PTW News

Analyse der Effekte von Werkerassistenzsystemen auf die Leistungsfähigkeit manueller Montagesysteme – Dissertation von Dr.-Ing. Thimo Keller

On Jan 1st, 2022, the European project LIVE4.0, funded by EIT-Manufacturing, started. The LIVE4.0 project, which involves 5 partners from the EIT-M network, aims to improve the training of SMEs in machining and promote better use of Industry 4.0 tools. It does so by identifying the needs of SMEs and targeting them by creating effective workshops and learning experiences for their job shop employees. In addition, the content and experience will also be transferred to students´ education.

Im Projekt ETA-Transfer hat das PTW mit neun Industrieunternehmen Fertigungsbereiche hinsichtlich ihrer Energieeffizienz untersucht. Bei der Rolls-Royce Power Systems AG in Friedrichshafen konnten Energieeffizienzmaßnahmen sowohl an den Produktionsmaschinen als auch an der Produktionsinfrastruktur umgesetzt werden, die nun ca. 200 t CO2 pro Jahr einsparen. Dabei war die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Abteilungen von zentraler Bedeutung. Mit Herrn Wellner haben wir über die Zusammenarbeit gesprochen.

An der Technischen Universität Darmstadt entsteht ein neues Zentrum für Technologie- und Wissenstransfer: Das Additive Manufacturing Center (AMC) soll insbesondere mittelständischen Unternehmen einen Zugang zum wissenschaftlichen und technologischen Potenzial der TU Darmstadt in neu entwickelten additiven Fertigungsverfahren (3D-Druck) verschaffen. Die TU erhält dafür Fördermittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Den Förderbescheid in Höhe von 8,85 Millionen Euro hat am 12. Januar 2022 Hessens Wirtschaftsstaatsekretär Dr. Philipp Nimmermann übergeben. Das AMC wird beim Zentrum für Konstruktionswerkstoffe angesiedelt sein. Dieses besteht aus der Staatlichen Materialprüfungsanstalt Darmstadt und dem Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde an der TU Darmstadt. Die Mittel aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung ermöglichen den Bau dieses einzigartigen Transferzentrums. Insgesamt investieren Land und Universität knapp 18 Millionen Euro in das AMC. „Mit dem neuen Additive Manufacturing Center in Darmstadt stärken wir das Fundament für die weitere Erforschung und Anwendung innovativer Produktionstechnologien von morgen“, erklärte Hessens Wirtschaftsstaatsekretär Dr. Philipp Nimmermann und betonte: „Durch rohstoffeffizientere und individualisierbare Produktionsverfahren im 3D-Druck können erhebliche Material- und Treibhausgaseinsparungen kosteneffizient erreicht werden.“ Mit diesen Worten übergab der Staatssekretär den Förderbescheid über 8,85 Millionen Euro an die Präsidentin der TU Darmstadt, Professorin Dr. Tanja Brühl. „Das AMC ist ein Musterbeispiel für die innovative interdisziplinäre Forschung an der TU Darmstadt zu hoch relevanten Zukunftsfragen“, so Präsidentin Brühl. „Hier werden Kompetenzen aus Maschinenbau, Materialwissenschaften und Bauingenieurwissenschaften auf neuartige Weise gebündelt.“ Beim 3D-Druck werden Werkstücke nicht mehr per Materialabtrag hergestellt, sondern indem schichtweise Material aufgetragen wird, bis die gewünschte Form fertig ist. Die Technologie ermöglicht Kosten- und Materialeinsparungen, weniger Produktionsabfall, hohe Gestaltungsfreiheit, verkürzte Produktionszeit sowie kleine Losgrößen und die Individualisierung von Produkten. Völlig neue Denkweise bei der Konstruktion neuer Bauteile Sie bedeutet aber auch für die Entwicklerinnen und Entwickler sowie Anwenderinnen und Anwender im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren eine völlig neue Denkweise bei der Konstruktion neuer Bauteile. Daher kann das AMC durch seine Transfertätigkeit die Wettbewerbsfähigkeit der hessischen Unternehmen weiter stärken.Der zukünftige Leiter des AMC, Professor Matthias Oechsner, erklärte, dass mit dem AMC neue Maßstäbe im Technologie- und Wissenstransfer gesetzt würden und „es wichtige Impulse für additive, 3D-Druck-gestützte Fertigungsverfahren und für digitale Produktionsketten liefert“. Das Additive Manufacturing Center ist aber nur ein erster Schritt, wie Brühl mit Blick auf die Zukunft erläuterte. „Das AMC wird einen neuen wissenschaftlichen Kristallisationspunkt für digitale Transformationsprozesse bilden – gemeinsam mit dem in direkter Nachbarschaft entstehenden Center for Reliability Analytics. In diesem Forschungsbau werden künftig digital gestützte Methoden entwickelt, um die Belastbarkeit und Zuverlässigkeit von Werkstoffen und Bauteilen über deren gesamten Lebenszyklus zu bewerten.“ Nimmermann wies noch auf eine weitere wichtige Aufgabe des neuen Zentrums hin, dem er angesichts der rasanten technologischen Weiterentwicklung besonders große Bedeutung beimisst: „Neben der Sicherstellung eines raschen und effektiven Technologietransfers in die Wirtschaft haben wir gemeinsam die Notwendigkeit von maßgeschneiderten Fort- und Weiterbildungsangeboten identifiziert. Das AMC wird deshalb über die Auftrags- und kooperative Forschung und Entwicklung mit Anwendungspartnern hinaus Fort- und Weiterbildungsprogramme für betriebliche Ausbilderinnen und Ausbilder und Gewerbelehrerinnen und -lehrer konzipieren und anbieten. Damit soll die Beschäftigungsfähigkeit in den Betrieben des verarbeitenden Gewerbes sichergestellt werden. Facharbeiterinnen und Facharbeiter werden damit im Rahmen des Schul- und Ausbildungssystem gezielt auf die Herausforderungen der digitalen Arbeitswelt vorbereitet.“

