Innovationstage Zollernalb 2014: Industrie 4.0 und Fußball

Die Innovationstage Zollernalb fanden parallel zu der aus deutscher Sicht erfolgreichen Fußball-Weltmeisterschaft statt. Für manche Teilnehmer waren die Veranstaltungen eine gern gesehene Abwechselung, um dem allgemeinen WM-Hype zu entrinnen. Einige Ansatzpunkte gab es dennoch zum Fußball und zum eigentlichen Innovationstage Motto "Industrie 4.0 und Produktionstechnik". So kommt bei der erstmalig eingesetzten Torlinientechnik die Bildverarbeitungstechnologie zum Einsatz, die in der Industrie und im Handel Prozesse steuern. Auch ein Ex-Weltmeister im Fußball, allerdings im Roboter-Fußball, trug vor.

Zur Auftaktveranstaltung wurde erstmals die Auszeichnung von exzellentem Technologietransfer durchgeführt. Zweck der Veranstaltungsreihe ist die bessere Vernetzung der Unternehmen und der Austausch mit der Wissenschaft. Dies machte auch Dr. Wolfgang Epp, Hauptgeschäftsführer der IHK Reutlingen deutlich, als er die bisherigen Innovationstage als  "Keimzelle für neue Innovationen und die partnerschaftliche Zusammenarbeit" bilanzierte. Für die Hochschule Albstadt-Sigmaringen sind die Innovationstage Zollernalb "eine willkommene Gelegenheit, um die Industrie 4.0-Projekte der Hochschule zu präsentieren", so Dr. Ingeborg Mühldorfer, Rektorin der Hochschule Albstadt-Sigmaringen und wichtiger Partner für die insgesamt 10 Veranstaltungen.

Neben Industrie 4.0 wurden auch andere zukunftsweisende Produktionstechniken vorgestellt, wie 3D-Druck, Minimalmengenschmierung, Leichtbau und Oberflächentechnologie. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Technologien sind heute nötig, um Produkte und Verfahren zu verbessern. Am Ende könnte gar ein kickender Roboter Schweinsteiger und co. auf den Platz verdrängen. "Ziel der RoboCup Community ist, dass ab 2050 Roboter auf allen Positionen besser spielen als reale Kicker", so Professor Dr. Martin Rätsch, dessen Hochschule Reutlingen bereits Weltmeister im Roboter-Fußball war.

Sie sehen hier einen Beitrag über die Innovationstage Zollernalb von RTF.1,
dem Fernsehen für die Region Neckar-Alb.
www.rtf1.de

>> SPS 4.0 <<

Rüstzeit, Planung und Auslastungsgrad von Maschinen sind dominierende Kostenfaktoren, die mittels neuer Ansätze und Industrie 4.0-Technologie reduziert werden können. Notwendig ist dabei ein Eingriff in die Maschinensteuerung. Sie muss in der Lage sein, Anforderungen die direkt vom Werkstück kommen umzusetzen.

Geschäftführer Dr. Jürgen Seyler und Reinhard Bosch von der gastgebenden epis GmbH und Dr. Alois Zoitl von der fortiss GmbH, einem An-Institut der Technischen Universität München, präsentierten die notwendige Steuerungs-Technologie. "Bereits heute müssen die Maschinen die Fähigkeiten erhalten, um später in Industrie 4.0-Prozesse eingebunden werden zu können", erläuterte Seyler.

Präsentiert wurde eine modular aufgebaute Automatisierungslösung. Die Werkstücke sorgen abhängig von den eingesetzten Modulen selbständig für die an ihnen notwendigen Produktionsschritte. Eine individueller Bearbeitung mit deutlich geringerem administrativen Aufwand ist die Folge. Die Rüstzeiten und die Kosten für die Planung werden reduziert. Der Auslastungsgrad der Maschinen wird durch die Selbstorganisation über Unternehmensgrenzen hinweg erhöht. Neue Geschäftsmodelle entstehen.

