„Ultimative Blaupause für die regionale Wirtschaft“

Nachhaltiger und wirtschaftlicher produzieren: Forschungsprojekt beschreitet neue Wege

Wenn es um große Themen geht, braucht man ein schlagkräftiges Team. Ein solches versammelt das KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg im Rahmen des bayerischen Forschungsverbundes „FORinFPRO – Intelligente Fertigungsprozesse & Closed-Loop-Produktion“ um sich. Gemeinsam mit zehn Partnern aus Industrie und Forschung nimmt sich das interdisziplinäre Team aus Spezialistinnen und Spezialisten der Materialwissenschaften, der Prozess- und Automatisierungstechnik sowie der künstlichen Intelligenz (KI) einer wichtigen Herausforderung der produzierenden Industrie an: Fertigungen ressourceneffizient und mit Blick auf Recyclingmaterialien robust zu gestalten, für eine höhere Bauteilqualität zu sorgen sowie Lösungen für den Fachkräftemangel zu schaffen. Kern ist die Realisierung eines Regelungssystems für Maschinen, Anlagen und ganze Prozessketten, das dank KI aus vergangenen Prozessschritten lernt, um sich an zukünftige Erfordernisse anzupassen und so effizienter zu arbeiten. Die Bayerische Forschungsstiftung fördert das Projekt mit rund zwei Millionen Euro.

Man sieht eine Hand, die eine Glühbirne berührt. Drumherum sieht man Kacheln mit Smbolen für Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit.

tanit, stock.adobe.com

„Im Rahmen von FORinFPRO erarbeiten wir die ultimative Blaupause für die regionale Wirtschaft, mit der Unternehmen in Zukunft deutlich flexibler, nachhaltiger und effizienter produzieren können. Beispielsweise in dem sie Sonnenenergie voll auschöpfen, komplexere Anlagen einfacher nutzen und recycelte Materialien verarbeiten können“, berichtet Prof. Dr.-Ing. Christoph Ament, Inhaber des Lehrstuhls Regelungstechnik der Universität Augsburg und Sprecher des Verbundes, begeistert.

Schlüssel für die Produktion von morgen

Dabei sind aus Sicht der Forschenden lernende Fertigungsprozesse der Schlüssel für die Produktion von morgen. „Wo aktuell schwankende Materialeigenschaften bei der Verarbeitung recycelter Materialien Probleme bereiten, könnte eine lernende Fertigung für eine prozessstabile Verarbeitung sorgen“, erklärt Rupert Hirn, Teamlead Digital Applications & Data Intelligence bei der KraussMaffei Technologies GmbH und stellvertretender Sprecher des Verbundes. Zudem eröffnen sich neue Möglichkeiten der Ressourceneffizienz, wenn ganze Prozesse auf die Verfügbarkeit von Ressourcen wie Solarstrom reagieren können. „Eine lernfähige Prozessregelung sieht beispielsweise den kommenden Energiebedarf voraus, nutzt je nach Verfügbarkeit erneuerbare Energien und passt den Energiemix und dessen zeitliche Abfolge an“, schildert Ament.

Zudem sind Prozesse heute stark abhängig von der Erfahrung der Mitarbeitenden in der Produktion. „Anhaltender Fachkräftemangel und wachsende Komplexität von Prozessen führt zu minderen Produktqualitäten, Nacharbeit und Ausschuss. Auch dies lässt sich durch einen KI-geregelten Prozess kompensieren“, unterstreicht Hirn.

Forschung am konkreten Beispiel

Konkreter Ausgangspunkt der Forschenden ist die Fertigung von Leichtbaukomponenten unter Einsatz von Carbonfaser-Vliesen. Einerseits, da der Prozess der Herstellung aufgrund vieler Einzelprozesse sehr komplex ist. Andererseits, da hier die neue Möglichkeit der Arbeit mit einem recycelten Werkstoff integriert sowie das Verfahren weiter verbessert werden kann. „Wir analysieren die Einzelprozesse, überwachen diese mit Sensoren und erstellen digitale Modelle, die uns eine Vorhersage und Regelung der Prozesse erlauben. Mit neuen Schnittstellen zwischen den Herstellungsverfahren und deren Steuerungen schaffen wir eine komplexe Verkettung der Einzelprozesse und eine globale Regelung des Gesamtprozesses“, erklärt Ament.

FORinFPRO denkt zwei große Themen – Robustheit und Ressourceneffizienz – zusammen, um die industrielle Fertigung der Zukunft wirtschaftlicher und nachhaltiger zu gestalten. Gleichzeitig bietet der Ansatz Unternehmen die Möglichkeit, den bereits real existierenden Fachkräftemangel mit intelligenten Lösungen zu begegnen. „Ein Gewinn für die gesamte Region“, subsumiert Ament.

Partner

Universität Augsburg
Technische Universität Nürnberg
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg
DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie – ZLP Augsburg
KraussMaffei Technologies GmbH, München
MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen
Vallen Systeme GmbH, Wolfratshausen
BCMtec GmbH – Bavarian Consulting & Measurement Technologies GmbH, Augsburg
soffico GmbH, Augsburg
SGL Carbon, Meitingen
Bolle und Cords Elektrotechnik GmbH, Horst