Mit dem VdF Karrierenetzwerk wurde vor kurzem eine Plattform gestartet, die es Unternehmen im Rahmen einer VdF Firmenmitgliedschaft ermöglicht, frühzeitig in Kontakt mit (demnächst) ausscheidenden PTW-Doktorand:innen und hervorragenden Studierenden zu treten, um Stellenangebote und -gesuche zusammenzuführen.

Die Forschungsgruppe Fertigungstechnologie (TEC) des PTW TU Darmstadt durchlief im vergangenen Jahren 2021 einen Prozess der strukturellen Neuausrichtung. Hierzu zählt insbesondere die Zusammenfassung der bisherigen drei technologischen Forschungsgruppen Zerspanungstechnologie, Werkzeugmaschinen und Industrieroboter und Additive Fertigung. Das Ergebnis der Umstrukturierung ist eine große Forschungsgruppe namens Fertigungstechnologie, welche sich in vier Forschungscluster mit fachlich-methodischen Schwerpunkten unterteilt. Diese sind das Cluster Connectivity & Communication, das Cluster Smart Components, das Cluster Advanced Modeling und das Cluster Monitoring & Control. Um die Cluster der Öffentlichkeit vorzustellen, haben die wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu jedem Cluster ein White Paper als Open Access Veröffentlichung zum Jahresende 2021 publiziert. Das Team der wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter reagiert damit auf die thematischen, fachlich übergreifenden Veränderungen in Ausschreibungen von Forschungsprogrammen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Beispielsweise führt die Verknüpfung der Digitalisierungsthematik mit Forschungsthemen der Zerspanungstechnologie zu einer hohen Anforderung an interdisziplinäre Projektteams mit vielseitigen Fachkompetenzen und neuen Methoden des Projektmanagements im Maschinenbau. Das PTW evaluiert hierzu in ersten Projekten den Übergang von klassischen Wasserfallmodellen zum agilen Projektmanagement. Sprechen Sie uns auf die Forschungscluster und eine mögliche Zusammenarbeit gerne an! Zusammen gestalten wir die Produktionstechnologien der Zukunft! Die White Papers finden Sie zum Download auf unserer Forschungsseite. In the course of restructuring the Manufacturing Technology department at PTW TU Darmstadt, the team of scientific staff has created four research clusters with a technical-methodological focus. In this way, the team promotes cross-competence exchange and facilitates agile project management in interdisciplinary and cross-project teams. The research clusters are presented in white papers as open access publications. They are available for download. Feel free to contact us about the research clusters and a possible collaboration! Together we are shaping the production technologies of the future! The white papers are available for download on our research page.

