KMU-innovativ – Innovationen für die Produktion von morgen · eines der spezifischen Ziele von...

KMU-innovativ – Innovationen für die Produktion von morgenProjektporträts der 2. Auswahlrunde mit Laufzeit 2016 bis 2019

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort 2

KMU-innovativ – schnell und einfach 4

Kooperationen zweier produzierender Unternehmen 6

Neue Fertigungsprozesse für individualisierte Crimpwerkzeuge (3DCRIMP) .........................................................6

Effizienz durch Pulsation (ESPRI) .....................................................................................................................................8

Magnetisch genauer positionieren (GePos) .................................................................................................................. 10

Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit (LHyCon) ..................................................................................... 12

Passende Karosseriebaugruppen in kürzester Zeit (VeHeKa) ................................................................................... 14

Kooperationen mehrerer produzierender Unternehmen 16

Beschichtungen im Produktionsprozess kontrollieren (DSALIPS) .......................................................................... 16

Große Chancen für kleine und mittelständische Unternehmen (GanPS40) .......................................................... 18

Direkter 3D-Druck von mikroelektronischen Bauteilen (IDEA2) ............................................................................ 20

Lebensdauer hydraulischer Öle verlängern (OSA4ConSens) .................................................................................... 22

Prozessoptimierung durch dynamische Anpassung der Werkzeuglänge (Pinocchio) ......................................... 24

Alles Formsache (ProForm) ............................................................................................................................................. 26

Dynamische Kundenanforderungen durch zukunftsrobuste Produktstrukturen (ProRobuSt) ......................... 28

KMU-innovativ – Einstiegsmodul 30

KMU-innovativ-Marktplatz 32

Impressum 33

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Vorwort Der ausgeprägte deutsche Mittelstand ist einer der wichtigsten Konjunktur-, Produk-tivitäts- und Innovationsmotoren Deutschlands. Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) schaffen 83 Prozent der betrieblichen Ausbildungsplätze und beschäftigen rund 16 Millio nen Menschen. Die mehrheitlich familiengeführten Unternehmen können meist besser langfristige Innovationstrategien verfolgen als große Kapital-gesellschaften. Mit ihren häufig auf Nischenmärkte ausgerichteten Produkten agie-ren sie dadurch global äußerst erfolgreich und stellen zahlreiche Weltmarktführer.

Diese Spitzenposition kann nur durch ständige Anstrengungen in Forschung und Entwicklung gehalten werden. Dadurch können KMU ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken und weiteres Wachstum erzielen. Eine effiziente Produktion und innovative Produkte sind hierfür der Schlüssel.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt mit der Förderinitiative KMU-innovativ kleine und mittlere Unternehmen in wichtigen Zukunfts bereichen wie der Produktion. Diese Initiative ist ein wesentlicher Bestand-teil unseres Zehn-Punkte-Programms „Vorfahrt für den Mittelstand“, mit dem wir unsere Unter stützung in den kommenden Jahren noch weiter ausbauen werden.

Das BMBF hat den Zugang zur Förderung für KMU deutlich vereinfacht und die Ver fahren beschleunigt. So werden die zehnseitigen Projektskizzen innerhalb von zwei Monaten begutachtet, und die Projekte können in der Regel bereits sechs Monate nach dem Einreichungsstichtag starten.

Mit den Projektporträts bieten wir Ihnen einen Überblick über aktuell geförder-te KMU-innovativ-Projekte aus der Produktionsforschung. Sie zeigen das breite thematische Spektrum sowie die unterschiedlichen Herangehensweisen, sei es als Eigenforschung oder in der Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen, auf. Wir möchten damit kleine und mittlere Unternehmen auch dazu motivieren, eigene innovative Ideen möglicherweise im Rahmen eines KMU-innovativ-Projek-tes zum Durchbruch zu verhelfen.

Ihr Bundesministerium für Bildung und Forschung

4 KMU-INNOVATIV – INNOVATIONEN FÜR DIE PRODUKTION VON MORGEN

Unterstützt werden themenübergreifend Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die auf folgende An-wendungsfelder bzw. Branchen ausgerichtet sind: Grundstoffindustrie, Maschinen- und Anlagenbau, Fahrzeugbau, Elektro- und Informationstechnik, Medizin-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, Optik, Dienstleistung und andere Bereiche der gewerblichen Wirtschaft. Beispielhaft werden folgende Themen beziehungsweise Fragestellungen miteinbezogen:

� Neue Produkte, Maschinen und Anlagen für die industrielle Produktion

� Neue Fertigungstechnologien und Prozessketten � Digitalisierung und Virtualisierung von Produk-

tionssystemen � Effizientere Nutzung von Rohstoffen und Energie

in Produktionstechnologien und bei Ausrüstungen � Organisation und Industrialisierung produktions-

naher Dienstleistungen � Erhöhung der Kompetenzen und Qualifikationen

der Mitarbeiter

VerfahrenIm Rahmen von KMU-innovativ gestaltet das BMBF den Zugang zu Fördermöglichkeiten so einfach wie möglich. Die folgenden sechs Schritte führen von Ihrer Idee zur Umsetzung des Forschungsvorhabens:1. Sie kontaktieren den Lotsendienst KMU-innovativ

bei der Förderberatung „Forschung und Innovation“.2. Sie reichen die Ideenskizze ihres Projektes zu einem

der beiden Stichtage (15. April und 15. Oktober) ein.3. Ihre Skizze wird innerhalb von zwei Monaten begut-

achtet.4. Wenn Ihre Skizze positiv begutachtet wurde, stellen

Sie einen Förderantrag.5. Über Ihren Antrag wird innerhalb von zwei Mona-

ten entschieden.6. Sie verwirklichen mit KMU-innovativ Ihr For-

schungsvorhaben.

Vorfahrt für Spitzenforschung im MittelstandEin wichtiger Innovationsmotor ist die enge Vernet-zung zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Deren Zusammenarbeit zu stärken und Abläufe zu straffen, ist eines der spezifischen Ziele von KMU-innovativ. Gerade KMU, die in der Regel wenig eigenes Forschungsperso-nal haben, sind auf den wissenschaftlichen Input von außen angewiesen.

Mit der Fördermaßnahme KMU-innovativ bekommen KMU ein Instrument an die Hand, das durch seine the-menoffene Gestaltung und kurze Bearbeitungsdauer die Innovationskraft kleiner und mittlerer Produktions-unternehmen in Deutschland nachhaltig stärkt.

Bisherige ErfolgsbilanzIm Programm „Forschung für die Produktion von morgen“ starteten im Zeitraum 2007 bis 2015 circa 220 KMU-innovativ-Projekte erfolgreich. Im Pro-gramm „Innovationen für die Produktion, Dienstleis-tung und Arbeit von morgen“ laufen aktuell 30 KMU-innovativ-Projekte. Ausschlaggebend für die Förderung waren unter anderem die Kriterien Exzellenz der Idee und Verwertung der Ergebnisse.

Ziele und Anwendungspotenziale der Projekte und weiter gehende Informationen sind unter www. produktionsforschung.de/kmu-innovativ zu finden.

Gegenstand der FörderungGefördert werden risikoreiche industrielle Forschungs-vorhaben und vorwettbewerbliche Entwicklungsvor-haben, die technologieübergreifend und anwendungs-bezogen sind. Die FuE-Vorhaben müssen dem Bereich der Produktionssysteme und -technologien zuzuord-nen und für die Positionierung des Unternehmens am Markt von Bedeutung sein.

KMU-innovativ – schnell und einfach

Produktion und produktionsnahe Dienstleistungen erzielen einen signifikanten Anteil der gesamten Wirtschaftsleistung in Deutschland. Forschung, Entwicklung und Qualifizierung nehmen dabei eine Schlüsselrolle ein. Wird heute in diese Bereiche investiert, führt dies zu neuen Arbeitsplätzen und zu einem sicheren Lebensstandard in der Zukunft. Besondere Bedeutung haben hier kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Im Rahmen der HightechStrategie 2020 verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit der Fördermaßnahme „KMUinnovativ: Produktionsforschung“ das Ziel, das Innovationspotenzial kleiner und mittlerer Unternehmen zu stärken. Die Initiative ist breit gefächert und Teil des Programms „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“.

5KMU-INNOVATIV – SCHNELL UND EINFACH

FörderkriterienWichtige Kriterien für eine positive Förderentschei-dung sind Exzellenz der Idee, Innovationsgrad, Qualifi-kation der Partner, Verwertung der Ergebnisse und die Bedeutung des Beitrags zur Lösung aktueller gesell-schaftlich relevanter Fragestellungen.

