Es sind oft die leisen, strukturellen Weichenstellungen, die über die Zukunft einer Region mehr aussagen als jede große Eröffnungsfeier. Und doch verdient das, was sich dieser Tage zwischen dem Ortsteil Niederschmalkalden und der Gemeinde Schwallungen an der B19 vollzogen hat, mehr als ein kurzes Protokoll. Thüringens Wirtschaftsministerin Colette Boos-John hat gemeinsam mit Landrätin Peggy Greiser und Bürgermeister Thomas Kaminski das neue Industrie- und Gewerbegebiet „An der B19“ offiziell übergeben. Vier Jahre Bauzeit. 27 Millionen Euro Gesamtinvestition, davon 23,9 Millionen aus Mitteln der Gemeinschaftsaufgabe „Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur“ (GRW). Ein Areal, das wartet — und offenkundig nicht lange warten muss.

Ein Standort, der schon vor der Eröffnung gefragt war

Was Schmalkalden mit diesem Projekt demonstriert, ist zunächst einmal handwerkliche Verlässlichkeit: Die Stadt hat geliefert. Bereits heute ist ein beträchtlicher Teil der rund 27,7 Hektar vermarktbaren Nettofläche vergeben oder befindet sich im Vermarktungsprozess — und das noch vor dem offiziellen Startschuss. Das ist kein Zufall, sondern das Ergebnis einer Standortlogik, die aufgeht. Die B19 verbindet Südthüringen mit den überregionalen Wirtschaftsachsen, das Areal liegt verkehrsgünstig und damit für Logistik, Produktion und Gewerbe gleichermaßen attraktiv.

Schmalkalden ist dabei kein unbeschriebenes Blatt. Die Stadt zählt seit Jahrzehnten zu den bedeutenden Wirtschafts- und Hochschulstandorten Südthüringens und ist Teil des Oberzentrums. Werkzeugherstellung und metallverarbeitende Industrie bilden das historisch gewachsene Rückgrat — ergänzt durch Automobilzulieferer, Kunststoffindustrie und eine Hochschule, die mit rund 3.000 Studierenden aus über 80 Ländern weit über die Region hinausstrahlt. Institutionen wie die Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e. V. (GFE) und die Technologie- und Gründer-Förderungsgesellschaft (TGF) Schmalkalden sichern den Transfer zwischen Forschung und Anwendung. Dieser Mix macht die Stadt resilient — und attraktiv.

90 Prozent Auslastung: Wachstum braucht Raum

Dass ein neues Gewerbegebiet nötig wurde, war keine strategische Weitsicht der Politik — es war schlicht Notwendigkeit. Die bislang 13 Gewerbegebiete der Stadt wiesen eine Auslastung von über 90 Prozent auf. Im Umkreis von 15 Kilometern waren nahezu alle Flächen belegt. Unternehmen, die wachsen oder sich neu ansiedeln wollten, schauten sich zunehmend anderswo um. Der stille Gegner jeder Regionalentwicklung ist nicht der dramatische Abgang, sondern das langsame Ausbleiben von Neuansiedlungen.

Das neue Areal an der B19 kann in bis zu sechzehn Parzellen aufgeteilt werden — groß genug für industrielle Ansiedlungen, flexibel genug für unterschiedliche Bedarfe. Dass Ministerium und Kommune gemeinsam früh die Weichen gestellt haben, zahlt sich jetzt aus. Boos-John bringt es auf den Punkt: Diese Investition sei gut angelegtes Geld — für Arbeitsplätze, für regionale Wertschöpfung und für eine starke wirtschaftliche Entwicklung in Südthüringen.

Schwallungen und das interkommunale Signal

Doch Schmalkalden denkt weiter. Parallel zur Eröffnung des B19-Gebiets nimmt ein weiteres, interkommunales Projekt Gestalt an: Gemeinsam mit der Gemeinde Schwallungen entsteht ein neues Gewerbe- und Industriegebiet mit rund 28 Hektar Fläche. Das Areal wird voraussichtlich ab 2028 für Ansiedlungen bereitstehen — und richtet sich explizit an Unternehmen mit größerem Platzbedarf, die das bestehende Angebot bislang nicht bedienen konnte.

