzt die Werkzeuge und Fer-

tigkeiten, das eigene Fahrrad zu reparieren. So genannte »Selbsthil-

fewerkstätten« können zur Lösung dieses Problems beitragen. Sie

unterstützen technikunerfahrene Menschen bei der Reparatur ihres

Fahrrads, indem sie das nötige Fachwissen und die richtigen Werk-

zeuge bereitstellen und zur Eigeninitiative motivieren. So stellen sie

sicher, dass Radfahrer das Fortbewegungsmittel ihrer Wahl schnell

reparieren und wieder aufsatteln können, anstatt sich ein neues

Fahrrad zu kaufen oder auf umweltschädigende Möglichkeiten wie

das Auto zurückzugreifen. Damit leisten solche Werkstätten auch

einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit.

Der Sonderforschungsbereich (SFB) »Sustainable Manufacturing – Sha-

ping Global Value Creation« veranstaltete deshalb einen Workshop

Hands on your bicycle!

Internationaler Workshop »Selbsthilfefahrradwerkstätten« am PTZ

Ihr Ansprechpartner

Dr. Jérémy Bonvoisin

Telefon: +49 314-25549

[email protected]

zum Thema »Selbsthilfefahrradwerkstätten«. 16 Teilnehmer fanden

sich am 23. Mai im Produktionstechnischen Zentrum Berlin ein, da-

runter Fahrraddesigner und -hersteller, Wissenschaftler sowie Reprä-

sentanten von Selbsthilfewerkstätten und Fahrrad-Netzwerken aus

Deutschland, Frankreich und Spanien. Im Rahmen des Workshops

analysierten die Teilnehmer das Geschäftsmodell der Selbsthilfe-

werkstätten, um herauszufinden, welche Rolle die Werkstätten in

der lokalen Wertschöpfung spielen und mit welchen Mitteln sie

ihre Arbeit zukünftig noch effizienter gestalten können. Die Teil-

nehmer einigten sich auf die Entwicklung einer Open-Knowledge-

Plattform, um das gemeinsame Wissen über die Fahrradherstellung

und -reparatur der Allgemeinheit zugänglich zu machen. Mithilfe

einer solchen Plattform könnte es jedem ermöglicht werden, sein

Fahrrad selbst instand zu setzen oder sogar eigene Fahrräder zusam-

menzubauen. Auch im Bereich der pädagogischen Vermittlung

von Wissen wurde eine weitere Zusammenarbeit vereinbart. Mit-

hilfe sogenannter »Learnstruments«, selbsterklärender Werkzeuge,

sollen die Arbeiten am Fahrrad für technikunerfahrene Menschen

leichter zu erlernen sein. Zu guter Letzt brachte der Workshop eine

Gemeinschaft aus Selbsthilfefahrradwerkstätten zusammen, welche

nun gemeinsam helfen wollen, die Zukunft der urbanen Mobilität

nachhaltiger zu gestalten.

Vor allem im großstädtischen Verkehr ist das Fahrrad eine platzsparende und umweltfreundliche Alternative zum KFZ.

FUTUR 2/2013 29

Robots in the Machining World

Flexibel und zuverlässig fertigen

Der 5. April 2013 war am Fraunhofer IPK ganz der »flexiblen Ferti-

gung mit Hilfe von Industrierobotern« gewidmet. So lautet der Titel

eines Workshops, der im Rahmen des EU-Förderprojekts HEPHESTOS

am Institut durchgeführt wurde. Der Workshop brachte Vertreter

führender Roboterhersteller, Industrieunternehmen, KMU und For-

schungsinitiativen zur robotischen Fertigung zusammen, die hier

neuste Entwicklungen auf ihrem Gebiet präsentierten.Eine abschlie-

ßende Paneldiskussion offenbarte Anregungen und Anforderungen

seitens der Industrie an die zukünftige Forschung. Die englischspra-

chige Veranstaltung förderte die Vernetzung der Beteiligten an

HEPHESTOS, das vom Fraunhofer IPK koordiniert wird. Im Anschluss

an den Workshop fand im AMP die Vernissage der von Comau, A²

und Easy Rob gesponsorten Ausstellung »Science encounters Art«

statt (siehe Artikel unten). So konnte das fachkundige Publikum

sich erst zu neuen Robotikentwicklungen im wissenschaftlichen

und industriellen Bereich informieren und anschließend die kreative

Seite der Technik kennenlernen.