Ein Jahr nach Start des Darmstädter Kompetenzzentrums für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI), dessen Leitung im August von Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich übernommen wurde, gibt es in einigen Teilprojekten bereits weitreichende Fortschritte. Gemeinsam mit elf Instituten der TU Darmstadt und der Hochschule Darmstadt sowie acht Unternehmen und sieben Multiplikatoren sind MitarbeiterInnen unterschiedlicher Forschungsgruppen des PTW an insgesamt sieben der elf Entwicklungs- und Pilotprojekten beteiligt. Das Kompetenzzentrum für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI) in Darmstadt zielt darauf ab, Potentiale einer menschengerechten Anwendung Künstlicher Intelligenz (KI) zu untersuchen und zu erschließen. Hierfür werden u.a. Ansätze kooperativer KIs erforscht sowie neue Methoden entwickelt, um die Arbeit in KI-unterstützten Arbeitssystemen zu bewerten. KompAKI verfolgt einen zweiteiligen Ansatz: Zunächst werden in sechs Entwicklungsprojekten die Potentiale von KI in der Arbeitswelt im Rahmen unterschiedlicher Themenfelder untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend in fünf Pilotprojekten gemeinsam mit den Industriepartnern des Projekts validiert. Die Ergebnisse aller Teilprojekte werden nach deren Abschluss für einen Transfer in Lehre und Praxis aufbereitet. Mit dem Start des Projekts im Oktober 2020 begann auch für einige PTW-Mitarbeiter*Innen die Arbeit an ersten Entwicklungs- und Pilotprojekten. Neben der Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von KI-Bedarfen in Entwicklungsprojekt 1 konnte eine umfangreiche Liste möglicher KI-Use Cases erstellt werden. Diese wird zu Beginn des Jahres 2022 auf der Projekthomepage veröffentlicht und kann im weiteren Verlauf als Inspiration für verschiedene Anwendungsfälle zur Deckung identifizierter KI-Bedarfe eingesetzt werden. In Pilotprojekt 1, welches die Erkenntnisse des ersten Entwicklungsprojektes nutzt, konnte die entwickelte Methodik zur Bedarfsidentifizierung bereits bei zwei Partnerunternehmen angewandt und validiert werden. In diesem Zuge entstanden Use Cases zum Einsatz von KI in digitalen Assistenzsystemen, deren Implementierung Bestandteil zukünftiger Arbeitspakete sein wird. Erste Ergebnisse zeigten sich ebenfalls in Entwicklungsprojekt 2, welches den Fokus auf die Entwicklung KI-basierter Geschäftsmodelle legt. Hierbei wurde durch Auswertung bestehender Geschäftsmodelle eine Taxonomie entwickelt, um unterschiedliche Geschäftsmodellansätze zu systematisieren und vergleichbar zu machen. Weiterhin wurden im Rahmen von Unternehmensbefragungen Erkenntnisse zur Zahlungsbereitschaft für KI-basierte Dienstleistungen gesammelt. Der Konferenzbeitrag zu den Ergebnissen dieses Teilprojekts wird im kommenden Jahr auf der Projekthomepage veröffentlicht. Das ebenfalls zu Beginn von KompAKI gestartete Pilotprojekt 3 behandelt den Einsatz von KI in der Qualitätssicherung. Hier steht der Paradigmenwechsel von der klassischen Post-Prozess statistischen Prozesskontrolle hin zur KI-basierten In-Prozessüberwachung mit Hilfe von Deep Learning im Fokus. Die Ergebnisse dieses Pilotprojekts resultieren in einem Demonstrator, der im Jahr 2022 in der Prozesslernfabrik CiP fertiggestellt wird. Neben den fünf bereits laufenden Teilprojekten werden im kommenden Jahr auch die letzten drei Pilotprojekte unter Beteiligung von PTW Mitarbeiter*Innen starten. Diese werden sich unter anderem mit dem Einsatz von KI im Kontext von Wertstromanalysen, Geschäftsmodellen sowie User Interfaces bei Werkzeugmaschinen befassen.