Die Bewertungskriterien im Detail können Sie den För-derrichtlinien zu KMU-innovativ unter www.produk-tionsforschung.de entnehmen. Eingereichte Projekt-vorschläge stehen untereinander im Wettbewerb.

Endpolitur der Rotoren vor Einbau in die Blutpumpe

Bundesministerium für Bildung und ForschungReferat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der ArbeitHerr Dr. Helmut BossyE-Mail: [email protected]

Förderberatung ,,Forschung und Innovation“ des Bundes Lotsendienst für UnternehmenTel.: 0800 2623-009 (kostenfrei)E-Mail: [email protected]

Projektträger Karlsruhe (PTKA) Produktion, Dienstleistung und ArbeitKarlsruher Institut für Technologie (KIT)Herr Dipl.-Ing. Edwin SteinebrunnerPostfach 3640, 76021 KarlsruheTel.: 0721 608-26567E-Mail: edwin.steinebrunner@kit.eduwww.produktion-dienstleistung-arbeit.de

Weitere Informationen


Aufgaben und ZieleIm KMU-innovativ-Projekt 3DCRIMP wird die ge samte Prozesskette für die Crimpwerkzeuge analysiert. Ziel ist es, die Prozesskette durch den Einsatz von additiven Fertigungsverfahren zu verkürzen und so die Durch-laufzeit von Kleinserien und Einzelstücken signifikant zu verkürzen.

Technologie und MethodikUm dieses Ziel zu erreichen, wird eine neue Prozessket-te zur additiven Fertigung in der Wertschöpfungskette unternehmensübergreifend entwickelt und erprobt. Dafür wird die bestehende Produktionskette und das Produktspektrum analysiert sowie eine neue Konstruk-tionsmethodik erarbeitet, um die Vorteile der additiven Fertigung in vollem Umfang ausnutzen zu können. Auch die Softwarestruktur zur Produktionsvorberei-tung wird grundlegend neu entwickelt, um eine einfa-che Nachbearbeitung von additiv gefertigten Bauteilen zu ermöglichen. Neben der verkürzten Produktionszeit bietet die neu entstandene Produktionskette auch neue Gestaltungsmöglichkeiten für Crimpwerkzeuge. Um

In den nächsten Jahren wird die Anwendung der Elektro nik in vielen Technologiebereichen, insbesondere auch unter dem Aspekt Industrie 4.0, sehr stark zuneh-men. Neben den jungen Technologiebereichen, wie Photovoltaik und Elektromobilität, wird auch der Ein-satz der Elektronik in der Automobil- und Luftfahrtin-dustrie, insbesondere mit neuen Leiterwerkstoffen und neuen Leitungskonzepten, stark ansteigen. Steckver-bindungen von Kabeln werden mit der Crimptechnik hergestellt. Dabei werden der Stecker und die Kabel-litzen durch einen Umformprozess miteinander sicher verpresst. Für neue Anwendungsfälle müssen eine große Anzahl unterschiedlicher Versuchswerk zeuge und Crimpeinsätze häufig als Prototypen gefertigt werden. Diese Crimpwerkzeugeinsätze werden bisher in sehr zeit- und kostenaufwendigen, klassischen Ver-fahren wie Stanzen, Fräsen, Schleifen, Drahterodieren, Nachbearbeitung usw. mit einem hohen manuellen Aufwand hergestellt. Um die Kundenanforderungen nach schnellen und kostengünstigen Prototypen für Crimpwerkzeugeinsätze erfüllen zu können, müssen neue Produktionsmethoden entwickelt werden.

Kooperationen zweier produzierender UnternehmenNeue Fertigungsprozesse für individualisierte Crimpwerkzeuge (3DCRIMP)

Schematische Darstellung eines Leitercrimps mit Isolationscrimp und Dichtung

7KOOPERATIONEN ZWEIER PRODUZIERENDER UNTERNEHMEN

dieses Potenzial zu nutzen, werden im Projekt abschlie-ßend zukunftsorientierte Ansätze für neue Crimp-technologien analysiert, entwickelt und als Vorlage für Prototypen prototypisch gefertigt.

Anwendung und ErgebnisseBei erfolgreicher Umsetzung ist geplant, eine Durch-laufzeit von wenigen Tagen von der Entwicklung bis zur Auslieferung von Prototypen und Kleinserien zu erreichen. Dadurch wird es möglich sein, wiederkeh-rende Anforderungen des Marktes bezogen auf eine kurzfristige und kostengünstige Herstellung, insbeson-dere von Prototypen, für viele Neuentwicklungen von Verbindungssteckern zu bedienen. Von Kunden häufig gewünschte kurzfristige Veränderungen von Proto-typen und einzelnen Versuchswerkzeugen können damit ebenfalls erfüllt werden. Eine Erweiterung der Entwicklungsergebnisse für weitere Anwendungsfälle, wie beispielsweise im Apparate- und Gerätebau, wird anschließend angestrebt.

Projektpartner und aufgaben

� WEZAG Gesellschaft mit beschränkter Haftung Werkzeugfabrik, StadtallendorfHersteller von Crimpwerkzeugen: Entwicklung und Realisierung der Herstellungsprozesse für Crimp-werkzeuge unter Einsatz der additiven Fertigungs-technologie

� TU Darmstadt, Institut für Produktionsmanage-ment, Technologie und Werkzeugmaschinen, PTW, DarmstadtForschungseinrichtung: Entwicklung eines Ge-samtmodells für die Einführung von additiven Fertigungs systemen

Projekt Additive Fertigungsprozesse für Crimpwerkzeuge (3DCRIMP)

Koordination WEZAG Gesellschaft mit beschränkter Haftung Werkzeugfabrik Herr Dipl.-Ing. Thomas Glockseisen Wittigstraße 835260 Stadtallendorf Tel.: 064 28704-118 E-Mail: [email protected]

Projektvolumen 644 Tsd. Euro (davon 400 Tsd. Euro BMBF-Förderung)

Projektlaufzeit 01.12.2016 bis 30.11.2018

Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/3dcrimp

Programm Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen

BMBFReferat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit

Projektträger Projektträger Karlsruhe (PTKA)

Ansprechpartner Frau Dipl.-Wi.-Ing. Heike MenzelTel.: 0351 463-31479E-Mail: [email protected]

Klassische Crimpzange im Service


Ein entscheidendes Qualitätsmerkmal technischer Bauteile ist die Sauberkeit der Oberflächen. Mangel-haft gereinigte Bauteile gefährden die Funktionalität und Zuverlässigkeit von Maschinen und Anlagen. Aus diesem Grund dienen industrielle Spritzreinigungs-anlagen zur rückstandslosen Entfernung von Ferti-gungsrückständen und Hilfsstoffen aus Vorprozessen, wie z. B. Kühlschmierstoffe, Ziehöle und Metallspäne. Dabei besteht kundenseitig die Forderung nach immer kürzeren Reinigungszeiten und erhöhter Flexibilität bei tendenziell wachsenden Qualitätsanforderungen. Zur Effizienzsteigerung der bisherigen Reinigungs-anlagen mit kontinuierlichem Spritzstrahlen bieten pulsierende Spritz- und Sprühsysteme großes Poten-zial. Zusätzlich kann durch einen modularen Aufbau von Einkammer-Spritzreinigungsanlagen schnell auf Material- und Formatänderungen der Bauteile reagiert werden, sodass sich Umrüstzeiten verringern.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts ESPRI ist das Auf-zeigen und Anwenden von innovativen Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung von Spritzreinigungsanlagen für die industrielle Bauteilreinigung. Die Umsetzung erfolgt hierbei in einer Demonstrator-Versuchsanlage mit hoher Flexibilität und einem pulsierenden Spritz-reinigungssystem.

Technologie und MethodikEs wird eine Versuchsanlage konzipiert, in der die Anwendung pulsierender Spritz- und Spülsysteme möglich ist. Dabei wird insbesondere auf eine mo-dulare Gestaltung der Spritzreinigungsanlage Wert gelegt. Teilfunktionen, wie z. B. die Positionierung und Ausrichtung der Düsen sowie der Einsatz eines Schwallreinigers, können so auf verschiedene Bauteil-geometrien optimal angepasst werden. Ein Hauptbe-

Effizienz durch Pulsation (ESPRI)

Einkammer-Spritzreinigungsanlage


standteil der Entwicklung ist die Konzeptionierung des innovativen Pulsationserregers zur Erzeugung diskontinuierlicher Spritzstrahlen. Dazu werden Kenntnisse über motorbetriebene Membranpumpen, dynamische Fluidiksysteme und Ventilschaltungen herangezogen, um eine Vorzugsvariante zu ermitteln. Angestrebt ist eine Pulsationsfrequenz des Sprüh-strahls von 20 bis 80 Hertz, da dieser Frequenzbereich in Fachkreisen für die geplanten Anwendungsfälle als geeignet angesehen wird. Der positive Effekt der Pulsation ist mit dem Druckwechsel im Auftreffbe-reich des Spritzstrahls zu erklären. Die Folge ist eine erhöhte mechanische Wirkung des Reinigungsfluides, wodurch die Verschmutzungen effektiver vom zu reinigenden Objekt entfernt werden.