Ihr Ansprechpartner

Dr. Jérémy Bonvoisin

Telefon: +49 314-25549

[email protected]

Ihr Ansprechpartner

Dr. Dragoljub Surdilovic

Telefon: +49 30 39006-172

[email protected]

»Science encounters Art«

Ausstellung vereint Kunst und Robotik

»Wo hört Kunst auf und wo beginnt Wissenschaft?« Diese Frage

gab den Anstoß zu dem Projekt »Science encounters Art«, einer

Koproduktion des Künstlers Ajit Kai Dräger mit dem Fraunhofer IPK.

Vom 5. April bis zum 8. Mai konnten die Ergebnisse der Zusammen-

arbeit in Form von Skulpturen im Foyer des AMP besichtigt werden.

Die Kunstwerke verkörpern Drägers Sicht auf die gemeinsame For-

schung mit Dr. Dragoljub Surdilovic vom IPK der letzten anderthalb

Jahre. Ganz im Sinne des Ausstellungstitels ist das einzigartige Kern-

stück »Transformation einer Wolke«, rechts oben im Bild, teils mit

Hilfe von Robotertechnik, teils von Künstlerhand entstanden. »Die

Robotik ist eine faszinierende Welt, die dem Künstler hilft, Formen

aus einem Steinblock zu befreien und ihm damit schwere körper-

liche Arbeit abnimmt. Unser Forschungsziel ist es, der Bildhauerei

in Europa die Möglichkeiten der Robotik zu eröffnen und so die

Welt steinerner Bildnisse zu bereichern«, so Surdilovic.

Weitere Informationen finden Sie hier: www.hephestosproject.eu


Brasilien zu Gast in Berlin

Fraunhofer IPK unterstützt Ausbau der brasilianischen Forschungslandschaft

Das Fraunhofer IPK begrüßte am 25. und 26. April eine Delegation

des brasilianischen Nationalen Dienstes für industrielle Ausbildung

(SENAI) in Berlin. Bereits seit Juni 2012 arbeitet das Fraunhofer IPK

mit SENAI zusammen. Durch diese Kooperation sollen demnächst

23 Forschungseinrichtungen in Brasilien entstehen. Die Experten

von Fraunhofer IPK und SENAI haben im letzten Jahr für die erste

Projektphase Businesspläne für acht der sogenannten Innovations-

institute aufgestellt. Dabei orientierten sie sich an globalen Best

Practice-Beispielen im Bereich angewandter Forschung. Bei dem

Besuch im April konnten sich nun 16 regionale und nationale SENAI-

Vertreter ein genaueres Bild von diesen Plänen machen, sie disku-

tieren und eigene Vorschläge für die Gestaltung der brasilianischen

Forschungslandschaft einbringen. Aktuell entwickeln Fraunhofer

IPK und SENAI Businesspläne für elf weitere Innovationsinstitute.

Daneben sollen in dieser zweiten Phase des Projekts ein Konzept für

die zentrale Verwaltung der SENAI-Institute auf nationaler Ebene

und ein Evaluationssystem geplant werden.

Ihr Ansprechpartner

Dr. Holger Kohl

Telefon: +49 30 39006-168

[email protected]

Beim 20. Innovationstag des Bundeswirtschaftsministeriums am

16. Mai stellten das Fraunhofer IPK und die Firma Gross Wassertechnik

ihr Kooperationsprojekt »Entwicklung einer Deionisiereinheit« vor.

In Anwesenheit von Vertretern aus Politik, Wissenschaft und Wirt-

schaft demonstrierten Tassilo-Maria Schimmelpfennig (IPK), Bernward

Groß (Gross Wassertechnik) und der Bundestagsabgeordnete Prof.