>> 3D-Druck <<

mit Gebrüder Frei GmbH & Co. und Renishaw GmbH

Start-ups wie Scanotec und Jomatik setzen genauso wie etablierte Unternehmen auf den 3D-Druck. Ganz unterschiedliche Materialien können bearbeitet werden. "Zunächst stellt der 3D-Druck eine Ergänzung zu den herkömmlichen Fertigungsverfahren dar", so Steve Rommel vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA. Die Realisierung von neuartigen Werkstoffkombinationen, der Druck von Elektronik oder gar von Gebäuden auf fernen Planeten zeigte er als Zukunftsperspektiven auf. Mit zehn teils spontanen Dialogbeiträgen war der 3D-Druck-Tag das interaktivste Event der Innovationstage Zollernalb.

Dass 3D-Druck sich in den Industriebetrieben bereits etabliert hat, machten Heribert Schlegel von Gebrüder Frei GmbH & Co. und Jan-Peter Derrer von der Renishaw GmbH deutlich. "Bei Gebrüder Frei verkürzt der 3D-Druck Entwicklungszeiten durch den Einsatz im Rapid Prototyping mit seriennahen Materialien", so Schlegel. Das Laserschmelzverfahren der Renishaw-Anlagen setzt als Basismaterial Metallpulver ein. Die Leistungsfähighkeit demonstierte Derrer an Hand einer Sattelstütze. Eine für Fahrradfahrer besonders wichtige Gewichtseinsparung von 44 Prozent konnte erreicht werden, in dem nur die für die Kraftübertragung notwendigen Komponenten und Streben realisert wurden. Andere Fertigungsverfahren sind nicht in der Lage, diese Konstruktion zu realisieren.

>> Minimal geschmiert <<

mit Gühring KG und Zukunftsorientierte Zerspanung e.V.

Um Trends in der Zerspanung ging es beim Innovationstag "Minimal geschmiert". Zukunftsorientierte Zerspanung e.V. nennt sich der Verein, der sich genau diesem Thema widmet. Die Vereinsmitglieder setzen gemeinsam Projekte um. Mit dabei als Mitglieder sind Werkzeughersteller wie die Gühring KG. Entwicklungsleiter Dr. Stefan Sattel stellte ein 2-Kanalsystem vor: Luft und Öl können so getrennt durch die beiden Kanäle zur Schneide geführt werden.

Bei der Vermischung entstehen winzige Aerosole. Nur noch minimale Mengen an Schmierstoff sind dadurch nötig. Häufig kann aufgrund dieser geringen Menge auf eine aufwendige Nachreinigung nach der Bearbeitung verzichtet werden, was Herstellungskosten einspart. Untersuchungen an Hand von Sprühbildern unter Berücksichtigung des Einflusses der Drehzahl stellte Dr. Michael Schaal vor. Er ist der Geschäftsführer des Vereins. Mit den Versuchen möchte er möglichst kleine Tröpfchendurchmesser bei den Aerosolen erreichen.

Auf eine geringe Menge an Kühlmittel kommt so eine maximale Gesamtoberfläche. Je größer diese ist, desto stärker ist die gewünschte Kühlwirkung. Bereits Spezialist für die notwendige Sprüh- und Aerosoltechnik ist die Firma HPM Technologie aus Münsingen, die ebenfalls in Projekten des Vereins mitwirkt. Dass auch die Oberflächenbeschaffenheit der Werkzeuge zu weniger Kühlmittelverbrauch beiträgt, machte Dr. Lienhard Paterok vom Technischen Zentrum für Oberflächenveredlung und Hochleistungswerkzeugbau bei diesem und bei dem darauffolgenden Innovationstag deutlich.

>> Oberfläche modifiziert <<

bei Groz-Beckert KG

Für die Textilindustrie sind funktionelle Oberflächen an vielen Stellen relevant. So etwa bei den eingesetzten Werkzeugen. Sie sorgen dafür, dass der Verschleiß möglichst gering ist und die Produktqualität konstant bleibt. Für die Beschichtung von temperatursensiblen Materialien kommt ein Plasmabeschichtungsverfahren mit geringer Prozesstemperatur zum Einsatz. Diese Technologie stellte Dr. Jochen Kopecki von der Groz-Beckert KG vor. Professor Volker Bucher vom Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut an der Universität Tübingen NMI erläuterte weitere Beschichtungsverfahren.

