Maschine 2025

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Maschine 2020-2025 – so lautet das Initial-Projekt des Landesnetzwerks Mechatronik BW zusammen mit dem Designunternehmen Design Tech, welches in unterschiedlichen Bereichen gegliedert ist. In mehreren Workshops haben sich Entscheider und Wissensträger aus der Industrie zusammen mit Design Tech mit Möglichkeiten und Wahrscheinlichkeiten von Veränderungen im Maschinenbau befasst.

  1. Das Konzept der Modularität

Diese Form betrachteten die Experten als zukunftsfähig. Denn neue Automatisierungskonzepte, basierend auf den Einsichten der Mechatronik und einer sich dynamisch entwickelnden Rechnerleistung und Dateninformationen, haben sich die Möglichkeiten für Modularität im Maschinenbau erweitert.

Weitere Potenziale ergeben sind durch Cloudtechnologien und deren Tools. Eine modulare Maschine sei daher der ideale Ausgangspunkt für Produktionsnetzwerke, in denen Aufträge durch situatives Aggregieren der Funktionen erledigt werden. Mit dem Baukastensystem werden Anlagen schneller konfiguriert und in Betrieb genommen. Zudem seien auch Wartung, Reparatur und Retrofit dadurch einfacher. Das strukturierte Vorgehen in der Entwicklung, welches das Baukastensystem erzwingt, schütze vor Overengineering.

Module seien auch ein idealer Ausgangspunkt für eine verbesserte Bedienkommunikation. Indem sie eine genau abgegrenzte Aufgabe oder Funktion erfüllen, schaffen sie nach außen Klarheit und Einfachheit, so die Meinung der Experten. Eine gute Gestaltung verhelfe dem Baukastenprinzip der Maschinentechnologie zu maximaler Wirkung. Die Gestaltung könne die Idee des Baukastens kommunizieren, sodass im Gehäuse eine visuelle Anleitung zur Anlagenkonfiguration eingeschrieben ist.

Im Zukunftsszenario stellt der Maschinenbauer die Einzelmaschine per Konfigurator individuell für den Kunden zusammen. Die Module bestehen aus recycelbaren, intelligenten Textilien und Leichtbaumaterialien. An ihrem Bestimmungsort in der Produktion des Kunden werden die Einzelmaschinen über eine Fördereinrichtung mit einzeln steuerbaren Fördercontainern (für Werkstücke oder Späne) miteinander verbunden.

Mit der Eingabe der Daten des Fertigungsauftrags läuft die Produktion in der Maschinen-Cloud selbsttätig ab. Der Maschinenpark organisiert sich selbst. Beschädigte Module werden automatisch erkannt und über die Fördereinrichtung ausgetauscht.

2. Das zukünftige Schnittstellenmanagement

Gibt es noch weitere flankierende Komponenten einer zukünftigen Maschine zu bedenken? Wie sehen die Schnittstellen aus? Welche Funktionalität übernehmen sie und wie verändern sich die Prozesse?

Unabhängig von Standards oder anderen Spezifikationen geht es ausschließlich um die Vision. Die Sichtweisen sind vielfältig und beziehen sich sowohl auf den Hersteller, Produzenten als auch den Consumer.

Zulieferer spezialisieren sich in hohem Maße. Sie reduzieren zwar ihre Bandbreite immer mehr, jedoch maximiert sich die Qualität entsprechend. Als Reaktion kaufen die Hersteller immer mehr Einzelteile zu und konzentrieren sich auf die Montage der Produkte. Der Vorteil für die Hersteller ist eine Reduzierung der benötigten Infrastruktur und des Maschinenpools.

Spezifische Kundenwünsche können wesentlich einfacher realisiert werden. Aus den vielfältigen Schnittstellenformaten erwachsen neue Spezialisierungsbereiche und ermöglichen es Firmen, sich in neue Segmente und Märkte einzubringen. Die Daten, die aus den Schnittstellen generiert werden, ermöglichen neue Geschäftsmodelle. 

Die Fabrik der Zukunft wird vom Datenfluss geprägt sein. Alle Sensoren, Maschinen und Mitarbeiter sind in ständigem Kontakt, tauschen Informationen und Daten aus. Die Cloud agiert als Datenzentrum und sammelt und verteilt alle Daten, die im Netzwerk generiert werden. Von einem Knotenpunkt aus kann ein Mitarbeiter auf das gesamte System zu- und bei Bedarf eingreifen oder Korrekturen vornehmen. Dabei ist er mit den Maschinen und Transportdrohnen vernetzt und überwacht den Liefer- und Produktionsprozess.

Durch die spezialisierten Zulieferer ist eine individuelle Form der Lieferprozesskette nötig und ermöglicht es neuen Firmen, diesen Bedarf zu decken. Expertenwissen wird immer gefragter. 