Erich Schweickert die Funktionsweise des Gerätes. Die mobile Deio-

nisiereinheit GW-RD5 bringt es zu Hochleistungen bei der Wasser-

entsalzung. Das aufbereitete Wasser weist mit unter 1 µS/cm eine

extrem geringe Leitfähigkeit auf. Es wird unter anderem für das

Funkenerodieren verwendet, bei dem zur Wärmeableitung und zum

Entfernen von Abtragpartikeln ständig Öl oder deionisiertes Wasser

zu- und abgeführt wird. Da die Spülung mit H2O hierbei die ressour-

censchonendere Variante darstellt, trägt die Erfindung auch zum

Umweltschutz bei. »Unser Ziel war es, die Funkenerosion sauberer

und präziser zu gestalten«, so Schimmelpfennig. In Anlehnung an

sein Aussehen und seine Leistungsfähigkeit wird GW-RD5 übrigens

von seinen Erfindern liebevoll »Blauer Blitz« genannt.

»Blauer Blitz« für grüne Fertigung

IPK-Technologie beim Innovationstag des Wirtschaftsministeriums

Ihr Ansprechpartner

Tassilo-Maria Schimmelpfennig

Telefon: +49 30 39006-416

[email protected]

Groß, Schimmelpfennig, MdB Prof. Schweickert (v.l.n.r.) und der »Blaue Blitz«

Dr. Kohl begrüßte die SENAI-Delegierten am IPK.

FUTUR 2/2013 31

Was muss sich in Gesellschaft, Wirtschaft und Politik ändern, damit

mehr Frauen in Spitzenpositionen gelangen? Um Antworten auf

diese Frage zu diskutieren, hatte Bundeskanzlerin Angela Merkel

am 7. Mai 2013 zur Konferenz »Frauen in Führungspositionen«

im Bundeskanzleramt geladen. 75 weibliche Führungskräfte aus

Unternehmen, Wissenschaft, Medien, Verwaltung und Kulturbe-

trieben sowie 30 Nachwuchswissenschaftlerinnen, überwiegend

aus den MINT-Fächern, waren gekommen. Zu den Gästen gehörte

auch Wissenschaftlerin Kamilla König-Urban vom Fraunhofer IPK.

Nach einer Begrüßung durch die Bundeskanzlerin standen individu-

elle und strukturelle Bedingungen beruflichen Erfolgs von Frauen

im Zentrum der Gespräche. In den drei Themenblöcken persönliche

Erfahrungen, Empfehlungen für künftiges Handeln und Netzwerke

entwickelte sich ein offener und zu Weilen auch humorvoller

Erfahrungsaustausch.

Für Kamilla König-Urban, wissenschaftliche Mitarbeiterin im

Geschäftsfeld Produktionssysteme am Fraunhofer IPK, hat sich nie

die Frage gestellt, ob sie Maschinenbauerin wird oder nicht. Die

gebürtige Polin ist familiär vorgeprägt: Sowohl Mutter als auch

Frauen in Führungspositionen

Doktorandin von Fraunhofer IPK zu Gast bei Angela Merkel


Kamilla König-Urban

Telefon: +49 30 39006-148

[email protected]

Vater sind Ingenieure. »In Deutschland sind weibliche Ingenieure,

weibliche Techniker nicht sichtbar im täglichen Leben. Wir brau-

chen sichtbare Vorbilder.« forderte die Fraunhofer-Mitarbeiterin

deshalb im Kanzleramt.

Die Fraunhofer-Gesellschaft fördert seit Jahren besonders auch

den weiblichen Forschernachwuchs, u. a. mit einem Doktorandin-

nenprogramm. Dafür wählt sie jedes Jahr zwölf Frauen aus, deren

Promotion sie finanziell unterstützt. König-Urban ist seit 2009 eine

von ihnen. »Auch das Mentoring-Angebot und die Fortbildungs-

maßnahmen, die uns im Rahmen des Doktorandinnen-Programms

zur Verfügung stehen, kommen mir wirklich zugute,« freut sich die

Ingenieurin. Nach ihrer Promotion möchte Kamilla König-Urban in

die Turbinenbranche wechseln. Dass sie dabei eine Führungsposi-

tion mit personeller und finanzieller Verantwortung anstrebt, ist

für die junge Frau selbstverständlich.