Professorin Petra Schneider, Studiendekanin im Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnologie an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen, erläuterte den Einsatz von Beschichtungstechnologien am Textil selbst. Insbesondere die Ausrüstung und Beschichtung von Fasern und die damit erzielten Funktionen der Textilien stellte sie vor.

Beim direkt anschließenden WM-Viertelfinalspiel kamen diese funktionellen Textilien auch zum Einsatz. Der Clou bei den neuartigen Kickschuhen einiger Nationalspieler ist aber nicht die Oberfläche, sondern das Fertigungsverfahren. 1:0 stand es am Ende im Spiel Deutschland gegen Frankreich. Dieser Treffer wurde allerdings mit dem Kopf erzielt. Mit einem gestrickten Kickschuh traf schließlich Mario Götze im Finale zum umjubelten 1:0-Sieg.

>> Leicht gebaut <<

bei C&C Bark Metalldruckguss und Formenbau GmbH

Spricht man von Leichtbau, so verbindet man dies zumeist mit Verbundwerkstoffen oder mit Konstruktionen aus Aluminium. Gastgeber des Innovationstags "Leicht gebaut" war aber mit der C&C Bark Metalldruckguss und Formenbau GmbH in Schömberg ein Spezialist für den Magnesiumdruckguss.

Magnesium ist gegenüber Aluminium um ein Drittel leichter und kann zudem deutlich dünnwandiger hergestellt werden. Es kommt vermehrt zum Einsatz, um Autos abzuspecken. "Genauer gesagt, wieder zum Einsatz'", so Dr. Stefan Engelhard von der IHK Reutlingen bei der Begrüßung, "denn bereits der VW-Käfer hatte einen Boxermotor mit Magnesiumdruckgussteilen." Dass es neben dem Automobil weitere Einsatzfelder gibt bei denen es auf jedes Gramm ankommt, machte Firmenchef Dr. Carlo Bark deutlich: "Einbaufertige Druckgussteile aus Magnesium für Ferngläser, Bohrhämmer, Sägen und  Motorräder werden bei Bark hergestellt." Zum Werkstoff Magnesium kam das Unternehmen über das Kofferradio. "Das Gehäuse musste leicht sein",  so Seniorchef Borries Bark.

Ab wann sich der Leichtbau mit Verbundmaterialien wirklich lohnt, zeigte Dr. Wolfgang Seeliger am Beispiel der Automobilherstellung auf. Der Geschäftsführer der Landesgesellschaft Leichtbau Baden-Württemberg GmbH setzte dabei den durch die Produktion der Verbundmaterialien im Vergleich zu Blech und Stahl mehr verbrauchten Strom ins Verhältnis zum eingesparten Sprit. Eine eindeutig positive Bilanz für die Umwelt kann demnach nur erzielt werden, wenn bei der Autoproduktion erneuerbare Energien zum Einsatz kommen.

>> Produktionswelten 4.0 <<

bei Interstuhl Büromöbel GmbH & Co. KG

Der demographische Wandel und die im Zuge von Industrie 4.0 zu erwartende Zunahme der Montage von Kleinstserien erfordern neue Lösungen. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO und Ingenieurgesellschaften wie die ASSTEC Assembly Technology GmbH & Co. KG aus Rottweil befassen sich mit diesem Thema. Beim Innovationstag "Produktionswelten 4.0" bei Interstuhl Büromöbel GmbH & Co. KG in Messstetten-Tieringen wurden mögliche Lösungen vorgestellt.