Die Teilnehmer:


Hochschule EsslingenGebr. Heller Maschinenfabrik GmbHSchnaithmann Maschinenbau GmbH
Koenig & Bauer MetalPrint GmbHAradex AGMSC Microcomputer Systems Components Vertriebs GmbH
CiS electronic GmbHFesto SE & Co. KGFibro GmbH
iT Engineering Software Innovations GmbHitem Industrietechnik GmbHITQ GmbH
Karl Dungs GmbH & Co. KGKADIA Produktion GmbH + Co.Mayr und Hönes GmbH
RAMPF Machine Systems GmbH & Co.KGSchunk GmbH & Co. KGTruPhysics GmbH
Weiler Werkzeugmaschinen GmbHMAPAL Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KGLiebherr-Werk Biberach GmbH
Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH

Rund um die Maschine 2025 und die folgenden Generationen ist noch viel Ideenreichtum aus und durch die Industrie sowie den Kunden vorhanden, insbesondere durch die ständigen Weiterentwicklungen in Hard- und Software und die Digitalisierung wie Globalisierung. Aus dieem Grund findet das Projekt zukünftig seine Fortsetzung.

Haben auch sie Interesse, sich an den Weiterentwicklungen aktiv zu beteiligen, dann nehmen sie bitte Kontakt zu uns auf.

Werkzeug der Zukunft

Unter der Moderation von Design Tech, Partner des Landesnetzwerk Mechatronik BW, wurde die Fragestellung „Wie stellen Sie sich das Werkzeug der Zukunft vor?“ in unterschiedlichen Betrachtungsebenen diskutiert und evaluiert. Durch die vielseitigen Kompetenzen und Interessen der Workshop-Teilnehmer wurden so Lösungsideen vom möglichen Aufbau zukünftiger Werkzeuge bis hin zur grundlegend neuen Werkzeug- und Bearbeitungssystemen entwickelt.


Das Ergebnis – die Vision – aus dieser Veranstaltungsreihe

Die Werkzeugdrohnen werden von den Bearbeitungsshuttles bei Bedarf angefordert. Unterschiedliche Arbeitsschritte werden dabei von unterschiedlichen Drohnen ausgeführt. Bild: Design Tech

Drohnen, die in der Luft kreisen und sich automatisch an ein Shuttle, eine mobile Werkstückaufnahme, andocken, um die Werkstücke selbstständig zu bearbeiten – das Fertigungsszenario, das ein Konsortium von über 40 Werkzeugherstellern und Unternehmern der Industrie als Ergebnis der beiden Workshops zum Thema „Werkzeug der Zukunft“ erarbeitete, übertraf in seiner Summe letztendlich die Erwartungen aller Teilnehmer um ein Vielfaches bezüglich der Innovationsstärke . Thematisiert wurden beispielsweise die Verbindung zwischen Drohne und Werkstückaufnahme, dem Transport- und Bearbeitungsshuttle. Um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen, verbinden sich diese Teilsysteme vor der Bearbeitung zu einem festen Gesamtsystem. Und auch das Shuttle selbst wird sich mit dem Fabrikboden verankern, um die bei der Bearbeitung entstehenden Gegenkräfte aufnehmen zu können. Sie fliegen erst dann los, wenn sie vom Shuttle, auf dem das Werkstück aufgespannt ist, dazu aufgefordert werden. Dann docken sie sich an und bearbeiten das Werkstück. Der gesamte Prozess steuert sich autonom je nach Auslastung. Möglich wird dies durch die Sensorik des Werkzeugs, der Drohne und des Shuttles – so wird eine Schwarmintelligenz erzeugt, die alle Produktionsschritte und die Logistik innerhalb des Bearbeitungssystems einschließt.

Die Drohnen werden über eine Dockingstation induktiv aufgeladen. Zudem können sie hier ihre Materialspeicher auffüllen oder entstandene Späne oder Hitze direkt abführen. Das Shuttle steuert die Abfolge der Bearbeitungsschritte und kommuniziert mit dem Werkzeug und den Drohnen. Diese übernehmen dann je nach Ausstattung unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben. Das heißt, die einen bohren, die anderen schleifen oder sintern, wieder andere laserschweißen oder bringen Materialien additiv auf – ganz so, wie es der Auftrag erfordert.

Durch den variablen Einsatz der Drohnen und die hoch flexiblen Produktionsabläufe werden nach Ansicht der Experten aus der Werkzeugindustrie und der Forschung auch neue Produktionsräume entstehen. So könnten die autonomen Shuttles und Drohnen beispielsweise in vielstöckigen Produktionsplattformen, den sogenannten „Supertalls“, agieren.


Das Ergebnis als Animation:

Produziert von madness, unter der Leitung von Design Tech in Kooperation mit dem Landesnetzwerk Mechatronik BW

Wollen auch sie an der Entwicklung derartiger Visionen teilnehmen, dann nehmen sie bitte Kontakt mit uns auf.