Interkommunale Kooperation gilt in der Kommunalpolitik oft als Wunschbild, das an Zuständigkeitsfragen scheitert. Schmalkalden und Schwallungen zeigen, dass es anders geht — mit gemeinsamer Trägerschaft, geteiltem Nutzen und klarer Arbeitsteilung. Das ist ein Modell, das andere Regionen in Thüringen aufmerksam beobachten sollten.

Was Standortpolitik im ländlichen Raum leisten muss

Die Eröffnung des Gewerbegebiets „An der B19“ ist auch eine Antwort auf eine größere Frage: Wie hält man wirtschaftliche Dynamik in Regionen abseits der Metropolen? Thüringen hat hier strukturell zu kämpfen — Fachkräftemangel, demografischer Wandel, Abwanderung junger Menschen. Doch Schmalkalden zeigt, dass die Antwort nicht im Klagen über diese Rahmenbedingungen liegt, sondern im konkreten Handeln: Flächen schaffen, Investitionen ermöglichen, Perspektiven bieten.

Die GRW-Förderung ist dabei das Instrument, das Land und Bund gemeinsam schärfen müssen — und das hier seine Wirkung entfaltet. Rund 88 Prozent der Gesamtkosten werden öffentlich getragen. Das mag hoch klingen; gemessen an der Hebelwirkung für private Investitionen, Arbeitsplätze und Steueraufkommen ist es eine nüchterne Rechnung.

Schmalkalden hat geliefert. Die Flächen sind da. Jetzt liegt es an den Unternehmen — und an einer Landespolitik, die diesen Typ von Standortentwicklung auch künftig mit der nötigen Konsequenz begleitet.

Gemäß dem Motto des Tages „Der Mensch steht im Mittelpunkt“ ging es um die Bedürfnisse von Menschen, die ein antreibender Motor der Innovationskraft des Maschinen- und Werkzeugbaus in seinen verschiedenen Facetten sind. Die weitere Erhöhung des Lebensstandards zählt hier ebenso wie Produkte ökologischer sowie kostengünstig und daher allgemein verfügbar anzubieten. Um diese Ziele zu erreichen, können Instrumente wie die Künstliche Intelligenz helfen.

Innovationen, Rezyklate und ökologische Potenziale des Schäumens

Die thematische Ausrichtung der Treffpunkte wechselt mit dem Ort der Veranstaltung, und in Schmalkalden steht traditionellerweise der Spritzguss im Fokus. In den Vorträgen des Tages wurden unterschiedliche Aspekte der Nachhaltigkeit verhandelt: Die Frage war unter anderem, wie wir Rezyklate optimal nutzen, Kreisläufe schließen oder den Energiebedarf gemäß ökologischer Imperative decken können. Hier können wir nur einige Aspekte vertiefen: Wer mehr von den Inhalten erfahren will, sei auf den Link auf den Forschungsblog der HSM unter dem Artikel verwiesen.

Den Anfang machte Frank Schockemöhle von dem Unternehmen Pöppelmann, der sich mit dem Thema „Reduzierung der Treibhausgasemission durch Einsatz von Rezyklaten“ befasste. Das Familienunternehmen aus Lohne hat eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ihrer Produktion und Produkte ins Visier genommen und eine mehrstufige Strategie zur Umsetzung konzipiert. Es versteht sich von selbst, dass der Lebenszyklus von Kunststoffen maximiert werden sollte, werden diese Materialien doch in aufwändigen Verfahren gewonnen. Ein Ansatz ist dabei, Kunststoffe zu recyceln und wieder in den Kreislauf zu überführen, wobei auch die EU den Unternehmen aufgibt, entsprechende Mengen an postconsumer-Material, das in anderen Worten schon einmal genutzt wurde, einzubringen. Probleme sind dabei der Aufwand der Aufbereitung und die eingeschränkten Möglichkeiten der Wiederverwendung. Diese wird umso aufwändiger, je mehr Materialien, also unterschiedliche Kunststoffe oder andere Materialien, wie Papier und Metall, Verwendung finden. Etiketten oder die Aluminiumdeckel bei Joghurtbechern sind bekannte Beispiele. Die Recyclingfähigkeit ist mithin bereits beim Produkt- und Produktionsdesign zu bedenken.