Ergonomisch gestaltete Arbeitplätze berücksichtigen die individuellen Bedürfnisse der Mitarbeiter. In sogenannte Cardboard-Workshops, also Treffen um aus Kartonage ein Modell des Arbeitsplatzes im Maßstab 1:1 zu errichten, werden Mitarbeiter aktiv in die Arbeitsplatzausgestaltung eingebunden. Ein weiterer wichtiger und zumeist unterschätzter Punkt ist aus Sicht von Siegfried Kummer die Rolle des Lichts. "Mit steigendem Lebensalter geht das Sehvermögen zurück. Ältere haben daher einen höheren Lichtbedarf als jüngere", so der ASSTEC-Geschäftsführer. Wie bei der Höhenverstellung der Tische, so kann hier ein Dimmer zum Wohlbefinden und Gesundheit der Mitarbeiter beitragen. Auch die Leistungsfähigkeit wird durch besseres Licht nachweislich gesteigert.

Ebenfalls basierend auf Studien zur Produktionsarbeit der Zukunft erläuterte Dr. Sebastian Schlund vom Fraunhofer IAO die neuen Herausforderungen. So sei bereits heute der Aufwand für kurzfristige Steuerungen in der Produktion hoch und stetig steigend. Ein Trend zur Reduzierung dieser steigenden Kosten zeige in Richtung Produktionsanlagen, die sich dynamisch an geänderte Produktionserfordernisse anpassen. Diese auch Cyber-Physical-System genannten Anlagen sowie Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine die intuitiv genutzt werden können werden an Bedeutung gewinnen.

>> Chaos darf sein <<

bei BS Automatisierung GmbH

Eine unserer Spezialitäten ist die Schaffung von Ordnung bei einer chaotischen Ausgangssituation“, so Firmenchef Bernd Stoll. Zum Thema Robotertechnik machten die Innovationstage Zollernalb Station in seinem Unternehmen BS Automatisierung in Rosenfeld. Vorgeführt wurde ein Roboter der zielsicher in eine Kiste mit ungeordneten Werkstücken greift.

Als Ex-Weltmeister und amtierender Vize-Weltmeister im Roboterfußball fokusierte Professor Matthias Rätsch seinen Vortrag auf das Einsatzfeld abseits des Fußballplatzes, genauer auf das häusliche Umfeld. Die Tätigkeiten selbst sind hier vergleichsweise einfach. Mehr Probleme bereiten das Umfeld. So ist die Möblierung nicht robotergerecht und das Zusammenspiel von Mensch und Maschine unterliegt vielen Anforderungen. Solche Umgebungen möglichst detailiert nachzubilden ist die Aufgabe von so genannten Living Labs. Dr. Stefan Hellfeld vom Forschungszentrum Informatik FZI in Karlsruhe ist Leiter des dort angesiedelten House of Living Labs. Zu acht Themen, darunter smartHome für den häuslichen Bereich, werden auf über 2.000 Quadratmetern neuartige Forschungsumgebungen geschaffen, die von kleinen und mittleren Unternehmen genutzt werden. Entwicklungen können so schneller umgesetzt und Kosten gespart werden. Roboter Kurt der Hochschule Reutlingen war es aber dann doch zu heiß, um seine Qualitäten als interaktiver mobiler Roboter mit Potenzial für die Hausarbeit zur Schau zu stellen.

>> Bild erkannt <<

bei Bizerba GmbH & Co. KG

Um künstliche Intelligenz und den Einsatz von 2D- und 3D-Kamerasysteme ging es beim Innovationstag "Bild erkannt" bei Bizerba in Balingen. Der Waagenhersteller lieferte sogleich auch das praktische Beispiel. "Ohne Eingabe der Obstart kann die Waage diese sicher zuordnen," so  Volker Schumacher von Bizerba.

Bei der Entwicklung der intelligenten Waage mussten einige Hürden überwunden werden. So die wechselnden Lichtverhältnisse denen die Einzelhandelswaage im Laufe des Tages oder aufgrund unterschiedlicher Standorte ausgesetzt ist. Unternehmen die Kamerasysteme in der Produktion einsetzen, haben diese unterschiedlichen Lichtverhältnisse nicht. Michael Müller von dem ebenfalls Balinger Unternehmen Goldfuß Engineering präsentierte Best-Practice-Beispiele für die Kunsstoffindustrie und die Medizintechnikbranche. Kamerasysteme sorgen dort für die schnelle und flexible Zuführung der Werkstücke innerhalb eines Produktionsprozesses.