Anwendung und ErgebnisseBei erfolgreicher Umsetzung werden die gewonnenen technologischen Erkenntnisse zur Optimierung zu-künftiger Bauteilreinigungsanlagen angewendet. Dabei wird eine Reduzierung der Gesamtreinigungszeit um mindestens 25 Prozent erwartet. Die Fokussierung liegt dabei auf der Reinigung von Bauteilen aus der Auto-mobil- und Luftfahrtindustrie, wodurch ein wirtschaft-lich interessanter Anwendungsfall gegeben ist.


� Georg Render GmbH, Bad SalzuflenHersteller von Reinigungsanlagen: Entwicklung der innovativen Reinigungsanlage inklusive innovativer Teilkomponenten

� Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, IVV (Außenstelle für Verarbeitungs-maschinen und Verpackungstechnik), DresdenForschungseinrichtung: Konzeptionierung des pulsierenden Reinigungs- und Spülsystems sowie Verifizierung der Anlage

Projekt Entwicklung eines Demonstrators einer formatflexiblen und effizienten Reinigungsanlage mit pulsierendem Spritz und Spülsystem für die industrielle Bauteilreinigung (ESPRI)

Koordination Georg Render GmbHHerr Georg RenderSölterstraße 3132107 Bad SalzuflenTel.: 05208 6595E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/espri




Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Edwin SteinebrunnerTel.: 0721 608-24573E-Mail: [email protected]


Roboter müssen Positionen exakt anfahren, um Werk-stücke präzise bearbeiten zu können. Die dafür einge-setzten optischen Sensoren können nur in sauberer Umgebung berührungsfrei und hochgenau Linear- und Winkelpositionen exakt messen. Deshalb haben sich für schwierige Anwendungsfälle magnetische Mess-lösungen etabliert. Leider sind die heute verfügbaren magnetischen Messsysteme aber in punkto Mess-genauigkeit den optischen Systemen unterlegen. Auch in rauen Messumgebungen, wie z. B. in Werkzeug-maschinen oder beim Laserschneiden, werden ver-stärkt hochgenaue und preiswerte Messlösungen, die in diesen Umgebungsbedingungen funktionieren, benötigt. Damit kann die Anwendung der Magnet-messtechnik deutlich erweitert werden.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts GePos ist eine hoch-genaue magnetische Messlösung, die alle Vorteile der magnetischen mit der hohen Genauigkeit der opti-schen Messtechnik vereint. Dabei stehen vor allem die Genauigkeitssteigerung und die erheblich höhere Ro-bustheit der magnetischen Lösungen im Vordergrund.

Technologie und MethodikSensoren, in denen sich der elektrische Widerstand durch ein externes Magnetfeld ändert, bezeichnet man als magnetoresistiv. In der angedachten Lösung kann ein derartiger Sensor mit der gleichen Lesetech-nik wie bei modernen Computerfestplatten einen mit magnetischer Tinte gedruckten Maßstab auslesen. Mit magnetischer Tinte lassen sich durch eine Kombina-tion von Drucken und magnetischem Codieren viel kleinere Unterteilungen auf dem Maßstab als bisher erzeugen. Dabei wird die Positionsinformation aus den magnetischen Eigenschaften der magnetischen Tinte abgeleitet. Es wird mithilfe der kleineren Struk-turgrößen eine höhere Messgenauigkeit erreicht. Im Projekt werden der Sensor und die zugehörige Aus-

wertung sowie die magnetische Tinte und die Maß-stabsherstellung entwickelt und prototypisch erprobt. Zur Validierung der Ergebnisse wird ein Prototyp die Funktion der magnetischen Messlösung mit gedruck-tem Maßstab nachweisen.

Magnetisch genauer positionieren (GePos)

In der Produktion: „Innenleben“ eines Encoders zur Erfassung von magnetischen Messdaten


Anwendung und ErgebnisseNach dem erfolgreichen Projektabschluss sind die be-teiligten Partner in der Lage, ein magnetisches Mess-system in die Verwertung zu bringen, das hinsichtlich der Mess genauigkeit mit optischen Systemen in Wettbewerb treten kann. Zusätzlich können Anwender die Vorteile magnetischer Messtechnik, wie zuverlässige Funktion in verschmutzter Umgebung und hoher Leseabstand, nutzen. Die zu erwartenden geringeren Investitions-kosten stellen für Endanwender einen weiteren Vorteil dar. Zusammen mit der aus der Magnetmesstechnik resultierenden Gestaltungsfreiheit lassen sich neue Au-tomatisierungskonzepte aufbauen, die mit den derzei-tigen Sensoren technisch nicht umsetzbar sind. In rauen Produktionsumgebungen wird die neue Lösung zu einer höheren Positionierungsgenauigkeit der Maschinen und zu einer besseren Prozesssicherheit beitragen.


� Bogen Electronic GmbH, BerlinHersteller von magnetischen Erzeugnissen: Ent-wicklung und Validierung der Gesamtlösung und der Anlagenrealisierung

� Octopus Fluids GmbH & Co. KG, DresdenHersteller von chemischen Erzeugnissen: Entwick-lung von Drucktechniken

Projekt Hochgenaue Positionsbestimmung mit neuartiger magnetischer Messtechnik (GePos)

Koordination Bogen Electronic GmbHHerr Dr.-Ing. Torsten BeckerPotsdamer Straße 12–1314163 BerlinTel.: 030 810002-22E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/gepos




Ansprechpartner Frau Dipl.-Wi.-Ing. Heike MenzelTel.: 0351 463-31479E-Mail: [email protected]

GePos-Messlösung mit Messkopf und Maßstab


In den letzten Jahrzehnten sind die Anforderungen an die Gasdichtheit von Behältern und Apparaturen erheblich gestiegen. Nicht nur Vakuumanlagen aller Art, sondern auch industrielle Fertigungsprodukte wie Kühlschränke oder Kühltruhen, Gas- und Flüssig-keitsbehälter sowie Spezialteile wie flüssigkeitsgefüllte Thermostate und elektronische Bauelemente, müssen Dichtheits prüfungen unterzogen werden. Dabei kommt

es nicht allein auf die Sicherstellung der Gasdichtheit an, sondern man möchte auch die Leckage lokalisieren und fachgerecht beseitigen. Dafür gibt es branchenüber-greifenden Bedarf, insbesondere auch in dem zukunfts-trächtigen Markt der Wasserstoffenergie. Dichtheits-prüfungen und Leckortungen mit dem Edelgas Helium haben sich als Standardmessverfahren etabliert, weisen jedoch erhebliche Nachteile auf.

Aufgaben und ZieleHier setzt das KMU-innovativ-Projekt LHyCon an. Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Was-serstoffsensors, der kleinste Mengen von Wasserstoff detektieren kann. Der neu zu entwickelnde Sensor soll auf Basis der Festkörperelektrolyse funktionieren, eine deutlich erhöhte Sensitivität aufweisen und kleinste Undichtigkeiten detektieren und sowohl im mobilen wie im stationä-ren Anwendungsbereich einsetzbar sein. Die Ansprechzeit des Sensors soll deutlich unter 1 Sekunde liegen und dabei eine Empfindlichkeit auf Wasserstoff aufweisen, die um einen Faktor 20 bis 50 besser ist als heutige Sensoren.

Technologie und MethodikZur Fertigung der miniaturisier-ten Sensoren wird eine innovative Siebdrucktechnik in Kombination mit anderen Dünnfilmtechniken eingesetzt. Diese Hybridtechnik er-laubt die reproduzierbare Fertigung kostengünstiger Sensorelemente. Die mehrschichtig aufgebauten Sensoren werden dabei mithilfe des Siebdrucks auf planare Träger-substrate aufgedruckt. Dadurch ist eine einfache Variation der Sensor-geometrie, der Schichtreihenfolge und der Materialien zum Aufbau der unterschiedlichen Sensorkon-zepte möglich. Die Fertigung der

Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit (LHyCon)

Herstellung von Sensoren im Siebdruckverfahren


Sensoren unter kontrollierten Reinraumbedingungen führt schließlich zu einem Endprodukt größtmögli-cher Qualität für höchste Kundenansprüche.