Gruppenbild mit Kanzlerin, 3. von rechts Kamilla König-Urban vom Fraunhofer IPK


»Defizite heute – Potenziale morgen«

Studie kollaborative Produktentwicklung und digitale Werkzeuge

Das Fraunhofer IPK, CONTACT Software und der Verein Deutscher

Ingenieure (VDI) haben gemeinsam eine umfassende Studie zur kol-

laborativen Produktentwicklung durchgeführt. An der Studie haben

mehr als 1.400 Produktentwickler, Projektleiter und Führungskräfte

aus den Bereichen FuE sowie IT und Prozesse teilgenommen.

Die Studie zeigt, wie Ingenieure ihre heutige berufliche Situation

wahrnehmen, was vorrangige Anforderungen und Problemstellun-

gen in der Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen und Unterneh-

men sind und wo digitale Werkzeuge eine bessere Unterstützung

als bisher leisten müssen. Die Ergebnisse sind in vier Themenfeldern

aufgearbeitet: Arbeitssituation, Kollaborationsprozesse, Werk-

zeugeinsatz und Zukunftsideen. Die Auswertung in Bezug auf die

IT-Unterstützung erfolgt in den Bereichen Informationslogistik, Pro-

zessmanagement, Produktdaten- und Product-Lifecycle-Manage-

ment (PDM/PLM) sowie Nutzung neuer Medien in der Produktent-

wicklung. Weitere Informationen sowie Bestellmöglichkeiten unter

www.ipk.fraunhofer.de.

VDI ZRE Publikationen: Studien

Analyse von Potenzialen der Material- und Energieeffizienz in ausgewählten Branchen der Metall verarbeitenden Industrie

Juni 2013

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Haygazun Hayka

Telefon: +49 30 39006-221

[email protected]

Studie: »Wo sparen?«

Analyse von Potenzialen der Material- und Energieeffizienz

Angesichts der Verfünffachung von Preisen einiger Metalle und der

Verdreifachung von Energiepreisen in den letzten Jahren stellt die

Erhöhung der Ressourcenproduktivität in der metallverarbeitenden

Industrie einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor dar. Ziel der

Untersuchung ist es, Potenziale der Material- und Energieeffizienz

für ausgewählte Branchen der metallverarbeitenden Industrie abzu-

schätzen. Finanziert wurde die Studie aus Mitteln der Nationalen

Klimaschutzinitiative des Bundesumweltministeriums.

Im Ergebnis der Hochrechnung über die drei betrachte-

ten Branchen konnten im Bereich Material Einsparpotenzi-

ale von zwei bis sechs Prozent pro Jahr ausgewiesen werden.

Dies entspricht einem Geldwert von 763 bis 2.364 Millionen

Euro im Jahr 2012. Im Bereich Energie wurden Einsparpotenzi-

ale über alle Branchen in Höhe von fünf bis 14 Prozent ermit-

telt, was eine Ersparnis von 96 bis 280 Millionen Euro ausmacht.

Für weitere Informationen können Sie sich außerdem an

[email protected] vom VDI Zentrum Ressourceneffizienz wenden.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Soner Emec

Telefon: +49 30 34122852

[email protected]

FUTUR 2/2013 33

Vor dem Hintergrund des wachsenden Kostendrucks in der Pro-

duktion und eines zunehmenden Anteils erneuerbarer Energien an

der Gesamtenergieversorgung erlangen Effizienz und Flexibilität im

Energieeinsatz zunehmend Bedeutung für produzierende Unter-

nehmen. Energiemanagementsysteme gelten seitens des Gesetzge-

bers als geeignetes Instrument, um vorhandene Einsparpotenziale

zu erkennen und zu heben. Das Fraunhofer IPK hat deshalb über

84.000 Geschäftsführer produzierender Unternehmen Deutsch-

lands gebeten an einer Studie teilzunehmen.

