Aktuelle Trends in der Fertigungstechnik

Der Weg dahin ist derzeit von der Erfahrung der Menschen, die das Produkt auslegen und die Fertigungs­schritte auswählen, sowie von der Leistungs­fähigkeit der eingesetzten Maschinen, die die Bearbeitung übernehmen, abhängig. Die Maschinen selbst werden von Menschen eingestellt und agieren in diesem Fall auch in Anlehnung an die Erfahrung der Bediener. Im Rahmen der Offensive Industrie 4.0 ist es gelungen, die Gewichtung und die Bedeutung der Datenakquise und Daten­verarbeitung für die Fertigungs­prozesse hervorzuheben und hier auch viele Aktivitäten anzustoßen.

Eine wesentliche Erkenntnis ist in meinen Augen die Konnektivität und die Besinnung auf die Darstellung einzelner Schritte als Knoten in einem Netzwerk vom Rohstoff zum Endbauteil hin. Das heißt, dass auch die Fertigung eines Bauteils ein Netzwerk darstellt und dass die Ereignisse in einem Schritt eine Folge auf die nachfolgenden Schritte haben. Die klassische Serien­fertigung stellt die einzelnen Schritte so ein, dass nur geringfügige Abweichungen erfolgen dürfen, um gerade die starre Verkettung nicht zu beeinflussen. (Abb. 1)

Eine derartige starre Verkettung steht entgegen den häufig wiederkehrenden Heraus­forderungen, wie zum Beispiel kurze Reaktions­zeiten bei kleinen Losgrößen zu realisieren, die auch in weiten Ansätzen der Einsatz der additiven Fertigung rechtfertigen. Darüber hinaus wird der Bedarf an anderen Fertigungs­folgen, die jedoch zu den gleichen Funktionalitäten des Endproduktes führen, höher, denn die Resilienz der Thüringer Region kann hiermit gesteigert werden.

Starre Ketten infrage stellen

Die starren Ketten, die aktuell in der Produktion implementiert sind, werden in Frage gestellt. Denn beginnen die Knoten zu schwingen, dann können andere Tech­nologien, andere Werkstoffe eingesetzt und andere Herstellungswege eingegangen werden. Insbesondere die Kompensation oder die Korrektur­maßnahmen bei höheren Abweichungen in einem Knoten (das heißt in einem Bearbeitungs­schritt) können bestimmt und mittels geeigneter Modelle und Simulationen die Folge auf die Kette abgeschätzt werden. Der Ausschuss könnte so minimiert werden, die einzelne Technologien bei ihrem effizienten Betriebs­punkt eingesetzt werden. (Abb. 2)

Einzelne Technologien für die Serienfertigung werden häufig nach dem Ansatz „Hohe Bearbeitungs­geschwindigkeit zur Reduzierung der Taktzeit“ entwickelt. Aber erst ihre Betrachtung in der gesamten Kette kann zur Reduzierung der Emissionen führen, sodass es sich hier um eine multi­kriterielle Problemlösung handelt. Kriterien können Zeiten – im Sinne von möglichen Liefer­terminen – sein, oder die Kombination einzelner Schritte zur Erzielung von Effizienzmaxima in sich bildenden Technologie­ketten etc.

Viel interessanter wird der Blick auf die Bereitstellung der Energie zum Betrieb der Maschine für die einzelnen technologischen Schritte. Denn wird die Gesamt­bearbeitung so gestaltet, dass energieintensive Schritte in die Zeiträume gelegt werden, in denen der Strom aus regenerativen Energien eingesetzt werden kann, können dann die Potenziale zur Erreichung der Klima­neutralität vollständig ausgenutzt werden.

Mangelnde Automation oft Grund für Scheitern großer Digitali­sierungs­projekte

Schlussendlich wird die mangelnde Automation einzelner Prozessschritte durch geeignete Technologien häufig als Grund für das Scheitern größerer Digitalisierungs­projekte hervor­gehoben. Der Blick auf unsere produzierenden Unternehmen in Thüringen lässt eindeutig erkennen, dass Kompetenz und Erfahrung diese auszeichnen. Handfertigkeit und Erfahrung der Menschen in allen Stufen der Produktion prägen diesen Erfolg, auf den man stolz sein kann. Thüringer Unternehmen stellen nicht die verlängerte Werkbank dar, sondern sie setzen die Idee (auch anderer) zu einem fertigbaren Produkt um!

Das Szenario fordert die Fertigungs­technik und die Anlagen- und Maschinen­bauer auf, dynamische Adaption in den Fertigungs­prozessen einzuführen, die auch den Menschen unterstützen sollen, Entscheidungen auf Basis quantifizierbarer Daten und Prognosen zu treffen. Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine wird hier auf eine völlig andere Ebene gestellt und orientiert sich in Richtung Kooperation zwischen Team und Maschine, mit einer deutlich höheren Interaktion und Kommunikation auf unterschiedlichen Kanälen. (jpb)