Anwendung und ErgebnisseWasserstoff-Messsysteme auf Basis des neuen Sensors eignen sich hervorragend zur selektiven industriellen Dichtheitsprüfung und Lecksuche und lassen aufgrund ihrer äußerst kleinen Bauform neuartige mobile und sta-tionäre Geräte entstehen. Davon profitieren die Bereiche Automobilbau, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Verpackungsindustrie sowie Kälte- und Klimatechno-logie. Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich ergibt sich zukünftig durch wasserstoffbetriebene Anwendun-gen wie Brennstoffzellensysteme in Fahrzeugen und Gebäuden sowie durch andere Nutzer von Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen.

Projektpartner und -aufgaben

� LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KG, WalldorfHersteller von Sensoren und Messtechniken: Ent-wicklung der Sensorgeometrie und der Miniaturi-sierung des Sensors

� Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, ICT, PfinztalForschungseinrichtung: Sensorik und Analyse-systeme, Materialentwicklung, Entwicklung der Messbereichserweiterung und der Minimierung der Leistungsaufnahme des Sensors

Projekt Wasserstoffsensor mit höchster Empfindlichkeit (LHyCon)

Koordination LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KGHerr Dr.-Ing. Marko VölkelWiesenstraße 669190 WalldorfTel.: 06227 6052-31E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/lhycon


BMBF-Referat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit


Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Andreas Gässler (BA)Tel.: 0721 608-24240E-Mail: [email protected]

Keramische Sensorelemente


Trotz voranschreitender Verbreitung von Kunststoffen sind Stahl und Aluminium mit Abstand die dominie-renden Materialen im Karosseriebau. Die ästhetischen Anforderungen an die Karosserie – als Charakterisie-rungs- bzw. Alleinstellungsmerkmal für den Fahr-zeughersteller – haben stetig an Bedeutung zugelegt. Dem Wettbewerb geschuldet müssen die gestiegenen Anforderungen in immer kürzerer Zeit realisiert wer-

den, dabei ist die Kompensation der sog. Rückfederung einer der kostentreibenden Faktoren. Restspannun-gen im Material führen zu Maßabweichungen eines Bauteils nach Entnahme aus dem Umformwerkzeug (Rückfederung). Das Problem besteht sowohl für Ka-rosserieeinzelteile als auch für Karosseriebaugruppen. Bislang existiert keine allgemeingültige Handlungs-empfehlung, mit welchen konkreten Maßnahmen die Rückfederung kompensiert werden kann. In der Praxis werden deshalb zahlreiche Schleifen durchlaufen, deren Korrekturmaßnahmen größtenteils auf Erfah-rungen beruhen.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts ist, eine gezielte Ab-weichung des Einzelteils als Mittel zur Kompensation der Baugruppe zu nutzen. Dieser Ansatz mündet in die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens, welches die Werkzeugeinarbeitungszeit verkürzen soll und dadurch eine kosteneffiziente Herstellung maßhaltiger Karosseriebaugruppen in kürzerer Zeit ermöglicht.

Technologie und MethodikEine Automobilkarosserie besteht aus Baugruppen, sogenannten Zusammenbauten, welche aus Einzel-teilen gefügt werden. Der neue Lösungsansatz fußt auf der empirischen Feststellung, dass Baugruppen meist ein zentrales Einzelteil aufweisen, welches aufgrund seiner strukturellen Eigensteifigkeit die Geometrie und die Form- und Maßabweichungen im Zusammenbau maßgeblich bestimmt. Mittels neuartigen, flexibel einstellbaren Nachformwerkzeugs sollen durch dieses dominierende Einzelteil die Abweichungen für die gesamte Baugruppe eliminiert werden statt wie bisher für jedes Bauteil einzeln.

Passende Karosseriebaugruppen in kürzester Zeit (VeHeKa)

Prüfstand zum Rollfalzen von Karosserie-Anbauteilen


Anwendung und ErgebnisseDiese Abstimmungsmaßnahmen werden mittels Finite-Element-Modellen abgebildet. Damit können die Einflüsse auf den Prozess analysiert und die Effekte systematisch bestimmt werden. Die Anwendung dieses Verfahrens ist nicht auf den Automobilbau beschränkt, in sämtlichen Industriebereichen, in denen Blechteile zu Baugruppen gefügt werden, ist ein Einsatz denkbar.


� Stickel GmbH Blech – Umformtechnik, LöchgauHersteller von Blechumformteilen im Feinblech-bereich: Entwicklung und Durchführung von Prozessen zur Fertigung von komplexen Karosserie-bauteilen/ -gruppen

� Hochschule Heilbronn, Institut für Kraftfahrzeug-technik und Mechatronik, IKM, Heilbronn Forschungseinrichtung: Zentrum für Umform-technik und Karosseriebau, Entwicklung möglicher Rückfederungskompensationen und deren Simu-lation

Projekt Verfahren zur effizienten Herstellung von maßhaltigen Karosseriebaugruppen (VeHeKa)

Koordination Stickel GmbH Blech – UmformtechnikHerr Matthias StickelPorschestraße 274369 LöchgauTel.: 07143 885-112E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/veheka




Ansprechpartner Herr Dr.-Ing. Michael GroßeTel.: 0721 608-25192E-Mail: [email protected]

Fräsbearbeitung eines Tiefziehwerkzeugs


Funktionelle Materialbeschichtungen sind branchen-übergreifend maßgebend für die Qualität eines Produkts, von Schutzbeschichtungen auf Getränkedosen und Karosseriebauteilen bis hin zu aktiven Beschichtungen auf Energiespeichern. Hierzu zählen auch Korrosions-schutzschichten von Metallen zur Lebensdauerverlän-gerung und sogenannte Haftvermittler für die spätere Lackierung. Das industrielle Aufbringen dieser meist nur wenige Bruchteile eines menschlichen Haardurchmes-sers dicken Schichten stellt produktionsbegleitende Qua-litätskontrollen unter enorme technologische Heraus-forderungen. Bei Rolle-zu-Rolle-Prozessen werden die Bleche bei hohen Geschwindigkeiten beschichtet, sodass das Inspektionssystem mehr als einen Quadratmeter Blech pro Sekunde zu prüfen hat. Viele Beschichtungen müssen mit hoher Homogenität der Schichtdicke über die gesamte Fläche aufgebracht werden.

Aufgaben und ZieleHier setzt das KMU-innovativ-Projekt DSALIPS an. Ziel ist die Entwicklung einer innovativen Prozessanalytik für die produktionsintegrierte Qualifizierung dünner Ma-terialschichten hinsichtlich Elementverteilung, Schicht-dicke und -homogenität. Dies ist notwendige Vorausset-zung für eine schnelle und dynamische Anpassung des Produktionsprozesses zur Einhaltung der angestrebten Oberflächengüte von hochwertigen Produkten.

Technologie und MethodikUnter Verwendung der laserinduzierten Plasmaspektro-skopie (LIPS) entwickeln die Partner ein Analysesystem, das die Echtzeit-Materialanalyse von dünnen Beschich-tungen ermöglicht. Das Messsystem kontrolliert die Beschichtung im optischen Verfahren kontaktlos und ermöglicht eine vollständige Inspektion und Regelung

des Beschichtungsprozesses in der Produktionslinie in Echtzeit. Erstmals werden Kurzpulslaser für die indus-trielle Produktionskontrolle von Beschichtungsprozessen eingesetzt und in industriel-ler Anwendung erprobt. Es ist zu erwarten, dass mit der erfolgreichen Umsetzung ein technologischer und ökono-mischer Innovationsschritt für die signifikante Verbesse-rung der Produkt- und Pro-zessqualität vollzogen wird.

Anwendung und ErgebnisseDas neue Verfahren führt zu einer effizienteren Produk-tion und höherwertigen Produkten in der gesamten Beschichtungsindustrie. Da überdies mit dem stetigen Ausbau von erneuerbaren

Kooperationen mehrerer produzierender UnternehmenBeschichtungen im Produktionsprozess kontrollieren (DSALIPS)

Aluminiumband und -folien gibt es aufgerollt in schmalen Abmessungen – passend für die Verarbeitung.

17KOOPERATIONEN MEHRERER PRODUZIERENDER UNTERNEHMEN

Energien und der wachsenden Anzahl an Elektrofahrzeu-gen auch die Bedeutung der Beschichtung von Energie-speichern zunimmt, kann durch eine Verbesserung dieser Speicher auch ein Beitrag zur besseren Energienutzung und zum Ausbau der Elektromobilität geleistet werden.