Die Studie »Betriebliches Energiemanagement in produzierenden

Unternehmen Deutschlands 2013« gewährt Einblicke in die Art

und Weise, wie Energiemanagementsysteme aktuell angewendet

»Betriebliches Energiemangement 2013«

Studie zum nachhaltigen Einsatz von Energie und Ressourcen

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R P R O D U K T I O N S A N L A G E N U N D K O N S T R U K T I O N S T E C H N I K I P K

STUDIE »BETRIEBLICHES ENERGIEMANAGEMENT

IN PRODUZIERENDEN UNTERNEHMEN DEUTSCHLANDS 2013«

R. JOCHEM, P. KARCHER, M. SIEMER

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Markus Siemer

Telefon: +49 30 39006-248

[email protected]

werden und soll auf Handlungsfelder für Entscheidungsträger aus

Wirtschaft und Politik hinweisen. Eine Zusammenfassung der Stu-

die sowie Bestellmöglichkeiten gibt es unter www.energiemanage-

ment.ipk.fraunhofer.de.

Vom 20. bis 23. November präsentiert sich das Geschäftsfeld Medi-

zintechnik des Fraunhofer IPK auf dem Gemeinschaftsstand der

Fraunhofer-Gesellschaft auf der MEDICA. Dabei demonstrieren wir,

mit welchen Kompetenzen auf dem Gebiet moderner medizinischer

Bildgebungs- und Visualisierungsverfahren wir helfen können, Ope-

rationen sicherer und effizienter zu gestalten.

Dreh- und Angelpunkt unserer Präsentation ist das Projekt ORBIT,

das bereits in den vergangenen Jahren auf der MEDICA zu sehen

war. Anders als in den Vorjahren dient uns ORBIT 2013 jedoch vor

allem als Aufhänger, um das breite Spektrum unseres Know-hows

im Bereich Technologien für die bildgestützte Chirurgie darzustellen.

Diese erstrecken sich von Robotik-Systemen und Kalibriermethoden

Medica 2013

Technologien für die bildgestützte Chirurgie


Katharina Strohmeier

Telefon: +49 30 39006-140

[email protected]

Großer Andrang beim ORBIT-Stand auf der MEDICA 2012

über die Rekonstruktion und Darstellung von 3D-Bilddaten bis hin

zu klinischen Navigationslösungen. Zudem führen wir klinische

Evaluierungen von Prototypen in enger Zusammenarbeit mit Medi-

zinern der Berliner Charité durch.

Die MEDICA ist die größte Fachmesse der Medizinbranche weltweit.

2012 sahen über 130 000 Fachbesucher aus Deutschland, Europa und

allen Teilen der Welt die Exponate von 4.554 Ausstellern aus 64 Natio-

nen. Besuchen Sie uns in Halle 10, Stand F05 – wir freuen uns auf Sie.

Ereignisse und Termine

Wissenschaft »on air«

IPK-Experten zu Gast bei »Treffpunkt Wissenswerte«

Gleich zwei Mal innerhalb gut eines Monats war das Fraunhofer

IPK in der Radiosendung »Treffpunkt Wissenswerte« vertreten. Am

5. Mai strahlte das Inforadio des rbb eine Sendung mit dem Thema

»Ich drucke mir ein Auto…« aus. In der Podiumsdiskussion erör-

terte Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann zusammen mit anderen

Experten die Möglichkeiten und Grenzen von Rapid Prototyping,

LaserCutting & Co. Im Gespräch spannten sie einen thematisch

weiten Bogen von der Fertigung medizinischer Implantate bis hin

zur Möglichkeit der 3D-Drucktechnik für zu Hause. Einen Monat

Drei schnelle IPKler: Nikolaus Wintrich, Pavlo Lypovka und Felix Ledwig (v.l.n.r.)