1000 Tonnen CO2 sparen

Am 02.11.2021 fand bei der IHK Darmstadt das Gründungstreffen des Netzwerks ETA-Plus Südhessen statt. Die regionalen Unternehmen und Netzwerkpartner setzten sich das gemeinsame Ziel, bis Ende 2023 mindestens 1000 Tonnen CO2 einzusparen. Dafür werden jährlich drei Netzwerktreffen bei Teilnehmern organisiert, um Best Practices zu teilen und neue Ideen zum Klimaschutz zu diskutieren. Wir als #ptwdarmstadt sind im Netzwerk als Partner dabei und bringen unsere Erfahrung aus Forschungs- und Umsetzungsprojekten zum Thema CO2-neutrale Produktion ein.

Im Rahmen des Kopernikus-Projekt Synergie wird u.a. von der Eta-Fabrik erforscht, wie sich die Industrie dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energien anpassen kann. Der E-Flex Scanner ist eine vom PTW Darmstadt entwickelte Potenzialanalyse-App zur vereinfachten Wirtschaftlichkeitsbewertung des energetischen Flexibilitätspotentials in der Produktionsinfrastruktur. Wollen Sie das energieflexibilitätspotenzial Ihrer Industrieanlagen bewerten und von schwankenden Strompreisen profitieren? Dann nutzen Sie den E-Flex Scanner! Link zum E-Flex Scanner: www.synergie-projekt.de/ergebnis/e-flex-scanner.de

Um die CO2-Emissionen zu reduzieren, ist eine flexible Anpassung des industriellen Strombedarfs an das volatile Energieangebot aus erneuerbaren Energien notwendig. Zur Untersuchung der Energieflexibilität klimatisierter Räume in der Industrie wurde im Rahmen des Kopernikus-Projektes Synergie in der Eta-Fabrik ein innovativer Klimaraum aufgebaut. Für die Kühlung des Raumes sorgt eine smarte Kältemaschine, auf der Algorithmen zur Nutzenergiebedarfsprognose und Betriebsoptimierung implementiert werden. Das kurze Vorstellungsvideo gibt einen Überblick über die Versorgungstechnik des Klimaraums und der smarten Kältemaschine.

Seit Beginn des Jahres dürfen wir am PTW im Auftrag des EIT Manufacturing vier neue internationale Forschungsprojekte bearbeiten und damit relevante produktionstechnische Fragestellungen mit unseren europäischen Partnern thematisieren. Unter folgenden Links können Sie weiterführende Informationen zu den einzelnen Projekten erhalten:

Im Rahmen des Kopernikus Synergie Projektes wird untersucht, wie sich die Industrie dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energien anpassen kann. Insbesondere die nachfrageseitige Flexibilisierung des industriellen Energiebedarfs wird einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten. Hohe Energieflexibilitätspotenziale liegen u.a. in der Bereitstellung von Prozesswärme und –kälte. Der VDI hat kürzlich die branchenübergreifenden Ergebnisse von vielversprechenden Energieflexibilitätsuntersuchungen in neun Industrieunternehmen veröffentlicht. Hier haben die DMK Deutsches Milchkontor GmbH und das PTW die innovativen Ergebnisse der energieflexiblen Prozesskältebereitstellung vorgestellt. Danke für die hervorragende Zusammenarbeit! Download des VDI Blauen Papiers „Energieflexibel in die Zukunft“ hier: www.synergie-projekt.de