� LTB Lasertechnik Berlin GmbH, BerlinSystemhersteller Lasermesstechnik: Technologie-entwicklung LIPS (laserinduzierte Plasmaspektro-skopie), Validierung

� Dr. Laure Plasmatechnologie GmbH, StuttgartAnwender der entwickelten Messtechnik: Herstel-lung dünner Schichten

� Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik, IPM, FreiburgForschungseinrichtung: Entwicklung optischer Inline-Messtechnik, Herstellung von produktions-integrierten Messsystemen, Oberflächenanalytik, Validierung

Projekt Produktionsintegrierte Qualifizierung dünner Beschichtungen (DSALIPS)

Koordination LTB Lasertechnik Berlin GmbHHerr Dipl.-Ing. David MoryAm Studio 2c12489 BerlinTel.: 030 912075-310E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/dsalips




Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Claudius NollTel.: 0721 608-24953E-Mail: [email protected]

Aluminiumband als Material für Offsetdruckplatten ist leicht, ebenmäßig und voll recycelbar.


Besonders KMU müssen ihre hochkomplexen Fertigun-gen innovativ und produktiv gestalten. Neben steigenden Ansprüchen an Produktkomplexität und -zuverlässigkeit werden die Anforderungen auch zunehmend indivi-dueller. Die Stückzahlen sinken, Mitarbeiter rüsten pro Schicht häufiger um; mehr Daten müssen in kürzerer Zeit online von der Entwicklung zum Einkauf übertragen sowie in der Produktion verfügbar gemacht werden. Um den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden, wur-den die Prozesse zwar bereits mit bekannten Methoden effizienter Produktion optimiert, doch stoßen diese im Zeitalter der in Echtzeit zur Verfügung stehenden Infor-mationen an ihre Grenzen. Allgemeine wissenschaftliche Erkenntnisse helfen KMU nur eingeschränkt weiter, denn jede Entwicklung muss immer auf das jeweilige Unternehmen zugeschnitten werden. Um Fehlinvesti-tionen zu vermeiden, muss vorab untersucht werden, was für das jeweilige Unternehmen wertschöpfend ist und welche Auswirkungen eine Veränderung auf die

übrigen Prozesse im Unternehmen und die betroffenen Mitarbeiter hat. Zu berücksichtigen sind dabei auch Qua-lifizierung sowie die frühzeitige Beteiligung der Betroffe-nen, um Veränderungswiderstände zu reduzieren.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts GanPS40 ist daher die Entwicklung KMU-fähiger, übertragbarer, aber einzelbetrieblich anpassbarer Strategien zum Einsatz von Industrie-4.0-Komponenten, die in den beteiligten KMU ent wickelt, erprobt, evaluiert und in das vorhan-dene Ganzheitliche Produktionssystem (GPS) integriert werden.

Technologie und MethodikZur Zielerreichung werden erstmalig Industrie-4.0-Komponenten, wie z. B. Sensoren berücksichtigt, mit denen zusätzliche Daten erhoben und den Mitarbei-tern durch optische Informationstechnik (z. B. Daten-

Große Chancen für kleine und mittelständische Unternehmen (GanPS40)

Digitalisierung von Bauteildaten


brille) verfügbar gemacht werden können. Welche Industrie-4.0-Komponenten sich für den Einsatz in KMU eignen, wird in einem ersten Schritt untersucht, geprüft und ausgewählt sowie je nach Ergebnis in den Unternehmen erprobt und angepasst. Damit entstehen nicht nur tatsächlich für KMU geeignete Instrumente und Verfahrensanleitungen zur Implementierung von Industrie-4.0-Komponenten, sondern auch branchen- und zielgruppenspezifische Leitfäden mit Praxisbeispie-len, die aufzeigen, wie eine Kombination von GPS und Industrie 4.0 möglich ist.

Anwendung und ErgebnisseDie Kooperation der KMU untereinander wird sowohl auf der Arbeitgeber- als auch auf der Arbeitnehmerseite sowie in der Branche und der Region Synergieeffekte auslösen. Ergänzend werden die aufbereiteten Ergebnisse in Zusammenarbeit mit Transferpartnern, wie der IG Metall und einigen Arbeitgeberverbänden, in der Breite publiziert, um eine dauerhafte Wirkung der Projekter-gebnisse über die Projektlaufzeit hinaus zu gewährleis-ten. Auf diese Weise soll ein erprobtes Vorbild für die KMU-taugliche Gestaltung von ganzheitlichen Produk-tionssystemen geschaffen werden, damit sich auch kleine Unternehmen an das Thema herantasten können, um die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.


� MA&T Sell & Partner GmbH, Würselen Beratungsunternehmen: Leitfaden, Handbuch, Transfer und Öffentlichkeitsarbeit

� Dr. Bergfeld Schmiedetechnik GmbH, SolingenFertigung von Schmiedeteilen: Entwicklung undErprobung von IT-gestützten Instrumenten zurOptimierung der Prozesssteuerung

� TeroLab Surface GmbH, LangenfeldOberflächenbeschichtung: Erprobung entwickelter IT-gestützter Instrumente zur Optimierung der Prozess- und Auftragssteuerung

� Hettig German Precision e.K., SolingenHerstellung von Präzisionsteilen: Erprobung ent-wickelter IT-gestützten Instrumente zur Steigerung der Wertschöpfung und der Qualität

Projekt IndustrieArbeit 4.0 für KMU im Rahmen ganzheitlicher gemeinschaftlicher nachhaltiger Produktionssysteme (GanPS40)

Koordination MA&T Sell & Partner GmbHHerr Kai Beutler Karl-Carstens-Straße 1 52146 WürselenTel.: 0221 3908582E-Mail: [email protected]

Projektvolumen 1.048 Tsd. Euro (davon 628 Tsd. Euro BMBF-Förderung)


Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/ganps40




Ansprechpartner Frau Sarah Rau, M.A.Tel.: 0721 608-22703E-Mail: [email protected]


Elektronische Bauteile weisen eine zunehmende Komplexität auf immer kleiner werdenden Einheiten auf. Mit den herkömmlichen Fertigungsmethoden ist diesem Trend zur Miniaturisierung jedoch nur eingeschränkt nachzukommen. Daher werden immer neue Technologien entwickelt, um den Anforderun-

gen seitens der Industrie Rechnung zu tragen. Die sogenannte StarJet-Technologie erlaubt das direkte Drucken kleinster Tropfen geschmolzenen Metalls, wie beispielsweise hier im Projekt Lötzinn. Dies bietet das Potenzial, komplexe Druckbilder zu realisieren, die mit gängigen Verfahren bislang nicht abgebildet werden können.

Aufgaben und ZieleDas KMU-innovativ-Projekt IDEA2 hat die Weiterent-wicklung der StarJet-Technologie unter Berücksich-tigung der Mikroelektronikfertigung zum Ziel. Dabei soll vor allem die Robustheit und Handhabbarkeit des Druckprozesses optimiert werden.

Technologie und MethodikDie im Rahmen des Projekts umzusetzenden Weiter-entwicklungen betreffen einerseits die Langzeitstabilität der StarJet-Technologie. Hierfür steht die Entwicklung eines effektiven Filterkonzepts im Fokus, um Beein-trächtigungen des Langzeitbetriebs durch Partikel in der

Metallschmelze durch Zusetzen des Düsenchips zu verhindern. Andererseits wird die Handhab-barkeit durch ein neues Design des Druckkopfes so verbessert, dass die Drucktechnologie auch von einem weniger erfahrenen Anwender bedient werden kann. Zudem wird ein Regel- und Monitoringkon-zept erarbeitet, das sowohl einen manuellen als auch einen automa-tisierten Betrieb erlaubt und eine gleichbleibend hohe Druckqualität gewährleisten soll. In der zweiten Projekthälfte wird die Integration in zwei unterschiedliche indus-trielle Umgebungen zum manu-ellen bzw. automatisierten Einsatz durchgeführt. Im Anschluss wer-den konkrete Aufgabenstellungen der Produktionstechnik bearbeitet. Hierzu zählen das flussmittelfreie Löten von Mikrodrähten in einem medizinischen Atmungssensor sowie die Kontaktierung feinster Drähte, mit einem Durchmesser

bis hinunter zu einem Mikrometer, in einem miniaturi-sierten Gasprüfer.

Anwendung und ErgebnisseDie sich dem Projekt anschließende Verwertung erfolgt sowohl durch eine Weiterentwicklung der Drucktechnik und den Verkauf von Druckköpfen und zugehöriger Steuerung als auch durch die Integration der Module in bestehende Fertigungsanlagen und den Aufbau einer Lohnfertigung. Neben den bereits angesprochenen Anwendungen ist das neuartige Fertigungsverfahren da-rüber hinaus in der Lage, Leiterbahnen direkt zu drucken, und ermöglicht auch einen dreidimensionalen Auftrag des Materials.