Prof. Eckart Uhlmann (2.v.r.) erläutert im rbb die Potenziale von Rapid Prototyping, Dr. Bertram Nickolay (2.v.r.) sprach über die virtuelle Rekonstruktion von zerrissenen, geschredderten und anderweitig beschädigten Dokumenten.

später, am 9. Juni, war Dr. Bertram Nickolay bei »Treffpunkt Wis-

senswerte« zu Gast. Unter dem Motto »Wenn der Dinosaurier zum

Leben erwacht« war der Leiter der Abteilung Sicherheitstechnik

am IPK als Experte für die virtuelle Rekonstruktion musealer Aus-

stellungsstücke eingeladen. Mithilfe der Fraunhofer-Technologie

werden u. a. beschädigte ägyptische Papyri wieder zusammenge-

setzt. Im Verlauf der Diskussion stellte Nickolay in Aussicht, dass in

Zukunft auch dreidimensionale Objekte wie Tontafeln mit einer ähn-

lichen Software analysiert und zusammengesetzt werden könnten.

34

Beim diesjährigen Berliner Firmenlauf konnte Fraunhofer wieder

punkten: Bereits zum dritten Mal in Folge errangen die »Fast Run-

nin‘ Scientists« den zweiten Platz in der Mannschaftswertung. Mit

Pavlo Lypovka, Felix Ledwig und Nikolaus Wintrich liefen gleich drei

Fraunhofer IPK-Mitarbeiter die etwa sechs Kilometer lange Strecke

in unter 53 Minuten. Damit kamen sie weniger als eine Minute nach

der Siegermannschaft ins Ziel. Insgesamt gingen bei dem Rennen

Ende Mai 180 Fraunhofer-Mitarbeiter unter dem Team-Namen »Fast

Runnin‘ Scientists« an den Start. Die sportlichen Wissenschaftler

bildeten damit die zweitgrößte Mannschaft beim 12. Berliner Fir-

menlauf. Mehr Läufer schickte nur die Freie Universität ins Rennen.

Neben dem Fraunhofer IPK waren die Berliner Institute IZM, HHI

und FOKUS sowie das Brandenburger IBMT Teil des Teams.

Schnell, schneller, Fraunhofer IPK

»Fast Runnin‘ Scientists« beim Berliner Firmenlauf auf dem Siegertreppchen


Heike Krieger

Telefon: +49 30 39006-103

[email protected]

FUTUR 2/2013 35

TermineMehr Können – Veranstaltungen 2013

17. September 2013 Seminar: Strategisches und operatives Wissensmanagement

23. – 24. September 2013 Seminar: Kennzahlen im Qualitätsmanagement

23. – 25. September 2013 11th Global Conference on Sustainable Manufacturing

25. – 26. September 2013 PTK 2013: Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

22. – 23. Oktober 2013 Seminar: Einsteigerkurs Geschäftsprozessmanagement

22. – 24. Oktober 2013 parts2clean

01. November 2013 Technologietag Produktionssysteme

08. November 2013 Seminar: Qualitätsmethoden kompakt

12. – 13. November 2013 Seminar: CO2 als Strahl- und Reinigungsmedium

14. November 2013 Industriearbeitskreis: Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe

15. November 2013 Workshop: Plug-In VR

18. November 2013 Seminar: Requirements Engineering für ein besseres Innovationsmanagement

21. November 2013 3. Berliner Requirements Engineering Symposium

21. – 22. November 2013 Industriearbeitskreis: Trockeneisstrahlen

25. November 2013 Seminar: Best Practice Manager

13. Dezember 2013 Technologietag Medizintechnik

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter

www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

Wie können wir auch in Zukunft global und regional Produkte er-

folgreich entwickeln und herstellen? Welche Ressourcen benötigen

wir dafür? Wie können wir Wertschöpfung nachhaltig sicherstellen?

