OEM&Lieferant Ausgabe 1/2018

34 Die beteiligten Partner In Karlsruhe sind die Fraunhofer Institute ICT und IOSB und das KIT Teil des sog. Digital Hub. In den Hubs vernetzen sich Startups, Wirt- schaft und Wissenschaft, um gemeinsam di- gitale Innovationen zu schaffen. Innovationen entstehen heute hauptsächlich an den Naht- stellen von Disziplinen. Darum arbeiten das Institut für Produktionstechnik (wbk) am KIT, das Fraunhofer ICT mit dem Schwerpunkt Ma- terialwissenschaften und das Fraunhofer IOSB mit den Schwerpunkten Informationstechnik für die Automatisierung und Maschinelles Ler- nen zusammen daran, neue Produktionsver- fahren zur Verarbeitung neuer Materialien und Werkstoffe schnell zur Serienreife zu bringen. Dafür bietet die Informatik neue Methoden und Werkzeuge, und zwar datengetriebene Modelle und maschinelle Lernverfahren, de- ren Analyse sowie innovative Mess- und Re- gelungsverfahren. Anwendungsfelder für die schnelle Serienreifmachung in der Karlsruher Forschungsfabrik sind innovativer Leichtbau und die Montage von Batteriemodulen für die Elektromobilität. Das Fraunhofer ICT forscht und entwickelt seit vielen Jahren an Technologien für den Hybri- den Leichtbau, z. B. im Bereich ‚Polymer Engi- neering‘. Durch die Vernetzung in Fraunhofer- Themenverbünden, die exzellenten Kontakte ins Ausland sowie die Zusammenarbeit mit dem wbk am KIT bietet das ICT Forschungs- dienstleistungen von der Idee über die Pro- dukt-, Material- und Verfahrensentwicklung bis hin zur Prototypenherstellung. Das ICT ist u.a. Partner des Innovationsclusters KITe hyLITE mit dem Fokus auf Forschung zu Faser- verbundtechnologien für den hybriden Leicht- bau. Ziel ist dabei die konsequente Umsetzung eines Multi-Material-Designs (MMD) zur in- telligenten Kombination von Faserverbund- kunststoffen mit weiteren Werkstoffgruppen, die sich an den jeweiligen Anwendungserfor- dernissen orientieren. In der Produktion von Hybridem Leichtbau arbeiten das wbk und das ICT daran, bereits etablierte oder neue Faserverbundtechnologien in die industrielle Anwendung zu überführen. Der Fokus liegt da- bei auf der Reduzierung von Zykluszeiten, der Steigerung der Funktionsintegration durch Hy- bridisierung und der Sicherung der reprodu- zierbaren Bauteilqualität mittels durchgängig automatisierter Produktionsabläufe. Aufbauend auf den laufenden Aktivitäten wird in der Karlsruher Forschungsfabrik das neue Thema der ‚Intrinsischen Hybridisierung‘ und der Gewinnung von Daten daraus bearbeitet. Zum Thema Batteriemodule für die Elektro- mobilität arbeitet das ICT an neuen Konzepten zur effizienten Energiespeicherung. Sowohl in hybrid-elektrischen und batterieelektrischen als auch in durch Range-Extender ausge- statteten Fahrzeugen spielt die Batterie als Energiespeicher eine zentrale Rolle. Das ICT untersucht u.a. thermische Einflüsse auf die Fahrdynamik, die Reichweite und das Lade- verhalten. Für die Elektromobilität werden neuartige Speicher benötigt, die gegenüber bestehenden Systemen Vorteile wie z. B. eine höhere Energiedichte oder geringere Kosten aufweisen. Das Fraunhofer ICT forscht an zahlreichen aussichtsreichen Materialkom- binationen wie z.B. Lithium-Schwefel-Zellen, Natrium-Schwefel-Zellen, Siliziumanoden und Solid-State Systemen mit dem Ziel, diese einsatzreif zu machen und dann auch mit ge- eigneten Fertigungsverfahren serientauglich produzieren zu können. Aufbauend auf den laufenden Arbeiten, die sich eher mit der Speichertechnologie, den Werkstoffen und den daraus herzustellenden Batteriezellen befassen, sollen in der Karls- ruher Forschungsfabrik die erforderlichen Prozesse zur Montage von Batteriezellen zu fahrzeugspezifischen Batteriepacks erprobt und bis zur Serienreife gebracht werden. Hier- zu zählen neue Prozesse wie das Stapeln von Zellen und die Konfiguration einer zugehörigen Kühlung, das Verbinden und Fixieren der Zel- len sowie deren anschließende Integration mit Sensorik und Steuergerät und die Endmontage in einem geeigneten Gehäuse. Für das Fraunhofer IOSB waren Aufgaben rund um die produktionsnahe Informationstechnik schon immer wichtige FuE-Themen: Von der Mess- und Regelungstechnik über Embedded Systems bis zu komplexen Leit- und MES- Systemen hat das IOSB wegweisende Beiträ- ge für die industrielle Anwendung konzipiert, entwickelt und geliefert. Das IOSB steht für funktionierende Systemlösungen auf allen Ebenen der industriellen Automatisierung mit der Vision eines durchgängigen Managements Die Karlsruher Forschungsfabrik Unreife Prozesse schnell zur Serienreife bringen Von Olaf Sauer, Fraunhofer IOSB Deutschland und das Land Baden-Württemberg verdanken einen Großteil ihres Wohlstandes der Fähigkeit, schnell und immer wieder innovative Produkte auf den Weltmarkt zu bringen. Die in der Karlsruher Forschungsfabrik zu entwickeln- de Methodik zielt direkt darauf ab, solche Vorsprünge bei neuen, herausfordernden Fertigungsverfahren systematisch auszubauen. Schon sehr früh, wenn die für ein neues Produkt erforderlichen Fertigungsprozesse noch nicht vollständig verstanden und beherrscht werden, sollen trotzdem qualitativ hochwertige Produkte hergestellt werden. Die in der For- schungsfabrik zu entwickelnde Methodik soll es ermöglichen, den unreifen Fertigungsprozess auf Basis von Sensor- und Messdaten zu einem prozesssicheren und profitablen Prozess zu entwickeln. Mit der signifikant kürzeren ‚Time-to-Market‘ können die Zielmärkte neuer Produkte schon sehr viel früher als heute mit einer üblichen kostengünstigen Serienfertigung erobert werden. Industrie 4.0 Grafik/Bilder: © Fraunhofer IOSB Dr.-Ing. Olaf Sauer

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