Direkter 3D-Druck von mikroelektronischen Bauteilen (IDEA2)

Einsatz einer StarJet-basierten Druckmaschine. Die speziellen Düsenchips zum Verdrucken von Metall-schmelzen sind auf einem Siliziumwafer vorbereitet.



� arteos GmbH, SeligenstadtAnwender: Integration in einen manuellen Monta-geprozess, Unterstützung bei Weiterentwicklung der Drucktechnologie

� BioFluidix GmbH, FreiburgHersteller von Systemen zur kontaktlosen Mikro-dosierung: Entwicklung des Steuerungsmoduls

� Häcker Automation GmbH, WaltershausenAnwender: Integration in eigene Druckplattform, Unterstützung bei Weiterentwicklung der Druck-technologie

� QuaRisMa GmbH, KleinostheimEntwickler von mathematischen Modellen: Erstel-lung eines Regel- und Monitoringkonzepts

� Universität Freiburg, Institut für Mikrosystem-technik, IMTEK, FreiburgForschungseinrichtung: Weiterentwicklung der Drucktechnologie

Projekt InlineIntegration einer neuen Drucktechnologie für elektronische Anwendungen in der industriellen Fertigung (IDEA2)

Koordination arteos GmbHHerr Winfried KorbSeligenstädter Straße 9163500 SeligenstadtTel.: 06182 64034-0E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/idea2




Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Ulf ZangerTel.: 0721 608-25296E-Mail: [email protected]

Mittels StarJet-Druckkopf direkt gedruckte 3D-Struktur aus Metallmikrotropfen mit Durchmessern von 300 µm


In modernen Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen werden die Betriebszustände relevanter Komponenten und Aggregate mittels Sensorik systematisch über-wacht. Die Parameter werden in Echtzeit erfasst, und durch gezielte Steuer- und Regelungstechnik wird ein optimierter Betrieb gewährleistet. Allerdings kann der Zustand von flüssigen oder gasförmigen Medien heute noch nicht direkt am jeweiligen Aggregat bestimmt werden. So basieren die zur Qualitätsbeurteilung von Öl herangezogenen Parameter auf indirekten Mess größen. Das bedeutet, es werden beispielsweise Betriebsstun-den gezählt, der Öldruck gemessen oder elektrische Leitwerte erfasst. Mit diesen Messwerten kann man die Lebensdauer abschätzen, aber nicht exakt den Qualitäts zustand des Mediums festlegen. Deshalb stel-len Hersteller von Hydraulikaggregaten beispielsweise ihren Kunden „Spritze und Schlauch“ zur Analyse zur Verfügung. Damit werden im Feld Proben entnommen, um diese in Speziallaboren nach Wassergehalt, Partikel-art, -anzahl und -größe zu untersuchen.

Aufgaben und ZieleHier setzt das KMU-innovativ-Projekt OSA4ConSens an. Ziel ist die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Sensorsystems mittels einer permanenten Onboard-Analyse am Beispiel von Hydraulikaggrega-ten. Dabei kommen neue Werkstoffe und Sensorkom-ponenten zum Einsatz. Diese werden durch eine zu entwickelnde Softwarelösung zu einem permanenten Onboard-Analysesystem für flüssige und gasförmige Medien gekoppelt.

Technologie und MethodikDie neue Lösung soll eine Überwachung in Echt-zeit an der Maschine ermöglichen. Dazu wird ein miniaturisierter Sensor entwickelt, der direkt im Hydraulikaggregat angebracht wird. Der Sensor soll unter schwierigsten Umweltbedingungen, wie stark schwankenden Betriebstemperaturen und extremen Vibrationsbelastungen, mit chemischer Beständigkeit gegen Kraftstoffe und Öle betrieben werden können.

Lebensdauer hydraulischer Öle verlängern (OSA4ConSens)

Hydraulikaggregat in einem Flugzeug


Nach Festlegung der Optoelektronik werden in unter-schiedlichen Versuchsaufbauten unter Laborbedin-gungen spezifische Ölproben analysiert, bewertet und das Verfahren verifiziert. Das Modell wird in mehrere Industrieanwendungen übertragen. Nach einer pro-totypischen Umsetzung und Miniaturisierung erfolgt die Validierung nach internationalen Normen und Standards.

Anwendung und ErgebnisseDie neue Technologie erlaubt einen längeren Einsatz der Hydrauliköle und führt mittelfristig zur signifi-kanten Reduktion der Betriebskosten. Durch den geringeren Verbrauch von Betriebsstoffen kann die Umweltbelastung durch Hydrauliköle minimiert wer-den. Der allgemeingültige Ansatz für das Sensorsystem für flüssige und gasförmige Medien garantiert den Ein-satz in einer Vielzahl von Anwendungen und weiteren Branchen, wie z. B. im Automobil- und im klassischen Maschinenbau.


� Road Deutschland GmbH, BrettenSensorhersteller: Sensorentwicklung und -erpro-bung, Intelligente vernetzte Sensorik, Kalibrierung im Produktionsprozess

� INOVA Engineering GmbH, KarlsruheSoftwareentwickler: Prozessanalyse, Systemmodel-lierung und Softwareengineering

� Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Technik der Informationsverarbeitung, ITIV, KarlsruheForschungseinrichtung: Analyse der Anforderungen, Algorithmenentwicklung, Systementwurf der Opto-elektronik und Hardware in der Loop

Projekt Entwicklung einer LEDOnboardSpektral Sensorik zur EchtzeitAnalyse von flüssigen und gasförmigen Medien (OSA4ConSens)

Koordination Road Deutschland GmbHHerr Matthias RichterSteinäcker 275015 BrettenTel.: 07252 53569-0E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/osa4consens




Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Andreas Gässler (BA)Tel.: 0721 608-24240E-Mail: [email protected]

Hydraulikaggregat in einer Baumaschine


Bei zerspanenden Produktionsverfahren stellt die ste-tig zunehmende Produktvielfalt eine große Heraus-forderung dar. Allgemein ist ein Trend zu zunehmend individuell gefertigten, komplexeren Werkstücken zu verzeichnen. Eine bedeutende Herausforderung ist, dass für die unterschiedlichen Bearbeitungsope-rationen eine große Anzahl verschiedener Werk-

zeuge bereitgestellt werden muss. Insbesondere bei Werkstücken mit tiefen Kavitäten (Vertiefungen) oder schlechter Zugänglichkeit sind Werkzeuge mit großer Auskraglänge erforderlich. Lang auskragende Werkzeuge verfügen über eine geringere Steifigkeit und sind schwingungsanfälliger. Dies führt häufig zu Beschädigungen bis hin zur Zerstörung von Werkzeug sowie Werkstück. Aus diesem Grund werden Bear-

beitungsoperationen mit langen Werkzeugen in der Regel besonders langsam und mit kleinen Vorschüben durchgeführt, um Prozesskräfte niedrig zu halten.

Aufgaben und ZieleIm KMU-innovativ-Projekt Pinocchio wird ein Werkzeughaltersystem entwickelt, in dem die Werkzeugauskraglänge adaptiv und während der Bearbeitung verändert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, im Idealfall für eine Bearbeitungsope-ration mit tiefen Kavitäten jeweils nur ein Werkzeug vorzuhalten. Die Werkzeuglänge soll je nach Bedarf im Zerspanprozess variiert werden können und somit eine produktive und wirtschaftliche Bearbeitung ermöglichen.

Technologie und MethodikDas Projekt Pinocchio beschäftigt sich mit der kon-struktionsmethodischen Erarbeitung geeigneter Lösungsvarianten zur Gestaltung des adaptiven Werkzeughaltersystems und deren Herstellung, De-monstration und Evaluation in Prototypen. Es wird ein Antriebssystem entwickelt, welches eine robuste Variation der Werkzeugauskraglänge ermöglichen soll. Die Integration von Sensorik für die Messung der Werkzeugauskraglänge sowie von Schwingungen ist von zentraler Bedeutung für dieses Projekt. Darüber hinaus wird eine Software zur Steuerung und Rege-lung der Werkzeugauskraglänge in Abhängigkeit der Prozessstabilität entwickelt.

Anwendung und ErgebnisseBei erfolgreicher Umsetzung entsteht ein serienreifes Werkzeugspannsystem, welches eine Variation der Werkzeugauskraglänge während der Fräsbearbeitung ermöglicht. Die Steifigkeitserhöhung des Werkzeugs führt zu einer Schwingungsreduktion um bis zu 50 Prozent, sodass eine höhere Oberflächengüte des Werkstücks erreicht werden kann. Zusätzlich führt die Schwingungsreduktion zu einer deutlichen Erhöhung der Werkzeuglebensdauer. Ein weiterer Vorteil ist, dass Werkzeugwechsel- und Werkzeugrüstzeiten reduziert oder vermieden werden.

