Zukunftsfabrik_Fraunhofer

Start frei für die E3-Forschungsfabrik in Chemnitz (v.l.n.r.): Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer, Ministerin Johanna Wanka, Ministerpräsident Stanislaw Tillich und Audi-Produktionsvorstand Dr. Hubert Waltl. Bild: Fraunhofer IWU

Bildungs- und Forschungsministerin Johanna Wanka, der sächsische Ministerpräsident Stanislaw Tillich, Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer sowie Audi-Produktionsvorstand Dr. Hubert Waltl drückten die roten Knöpfe und hauchten den Robotern der E3-Forschungsfabrik Leben ein. Der Job der Maschinen: Sie bauen Autotüren in einem der Schwerpunktforschungsbereiche der Fabrik, dem Karosseriebau, zusammen.
Die Anlage ist einer realen Produktionslinie nachempfunden, um möglichst nah an der Praxis forschen und entwickeln zu können. Zwei weitere Forschungsbereiche beschäftigen sich mit ultrakurzen technologischen Prozessketten sowie einem ganzheitlichen Energie- und Ressourcenmanagementsystem. Auf über 1.600 Quadratmetern erproben ab sofort Forschung und Industrie Technologien für die Fabrik der Zukunft in der praktischen Anwendung.
Die drei »E« stehen für die Entwicklung neuer Maschinen, Technologien und Prozesse, die helfen, Energie und Ressourcen einzusparen, eine Emissionsneutrale Fabrik zu gestalten und die Einbindung des Menschen in die Fertigung der Zukunft neu zu denken. Alle Fertigungsebenen, Prozesse und Prozessketten sind so konzeptioniert, dass die Forscher und ihre Industriepartner die gesamte Fabrik in ihrem Fabrikumfeld ganzheitlich betrachten können. Insgesamt 20 Millionen Euro haben die EU, der Bund und der Freistaat Sachsen in die neue Fabrikhalle auf dem Gelände des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz investiert. Auch Industriepartner haben sich an der Maschinenausstattung beteiligt.

Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, erläutert: „In der E3-Fabrik überführen wir Technologien und Verfahren schneller in die Praxis und sensibilisieren die Industrie für neue Lösungsansätze für die nachhaltige Fertigung. Hier lässt sich im laufenden Produktionsbetrieb testen, wie Maschinen und Prozesse für die ressourceneffiziente Fertigung von morgen gestaltet sein müssen. Um die Fertigung auch künftig in Deutschland zu halten, ist ein Paradigmenwechsel notwendig: Statt maximalem Gewinn aus minimalem Kapitaleinsatz muss künftig gelten: „Maximale Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz“.

Dr. Hubert Waltl, Vorstand Produktion der AUDI AG und Kuratoriumsvorsitzender des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU: „Heute noch ist die vollkommen digital vernetzte Fabrik, in der Maschinen autonom miteinander kommunizieren und sich selbst reparieren, Vision. Mit der E3-Forschungsfabrik wollen wir diese schrittweise Realität werden lassen“, erklärt Dr. Waltl. „Als Modell-Produktionsstätte dient sie Wissenschaftlern dazu, zukunftsfähige Konzepte für eine ressourceneffiziente und emissionsneutrale Fabrik zu erarbeiten und praxisnah zu erproben. Damit hat sie eine wichtige, strategische Bedeutung für den gesamten Volkswagen-Konzern genauso wie für die weiteren Projektpartner“.

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In der "gläsernen Leitzentrale" fließen die Daten über alle benötigten Ressourcen, wie Druckluft, Wasser, elektrische Energie sowie Maschinen- und Prozessdaten auf Fabrikebene zusammen. Bild: Ines Escherich /Fraunhofer IWU

Die Aspekte Energie- und Ressourceneffizienz demonstriert beispielhaft die Produktionslinie »Antriebsstrang«. Hier wollen die Forscher sehr kurze Prozessketten realisieren. Die Wissenschaftler senken Energieeinsatz, Materialverbrauch und die Prozessdauer, indem sie effizientere Technologien einsetzen und Prozessschritte einsparen. Der Ansatz wird anhand der Herstellung von Komponenten für Antriebswellen demonstriert. Die so gefertigten Getriebewellen sind im Vergleich zu konventionell gefertigten leichter, benötigen 30 Prozent weniger Material und weisen verbesserte Bauteileigenschaften auf.

Die Fabrik soll energetisch optimiert werden und mithilfe von Photovoltaik, einem Blockheizkraftwerk, Wärmetauschern und einer intelligenten Regelungstechnik zeitweise energieautark und insgesamt emissionsoptimierter arbeiten. An 160 Messstellen und 1500 Datenpunkten in den Produktionsanlagen und im Gebäude selbst werden Energie- und Prozessdaten – wie zum Beispiel Druckluft, Wasserverbrauch, elektrische Energie sowie Maschinen- und Prozessdaten – erfasst, visualisiert und in einem Leitsystem miteinander verknüpft. Alle Informationen können auf Glasmonitoren oder mobilen Geräten visualisiert und weiterverarbeitet werden.

Wie der Mensch optimal in automatisierte Produktionsabläufe eingebunden werden kann, zeigt die exakte Kopie einer vollständigen Prozesskette für den Zusammenbau einer Autotür. Sie ist in Kooperation mit der Volkswagen AG entstanden. Die Forscher analysieren hier unter anderem die Voraussetzungen für den Einsatz von Industrierobotern im Arbeitsbereich des Menschen. Zum Beispiel, wenn ein Monteur bei der Feinpositionierung mit einer solchen Maschine zusammen arbeitet, die für ihn schwere Lasten trägt. Auch das Thema Aus- und Weiterbildung sowie intelligente Softwareunterstützungstools zur Verkürzung von Maschinenstillstandszeiten sind Forschungsthemen.

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Fraunhofer IWU / Christian Klein