Die enge Verbindung von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung

bei der Gestaltung effizienter Fabriken aufzuzeigen, ist das Ziel des

XIV. Produktionstechnischen Kolloquiums PTK 2013.

Direkt im Anschluss an die 11th Global Conference on Sustainable

Manufacturing geben ExpertInnen aus Industrie und Wissenschaft

auf dem PTK 2013 Antworten auf diese Fragen. Sie stellen neue

Konzepte für den Umgang mit Wissen vor, präsentieren Werkzeuge

und Methoden, um Wissen in Wertschöpfung umzuwandeln, und

diskutieren Szenarien für die effiziente Fabrik der Zukunft. Neben

TIPP PTK 2013: Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

XIV. Internationales Produktionstechnisches Kolloquium, 25. – 26. September 2013 in Berlin

den Plenumsvorträgen wird in den drei Sessions »Technologie«,

»Informationstechnik« und »Management und Organisation« das

Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung

aus der Perspektive der jeweiligen Session-Schwerpunkte unter-

sucht. Darüber hinaus haben Sie Gelegenheit, im Versuchsfeld des

Produktionstechnischen Zentrums Einblick in das umfangreiche

Spektrum unserer Forschung und Lehre zu nehmen und auf dem

traditionellen Berliner Abend mit internationalen Akteuren ins Ge-

spräch zu kommen.

Weitere Informationen finden Sie hier:

www.effiziente-fabriken.de

Ja, ich nehme am PTK 2013 teil und zwar am: 25. September 2013 zum Beitrag von 350,– €26. September 2013 zum Beitrag von 450,– € 25. und 26. September 2013 zum Beitrag von 690,– €

Titel

Name * Vorname *

Firma / Institut *

Position

Abteilung

Straße / Postfach *

PLZ / Ort *

USt-IdNr. (außer Privatpersonen / Unternehmen ohne USt-IdNr.)

Bestellnr. (falls erforderlich)

Rechnungsadresse, falls abweichend

Telefon * Fax

E-Mail * * Daten erforderlich

Ich nehme an folgender Session am 26. September 2013 teil:

Session I Session II Session IIIIch nehme am Berliner Abend am 25. September 2013 teil.Ich nehme an der Gedenkveranstaltung am 26. September 2013 teil.

Datum, Unterschrift

Ich bin damit einverstanden, dass meine persönlichen Daten vom Ver- anstalter elektronisch gespeichert werden. Die Daten werden aus-schließlich zur Veranstaltungsorganisation von Fraunhofer IPK und IWF der TU Berlin genutzt. Des Weiteren stimme ich dem Abdruck meiner persönlichen Daten im Teilnehmerverzeichnis der Veranstaltung zu.

Bitte informieren Sie mich über weitere Angebote von Fraunhofer IPK und IWF per E-Mail, Post oder Telefax.

XIV. InternatIonales produktIonstechnIsches kolloquIum

25.–26. SEPTEMBER 2013

EFFIZIENTE FABRIKENWISSEN, WERKZEUGE, WERTSCHöPFUNG

PTK 2013

anmeldunG

A N T W O R T

PTK

2013

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Bitte Rückseite ausgefüllt zurücksenden oder

per Fax an +49 30 39006-392 schicken.

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Kurzprofil

Produktionstechnisches

Zentrum (PTZ) Berlin

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin

UnternehmensmanagementProf. Dr.-Ing. Kai MertinsTelefon +49 30 39006-233, [email protected]

Virtuelle Produktentstehung,Industrielle InformationstechnikProf. Dr.-Ing. Rainer StarkTelefon +49 30 [email protected]

Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen undFertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannTelefon +49 30 [email protected]

Füge- und Beschichtungstechnik (IPK)Prof. Dr.-Ing. Michael RethmeierTelefon +49 30 [email protected]

Füge- und Beschichtungstechnik (IWF)Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (komm.) Telefon +49 30 314-25415 [email protected]

Automatisierungstechnik,Industrielle AutomatisierungstechnikProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerTelefon +49 30 [email protected]