Prozessoptimierung durch dynamische Anpassung der Werkzeuglänge (Pinocchio)

Werkzeugspindel auf einem Bearbeitungskopf



� Innoclamp GmbH, AachenIndustriedienstleister: Entwicklung der Werkzeug-aufnahme, Prototypenentwicklung

� Hugo Reckerth GmbH, FilderstadtMaschinenhersteller: Maschinenintegration Werk-zeughaltersystem, Energieversorgung zwischen Spindel und Werkzeughaltersystem

� Trepels – Genter GmbH, AachenAnwender: Demonstratorenfertigung und Evalua-tion des Werkzeughaltersystems im industriellen Umfeld, Optimierungsmaßnahmen

� Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie, IPT, AachenForschungseinrichtung: Prozessstabilität, Schwingungsuntersuchungen, Sensor- und Aktor-integration, Regelung

Projekt Steigerung der Prozessstabilität durch ein Werkzeughaltersystem mit adaptiver Werkzeugauskraglänge (Pinocchio)

Koordination Innoclamp GmbHHerr Christian KolvenbachSteinbachstraße 1752074 AachenTel.: 0241 8904-559E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/pinocchio




Ansprechpartner Herr Dipl.-Ing. Michael PetzoldTel.: 0351 463-31469E-Mail: [email protected]

Untersuchungen zum Werkzeugverhalten mit dem System „Pinocchio“


In der Textilindustrie geht ein Fünftel des erwirtschaf-teten Umsatzes auf Produktneuheiten zurück, bei denen zunehmend sogenannte Profilfasern zum Einsatz kommen. Profilfasern sind Fasern mit einem unrunden Querschnitt. Gegenüber Rundfasern weisen sie eine hö-here Oberfläche sowie gegebenenfalls Einkerbungen und Hohlräume auf, die zur Funktionalisierung eines Textils, wie beispielsweise zum Feuchtigkeitstransport, genutzt werden. Zur Herstellung von Profilfasern im Schmelz-spinnprozess sind Spinndüsen als formgebendes Werk-zeug notwendig. Insbesondere für Profilfasern ist die Spinndüsenentwicklung jedoch sehr zeitaufwendig. Die Form profilierter Spinndüsen kann häufig nur mithilfe von realen Spinntests in mehreren Optimierungsschrit-ten festgelegt werden. Grund hierfür ist die sogenannte Strangaufweitung. Dabei führt die Entspannung des Po-lymers nach dem Düsenaustritt zum Schwellen der Faser und damit zu einer geringen Übereinstimmung zwischen dem angestrebten und dem resultierenden Faserquer-schnitt. Aufgrund der Strangaufweitung ist häufig kein Rückschluss vom Faserquerschnitt auf die Düsenform

möglich. Die aufwendige Düsenentwicklung hat zur Folge, dass die Produktion individueller Fasergeometrien sehr aufwendig ist und das Potenzial von Profilfasern nicht vollständig ausgeschöpft werden kann.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts ProForm ist die Er-höhung des Formfaktors, also der Übereinstimmung zwischen dem angestrebten und dem resultierenden Faserquerschnitt, durch die Fertigung einer modifizier-ten Kapillare. Dadurch soll die Zeit zur Entwicklung innovativer Spinndüsen für Profilfasern halbiert, die Produktion von Profilfasern flexibilisiert und die Pro-duktqualität funktionaler Textilien gesteigert werden.

Technologie und MethodikDer Lösungsansatz liegt in der Fertigung eines modifi-zierten Auslaufs der Kapillare einer Spinndüse. Durch die Veränderung der Kapillare wird die Entspannung des Polymers, die zum Schwellen führt, in die Kapillare verlagert und der Spannungsabbau kontrolliert. Die Ver-

lagerung des Schwellverhal-tens in die Düse erlaubt einen Rückschluss vom finalen Faserquerschnitt auf die Dü-senform. Bei der Herstellung der modifizierten Spinndüsen sollen neue Mikrofertigungs-technologien im Bereich kleiner 0,1 mm zur Anwen-dung kommen. Dazu gehören die präzise elektrochemische Metallbearbeitung, die Mikro-senkfunkenerosion sowie die Laserbearbeitung im Mikro-maßstab. Die Geometrie-optimierung der Kapillaren erfolgt über Simulationsrech-nungen. Weiterhin sollen die Eignung der erzeugten Fasern zur Herstellung von Funk-tionstextilien und die Über-führung des Spinnprozesses in den produktionsnahen Maßstab untersucht werden.

Alles Formsache (ProForm)

Filamentextrusion im Schmelzspinnprozess


Anwendung und ErgebnisseMit der im Projekt ProForm modifizierten Kapillare kann die Zeit zur Spinndüsenentwicklung maß-geblich reduziert werden. Die damit einhergehende Flexibilisierung der Produktion von Profilfasern für hochfunktionale Textilien trägt zur Erhöhung des Innovationsgrades von Spezialfaserherstellern bei. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Metallbearbeitung in der Mikrotechnik können auch in weiteren Bereichen, wie dem Kunststoffspritzgießen, für ein definiertes Kantendesign, genutzt werden.


� Carl Weiske GmbH & Co. KG, HofTextiltechnologieunternehmen: Filamentextrusion, Funktionsanalyse von Textilien

� HEH Präzisionsteile GmbH, ErlenseeHersteller von Spinndüsen: Auslegung der Kapillare, Spinndüsenfertigung

� WiKa Erodiertechnik Wiehe + Kathenbach GmbH, LüdenscheidHersteller von hochpräzisen Werkzeugkomponen-ten: Kapillarmodifikation durch Mikrofertigungs-techniken

� Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Institut für Textiltechnik, ITA, AachenForschungseinrichtung: Analyse des Schwellverhal-tens im Filamentbildungsprozess, Simulation der Kapillarauslegung

Projekt Kapillarmodifikation zur Erhöhung des Formfaktors in der Filamentextrusion (ProForm)

Koordination Carl Weiske GmbH & Co. KG Herr Thomas Weiske Wölbattendorfer Weg 7395030 Hof Tel.: 09281 7073-10E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/proform




Ansprechpartner Frau Dipl.-Ing. Martina GöttelTel.: 0721 608-28561E-Mail: [email protected]

Polymerisationsversuch am Autoklaven


Ein wichtiger Wettbewerbsvorteil vieler Unternehmen sind hochwertige und individuelle Lösungen für ein breites Kundenspektrum bei flexibler und schneller Auftragsbearbeitung. Gerade KMU im Anlagenbau ent-wickeln häufig „von Auftrag zu Auftrag“, was mittelfristig das Risiko steigender Komplexität im Unternehmen mit sich bringt. Der Mehrwert der kundenindividuellen Leis-tungen kann dadurch schnell zum Unternehmensrisiko werden. Eine gerade bei KMU noch nicht ausgeschöpfte

Strategie ist dabei die Entwicklung zukunftsrobuster Produktstrukturen. Durch eine geschickte Strukturie-rung der Produktfamilien können damit große Spiel-räume für die spätere Anpassung der Angebotsvielfalt bei geringer interner Komplexität geschaffen und die Produktvielfalt dauerhaft beherrscht werden. Bisherige Methoden sind besonders für KMU schwierig anzuwen-den und vornehmlich auf Großserienhersteller zuge-schnitten.

Aufgaben und ZieleZiel des KMU-innovativ-Projekts ProRobuSt ist es, zukunftsrobuste Produktstrukturen und durchgängige Fertigungsprozesse für KMU zu entwickeln, die die dynamischen Kundenanforderungen langfristig und bei reduzierter Komplexität bedienen können. Dazu werden KMU-geeignete Prozesse, Entwicklungsmetho-den und Softwarewerkzeuge zur Gestaltung zukunfts-robuster Produktstrukturen erarbeitet.

Technologie und MethodikZur Erreichung der avisierten Ziele ar-beitet das Konsortium an drei vernetz-ten Themenschwerpunkten, die sich auf unterschiedliche Aspekte zur nachhal-tigen Realisierung einer zukunftsro-busten Produktstruktur konzentrieren. Im Themenschwerpunkt I werden zukunftsrobuste Produktstrukturen untersucht und entwickelt, die anschlie-ßend im Themenschwerpunkt II in nachhaltige Herstellprozesse überführt und umgesetzt werden. Anschließend werden die prototypisch entwickelten Methoden und Werkzeuge evaluiert und praxisgerecht aufbereitet. Am Bei-spiel der spezifischen Bedürfnisse der beteiligten Unternehmen werden für diese selbstständig anwendbare metho-dische Arbeitsabläufe abgeleitet und in Schulungen vermittelt. Die Vorgehens-weise wird durch ein Softwaremodul ergänzt.

