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.

ELENA

Elektroantriebs-Nachrüstsatz

Das Ziel war die Entwicklung eines Elektro Plug-In Hybrid Transporter auf Basis des Mercedes-Benz Sprinter. Der Elektroantriebs-Nachrüstsatz (EleNa) verwandelt Lieferwagen mit Verbrennungsmotor durch den Einbau eines Elektroantriebes in ein Hybrid-Fahrzeug, das Kurzstrecken rein elektrisch bewältigt. Entwickelt wird der Nachrüstsatz als Prototyp im Rahmen eines vom BMVBS geförderten Verbundprojektes.

Der elektrische Antrieb ist während der Fahrt einschaltbar, somit können städtische und regionale Fahrten emissionsfrei durchgeführt werden. Angetrieben wird der Asynchronmotor von einem VECTOPOWER Wechselrichter. Die beiden Komponenten sind exakt aufeinander abgestimmt. Dadurch entsteht ein sehr effizientes System, das mit seiner Kompaktheit den geringen Platz im Fahrzeug optimal ausnutzt. Zusammen mit leistungsstarken Batterien hat der Transporter beim rein elektrischen Fahren eine Reichweite von 50 km und das bei voller Beladung. Die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 120 km/h.

Wichtig für einen funktionierenden Hybridantrieb ist das Zusammenspiel zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor anhand eines neu entwickelten Steuergeräts. Neben der Anpassung des Steuergeräts musste bei Hybrid-Fahrzeugen noch eine zweite Hürde genommen werden: die Verfügbarkeit der Nebenaggregate im rein elektrischen Betrieb. So wurden Nebenaggregate, wie z.B. Bremskraftverstärker und Servolenkung, substituiert sowie ein zweiter Kühlkreislauf aufgebaut. Der Aufbau als Parallel-Hybrid ermöglicht vier verschiedene Betriebsmodi:

  1. Im Standardmodus treibt allein der Verbrennungsmotor den Transporter an.
  2. Der Elektromotor ist ausgekuppelt.
  3. Beim Boost-Modus kann der Fahrer auf die Leistung des Verbrennungsmotors und zusätzlich auf die des Elektromotors zugreifen.
  4. Der Elektromodus ist das Highlight. Hier treibt allein der Elektromotor den Transporter an. Ideal für den Stopp-and-Go-Verkehr.

Im Ladebetrieb läuft der Elektromotor im Schlepp mit. Dadurch arbeitet der Asynchronmotor als Generator und erzeugt elektrische Energie, mit der die Batterie geladen wird. Der Ladebetrieb ist z.B. bei Überlandfahrten sinnvoll.

Das Umsetzungungskonsortium bestand aus:

Fraunhofer IPALauer & Weiss GmbH
Aradex AGHochschule EsslingenFKFS
WSEngineeringLandesnetzwerk Mechatronik BW    INEM - Institut für Nachhaltige Energietechnik und Mobilität