Dass nicht alle Probleme gelöst sind, machten die anwesenden Forscher der regionalen Hochschulen sowie des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz DFK deutlich: "Brillen und Bärte sind die große Herausforderung bei der Gesichtserkennung", so Professor Antonio Krüger vom DFK. Mit Gesichtserkennung befasst sich auch Professor Matthias Rätsch von der Hochschule Reutlingen während sein Kollege Andreas Knoblauch von der Hochschule Albstadt-Sigmaringen Beispiele aus dem Bereich Industrie 4.0 aufzeigte. Bizerba-Manager Schumacher verwies darauf, dass für den Einsatz der Gesichtserkennung auch die Akzeptanz der Nutzer zu beachten sei.

>> Produktionsleiter vernetzt <<

Betriebsbesichtigungen und ein regelmäßiger Erfahrungsaustausch zu Fachthemen rund um die Produktion sind die Wünsche an ein IHK-Netzwerk Produktion. Produktionsleiterinnen und Produktionsleiter aus unterschiedlichen Branchen trafen sich bei den Innovationstagen Zollernalb, um Gemeinsamkeiten auszuloten.

Jede Produktion unterliegt Schwankungen bei der Auslastung. Alle Unternehmen haben hierfür spezifische Lösungen entwickelt. Welche ist nun aber die Beste? Die Teilnehmer waren sich einig: Ein Erfahrungsaustausch zum Umgang mit Auftragsschwankungen würde helfen, noch bessere Lösungen für die Unternehmen zu finden. Ein weiteres Thema über das es sich nach Ansicht der Teilnehmer lohnen würde sich auszutauschen, wäre die Werkzeugorganisation. Auch spezielle Methoden um Lagerhaltung zu reduzieren oder Verschwendung gänzlich zu eliminieren, sind potenzielle Tagesordnungspunkte des zu gründenden IHK-Netzwerks Produktion.

Zunächst wird nun aber eine verbindliche Befragung durchgeführt, um zum Start des Netzwerks ein Jahresprogramm aufzustellen und um damit weitere Produktionsleiter für das Netzwerk zu begeistern.

>> Workshop Industrie 4.0 <<

an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen

"Mit Industrie 4.0 werden Alltagsprodukte individueller," so Professor Nicolai Beisheim von der Hochschule Albstadt-Sigmaringen. Mit sieben Kollegen aus verschiedenen Fachbereichen präsentierte er im "Wokshop Industrie 4.0" der Innovationstage Zollernalb die Herangehensweise seiner Hochschule an dieses Zukunftsthema.

So entwickelte ein Wissenschaftlerteam und Professor Fabian Graefe ein fahrerloses Transportsystem. Zum Einsatz soll es in der Fertigung kommen. Der Clou: Selbständig transportiert es Werkstücke zur nächsten Maschine oder Montagestation. Nach Ansicht der Forscher wird auch das Smartphone zum wichtigen Helfer. Genutzt wird die Kamera. Auf dem Display erscheinen zum realen Bild passende Informationen. Diese können Hinweise zur Bedienung oder zur Installation sein. Augmented Reality wird diese Art von Vermischung von realer mit virtueller Welt genannt.

Die Teilnehmer aus der Wirtschaft zeigten sich von der Vielfalt der Projekte der Hochschule überrascht. Unter ihnen waren auch ortsansässige Unternehmen, die bisher ihre Industrie 4.0-Projekte mit anderen wissenschaftlichen Instituten durchführen. Die Hochschule Albstadt-Sigmaringen soll nun aber zum ersten Ansprechpartner werden, womit die Innovationstage einmal mehr ihrem Ziel gerecht wird, Unternehmen und Wissenschaft zusammen zu bringen.