Anwendung und ErgebnisseDie Aktivitäten werden durch gemeinsame Workshops und einen regelmäßigen Industriearbeitskreis mit wei-teren interessierten Unternehmen vernetzt. Mit den zu erwartenden Projektergebnissen soll die Wettbewerbs-fähigkeit von Unternehmen mit hoher Produktvielfalt gestärkt werden. Die entwickelten Lösungen eröffnen durch die softwareunterstützten Methoden und Werk-zeuge neue Geschäftsfelder und können somit auch branchenübergreifend zur Anwendung kommen.

Dynamische Kundenanforderungen durch zukunftsrobuste Produktstrukturen (ProRobuSt)

Bewegungssystem als Kombination aus drei Linerarachsen und zwei Drehachsen



� Mankenberg GmbH, LübeckArmaturenhersteller: Prozesse und Kompetenzen zur Beherrschung der Produktvielfalt gestalten

� ERLAS Erlanger Lasertechnik GmbH, ErlangenLaseranlagenhersteller: Produktfamilien für zu-kunftsrobuste Produktstrukturen entwickeln

� Hans Lutz Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, ReinbekAufzugbauer: Baukastenstrukturen für verbesserte Prozesse und neue Geschäftsmodelle entwickeln

� Odego GmbH, HamburgSoftwareunternehmen: Entwicklung modularer Produktfamilien

� Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstech-nik, PKT, HamburgForschungseinrichtung: Anforderungen der KMU an Methoden in innovative Produktentwicklungsme-thoden umsetzen

Projekt Methoden zur Entwicklung und Beherrschung der Produktvielfalt durch zukunftsrobuste Produktstrukturen (ProRobuSt)

Koordination Mankenberg GmbHHerr Dipl.-Ing. Axel WeidnerSpenglerstraße 9923556 LübeckTel.: 0451 87975-0E-Mail: [email protected]



Projektlink www.produktion-dienstleistung-arbeit.de/projekt/prorobust




Ansprechpartner Frau Anika Hirsch, M. Eng.Tel.: 0721 608-24628E-Mail: [email protected]

Montage eines großen Ventils

mailto:[email protected]


Der Weg von einer neuen Idee oder einem Forschungs-ansatz hin zu einem innovativen Produkt, Verfahren oder einer Dienstleistung ist mitunter lang: Ideen müssen bewertet, Lösungsansätze auf ihre Machbar-keit hin überprüft und die Forschungs- und Entwick-lungsbedarfe sowie Kooperationspartner identifiziert werden. Das ist besonders für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) häufig eine Herausforderung. Mit der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Einstiegsmo-dul“ unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) KMU bei Projekten im Vorfeld von industriellen Forschungs- und experimentellen Entwicklungsvorhaben – damit deren Innovationsfä-higkeit langfristig gestärkt wird.

Zur Verbesserung der Innovationsfähigkeit von KMU sollen im Einzelnen folgende Ziele erreicht werden:

� Stärkung der Ideenfindung und der Ideensortierung in der frühen Entscheidungsphase in KMU,

� Verbesserung der Umsetzung von Ideen in For-schungs- und Entwicklungsprojekte,

� Erschließen der richtigen Partner und ihre sinnvolle Einbindung in die Projekte,

� Abbau von Hürden und Stärkung der Motivation für anspruchsvolle, risikoreiche Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, insbesondere bei weniger förder- und forschungserfahrenen KMU,

� Verbesserter Zugang von KMU zu den Forschungs-förderprogrammen des BMBF, insbesondere zur Förderinitiative KMU-innovativ.

Gefördert werden Einzelvorhaben von KMU zur Vorbe-reitung von nachfolgenden eigenen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Die vorzubereitenden Projekte sollen durch ein hohes wissenschaftlich-technisches Risiko und Kooperation mit weiteren Partnern gekenn-zeichnet sein.

Einblick in das Projekt OptiMag: Inspektion einer Pumpe

Das BMBF unterstützt mit der Fördermaßnahme „KMUinnovativ: Einstiegsmodul“ Projekte im Vorfeld von industriellen Forschungs und experimentellen Entwicklungsvorhaben zur Stärkung der Innovationsfähigkeit im Mittelstand.

KMU-innovativ – Einstiegsmodul

31KMU-INNOVATIV – EINSTIEGSMODUL

Die Fördermaßnahme richtet sich an KMU, die noch keine oder wenig Erfahrung mit Forschungs- und Entwicklungsförderung haben. KMU erhalten maxi-mal 50.000 Euro über einen Zeitraum von bis zu 6 Monaten.

Zukünftige Bewertungsstichtage sind:

15. Juli 2018 | 15. Januar 2019

Weitere Informationen:

Förderberatung „Forschung und Innovation“ des Bundes Lotsendienst für UnternehmenTel.: 0800 2623-009 (kostenfrei)E-Mail: [email protected]/de/kmuinnovativeinstiegsmodul4680.html

Projektträger Karlsruhe (PTKA)Produktion, Dienstleistung und ArbeitKarlsruher Institut für Technologie (KIT)Herr Dipl.-Ing. Edwin SteinebrunnerTel.: 0721 608-26567E-Mail: [email protected]

Zur Erstellung von förmlichen Förderanträgen ist das elektronische Antragssystems „easy-Online“ zu nutzen. Die eingehenden Förderanträge stehen untereinan-der im Wettbewerb. Die erforderlichen Zugangsdaten erhalten Interessierte auf Anfrage vom Projektträger.

http://www.bmbf.de/de/kmu-innovativ-einstiegsmodul-4680.html


Im Rahmen des Projektes ProRobuSt fand ein Erfahrungs-austausch zum Thema Modularisierung statt. Den 60 Teilnehmerin-nen und Teilnehmern aus Industrie und For-schung wurden dabei praxisnahe Einblicke in die Vorgehens-weisen und Ergeb-nisse des Projekts gewährt.

Der Erfahrungs-austausch zur Kom-plexitäts beherrschung bildet den Auftakt zu weiteren Veran-staltungen, in denen den Teilnehmerinnen und Teilnehmern eine Plattform zum Vernetzen und Aus-tauschen diverser Themen zur Modula-risierung angeboten wird.

KMU-innovativ-Marktplatz6. Februar 2018, Technische Universität Hamburg

ImpressumHerausgeber Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Referat Produktion und Dienstleistung; Zukunft der Arbeit 53170 Bonn

Bestellungen schriftlich an Publikationsversand der Bundesregierung Postfach 48 10 09 18132 Rostock E-Mail: [email protected] Internet: www.bmbf.de oder per Tel.: 030 18 272 272 1 Fax: 030 18 10 272 272 11

Stand März 2018

TextBundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)Projektträger Karlsruhe (PTKA)

Gestaltungwbv Media, Bielefeld; Christiane Zay

DruckDruck- und Verlagshaus Zarbock GmbH & Co. KG

BildnachweiseTitel: PT Photonic Tools GmbHS. 2: Presse- und Informationsamt der Bundesregierung, Steffen KuglerS. 2/3, 25: Fraunhofer IPTS. 5: Berlin Heart GmbHS. 6, 7: WEZAG Gesellschaft mit beschränkter Haftung WerkzeugfabrikS. 8: Georg Render GmbHS. 10, 11: BOGEN Electronic GmbHS. 12, 13: LAMTEC Meß- und Regeltechnik für Feuerungen GmbH & Co. KGS. 14: Hochschule Heilbronn, Institut für Kraftfahrzeugtechnik und Mechatronik, IKMS. 15: Stickel GmbHS. 16, 17: Hydro Aluminium Rolled Products GmbHS. 18: Terolab Surface GmbHS. 20, 21: Björn Gerdes (IMTEK – Universität Freiburg)S. 22, 23: Road Deutschland GmbHS. 24: Hugo Reckerth GmbHS. 26, 27: Carl Weiske GmbH & Co. KGS. 28: ERLAS Erlanger Lasertechnik GmbH, Fotograf: Anselm FinaS. 29: www.mankenberg.deS. 30/31: Berlin Heart GmbHS. 32: TU Hamburg-Harburg, PKT

Diese Publikation wird als Fachinformation des Bundesminis-teriums für Bildung und Forschung kostenlos herausgegeben. Sie ist nicht zum Verkauf bestimmt und darf nicht zur Wahl-werbung politischer Parteien oder Gruppen eingesetzt werden.

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www.bmbf.de

KMU-innovativ – Innovationen für die Produktion von morgen · eines der spezifischen Ziele von...

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