Montagetechnik und FabrikbetriebProf. Dr.-Ing. Günther SeligerTelefon +49 30 [email protected]

Qualitätsmanagement, QualitätswissenschaftProf. Dr.-Ing. Roland JochemTelefon +49 30 [email protected]

MedizintechnikProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveTelefon +49 30 [email protected]

Fraunhofer-Innovationscluster

Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) in Energie und VerkehrDipl.-Ing. (FH) Martin Bilz M.Sc.Telefon +49 30 [email protected]

Sichere IdentitätDipl.-Phys. Thorsten SyTelefon +49 30 [email protected]

Fraunhofer-Allianzen

AdvanCer HochleistungskeramikTiago Borsoi Klein M.Sc. Telefon +49 30 [email protected]

ReinigungstechnikDipl.-Ing. Martin BilzTelefon +49 30 [email protected]

VerkehrDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 [email protected]

Arbeitskreise

Werkzeugbeschichtungenund SchneidstoffeFiona Sammler, M.Eng.Sc.Telefon +49 30 [email protected]

KeramikbearbeitungDipl.-Ing. Florian HeitmüllerTelefon +49 30 [email protected]

TrockeneisstrahlenDipl.-Ing. Martin BilzTelefon +49 30 [email protected]

MikroproduktionstechnikDr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 [email protected]

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen)Dipl.-Ing. Christoph KönigTelefon +49 30 [email protected]

Kompetenzzentren

AnwendungszentrumMikroproduktionstechnik (AMP)Dr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 [email protected]

BenchmarkingDipl.-Wirt.-Ing. Oliver RiebartschTel.: +49 30 [email protected]

ElektromobilitätDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 [email protected]

Mehr Können – Veranstaltungen 2013Claudia EngelTelefon +49 30 [email protected]

Methods-Time MeasurementDipl.-Ing. Aleksandra PostawaTelefon +49 30 [email protected]

PDM/PLMDr.-Ing. Haygazun HaykaTelefon +49 30 [email protected]

ProzessmanagementDr.-Ing. Thomas KnotheTel.: +49 30 [email protected]

Rapid PrototypingDipl.-Ing. (FH) Kamilla König-UrbanTelefon +49 30 [email protected]

Simulation und FabrikplanungDr.-Ing. Sven GlinitzkiTel.: +49 30 [email protected]

Self-Organising Production (SOPRO)Dipl.-Ing. Eckhard HohwielerTelefon +49 30 [email protected]

Virtual Reality Solution Center (VRSC)Dr.-Ing. Johann Habakuk IsraelTelefon +49 30 [email protected]

WissensmanagementDr.-Ing. Dipl.-Psych. Ina KohlTelefon +49 30 [email protected]

Dr.-Ing. Markus WillTelefon +49 30 [email protected]

Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP)Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 [email protected]

Das Produktionstechnische Zentrum

PTZ Berlin umfasst das Institut für

Werkzeugmaschinen und Fabrik-

betrieb IWF der Technischen Univer-

sität Berlin und das Fraunhofer-Insti-

tut für Produktionsanlagen und Kons-

truktionstechnik IPK.

Im PTZ werden Methoden und Techno-

logien für das Management, die Pro-

duktentwicklung, den Produktions-

prozess und die Gestaltung indus-

trieller Fabrikbetriebe erarbeitet. Zu-

dem erschließen wir auf Grundlage

unseres fundierten Know-hows neue

Anwendungen in zukunftsträchtigen

Gebieten wie der Sicherheits-, Ver-

kehrs- und Medizin technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eige-

nen Beiträgen zur anwendungs orientierten

Grundlagenforschung neue Technologien

in enger Zusammenarbeit mit der Wirt-

schaft zu entwickeln. Das PTZ überführt

die im Rahmen von Forschungsprojek-

ten erzielten Basisinnova tionen gemein-

sam mit Industriepartnern in funktions-

fähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der

Produktidee über die Produktentwicklung

und die Fertigung bis hin zur Wiederver-

wertung 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.

Futur 2/2013: Effiziente Fabriken

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