Martin Beck blickt in einem kurzen Interview zurück auf seine Erfahrungen während seiner Zeit am PTW. Er hebt besonders die große Gestaltungsfreiheit, die er beispielsweise beim Aufbau der ETA-Fabrik im gleichnamigen Projekt genoss, hervor. Nach der Zeit am PTW hat er sich gemeinsam mit Dr.-Ing. Philipp Schraml selbstständig gemacht und die Firma ETA-Solutions GmbH gegründet. Heute beraten die beiden Unternehmen bei der Umsetzung energieeffizienter Energiesysteme. Lesen Sie Genaueres im vollständigen Interview: Benedikt Grosch: Wo arbeitest Du jetzt und was sind Deine Aufgaben? Martin Beck: Gemeinsam mit Philipp Schraml habe ich die ETA-Solutions GmbH gegründet. Hier greifen wir die Themenstellung der Energiesystemplanung in der Industrie auf, die wir gemeinsam am PTW rund um den Bau und Inbetriebnahme der ETA-Fabrik entwickelt haben. Aufbauend auf unserer Methode der industriellen Energiesystemplanung entwickeln wir effiziente Energiesysteme für unsere Kunden aufbauend auf dem Nutzenergiebedarf des wertschöpfenden Prozesses, d. h. mit Lösungen von der Komponente bis zum (Industrie-)Quartier und darüber hinaus. Benedikt Grosch: Wie fandest Du die Zeit am PTW rückblickend? Martin Beck: Befreit! Im Rahmen der „Umweltgerechten Produktion“, wie die Forschungsgruppe ETA zu meiner Zeit noch hieß, konnten wir die Inhalte, die Kooperationspartner*Innen und die Projekte frei aussuchen – natürlich musste alles aber einen Sinn ergeben. Doch auch an Fehlern durfte gelernt werden; was bei einem 15 Mio. €-Projekt, wie der ETA-Fabrik oder der Organisation der AMB 2012 nicht ausbleibt. Es war eine tolle Zeit in einem Mix aus Ernsthaftigkeit, Strebsamkeit, Wettbewerb um Projekte aber vor allem auch mit viel Spaß an der Arbeit und im Miteinander. Benedikt Grosch: Was vermisst Du am meisten? Martin Beck: Na klar – die Kolleginnen und Kollegen! Alle WiMis im fast gleichen Alter, alle mit der gleichen Motivation etwas gemeinsam erreichen zu wollen; der Support, der die organisatorischen Lücken geschlossen hat, ein offenes Ohr hatte und immer unterstützend zur Stelle war. Und die Institutsleitung, die diese Voraussetzungen geschaffen hat und der ich sehr viel verdanke. Auch der tägliche Blick in die ETA-Fabrik fehlt. Aber zum Glück darf ich immer zu Besuch kommen und habe auch dafür genügend Anlässe. Benedikt Grosch: Was nimmst Du aus deiner Zeit am PTW mit? Martin Beck: Dass Leidenschaft, die in Gestaltungswillen gemünzt wird, enorme Kräfte in einem Team entfesselt; mit der richtigen Kultur und der notwendigen Unterstützung kann man dann sehr viel erreichen. Ich kann mich dabei an keine Zeit erinnern, in der nicht viel gelacht wurde. Diese Kultur versuchen wir nun bei ETA-Solutions fortzuführen. Benedikt Grosch: Lieblingszeit der Woche: Martin Beck: Na klar – die Mettrunde von uns „Müslis“ freitagmorgens. Neben dem Frühstück war das fast eine Kabarettrunde; da wurde die Woche inhaltlich verarbeitet, persönliche Verbindungen geschaffen und vor allem viel gelacht. Wir danken Herrn Beck für das Interview, das Benedikt Grosch vom PTW führte. ------- Forschungsgruppe: ETA, bzw. früher UP Zeit am PTW: 09|2010 bis 12|2019

Unser neues Schulungsprogramm für 2022 ist da! In unserer #Lernfabrik vermitteln wir Ihnen und Ihren Mitarbeitenden die Anwendung von Methoden und Werkzeugen entlang der Themenblöcke #LeanFactory, #LeanManufacturing, #LeanQuality, #LeanManagement sowie ab nächstem Jahr auch zu den Themen #Energieeffizienz und #KünstlicheIntelligenz in der #Produktion. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann kontaktieren Sie uns gerne unter info@prozesslernfabrik.de und schauen Sie für weiterführende Informationen gerne direkt in unsere Broschüre!

Two weeks ago, the 16th International High Speed Machining (HSM) Conference started under the main topic Digitalisation in Future Machining. On Tuesday and Wednesday, 26th and 27th of October, about 65 presentations were held in front of 120 participants in the darmstadtium conference center and in the online conference.