Dr. David Welling von der Aachener Werkzeugbau Akademie (WBA) skizzierte anschließend die Möglichkeiten und die Herausforderungen eines öko-effektiven Werkzeugbaus, in dem sich die Spannungen von Ökologie und Ökonomie produktiv aufheben. Einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen beim Karosseriebau bei BMW Landshut gaben Klaus Sammer, Leiter Werkzeugbau, Instandhaltung und Vorentwicklung der Leichtmetallgießerei, und Thomas Kopp: Wie können bestimmte innovative Technologien zum Beispiel beim Verfahren des Aluminium-Druckgusses effizienter und nachhaltiger werden und zugleich den notwendigen Standards an Qualität und Rentabilität genügen? Noch erwähnt sei der Beitrag Uwe Kolshorns vom Kunststoff-Instituts Lüdenscheid, der auf die Vorzüge des Schäumens in Aspekten der Ökologie aber auch der Produktivität hinwies. Zentral sei, die materiellen Charakteristika des Schaums wiederum beim Produktdesign zu denken, um alle Potenziale zu heben.

Das Praxisforum wurde abgerundet durch einen Besuch der Formconsult Werkzeugbau GmbH aus Schmalkalden. Das Resümee der Veranstaltung legt einen Blick auf den Anfang der Veranstaltung nahe, also die Begrüßungsworte von Prof. Thomas Seul: Sein Plädoyer war die konstruktive Zusammenarbeit von Hochschulen für angewandte Forschung und Unternehmen. Durch diese Kooperation ließe sich die Expertise der akademischen Forschungsbereiche zum beiderseitigen Vorteil nutzen.

Mehr erfahren Sie hier.

Besonders beeindruckend sind die alten Ma­schinen und Werkzeuge, die in der Ausstellung zu sehen sind. Sie geben einen Eindruck davon, wie schwer die Arbeit in der Metallindustrie seinerzeit war und wie viel Handarbeit früher benötigt wurde, um Produkte herzustellen. Die historischen Arbeitskleidungen und Schutz­aus­rüstungen vermitteln zudem einen Eindruck von der Gefährlichkeit der Arbeit in der Metall­industrie früherer Zeiten.

Ein weiterer Schwerpunkt des Museums ist die Geschichte der Eisengießerei in Schmalkalden und der berühmten „Schmalkaldischen Artikel”. Hier werden verschiedene Gussobjekte ausgestellt, darunter auch kunstvolle Garten­deko­rationen und Grabsteine.

Besonders beeindruckend ist eine Sammlung von Glocken, die in der Gießerei hergestellt wurden. Sie zeugen von der ho￾hen Qualität der Arbeit der in der Neuen Hütte beheimateten Eisengießerei. (tl)

www.hochofenmuseum.de

Gelingen soll das mithilfe von Know-how aus Schmal­kalden. „Aus Südthüringen in alle Welt“, beschreibt Geschäftsführer Sven Backhaus den Anspruch des Unter­neh­mens. Er sieht die Ro­bo­tikbranche als Treiber für die Zukunft. BizLink will dabei tatkräftig mithelfen.

Dabei werden in Schmalkalden gar keine Robo­ter hergestellt. Aber etwas, was für deren Funk­tion unerlässlich ist. Gemeint sind die sogenann­ten Energiepakete. Das sind die Teile am Ro­bo­ter, die die Werkzeuge am Ende des Roboter­arms mit allem versorgen, was sie brauchen: Strom, Wasser, Druckluft, Daten. „Man kann sa­gen: Wir hauchen Robotern Leben ein“, sagt Back­haus. Auch das Konfektionieren der Stecker gehört dazu – bei der Produktvielfalt und der ge­forderten Präzision bei Biz­Link bedeutet das einen hohen Anteil an Handarbeit. Erstaunlich, wo es doch um Robotik geht.

Weiter geht es mit dem Einlegen der konfektio­nier­ten Leitungen und Schläuche in ein schüt­zen­des Wellrohr. Auch hier ist viel Handarbeit not­wendig, denn die Pro­zes­se lassen sich auf­grund der vielen verschiedenen Kundenanfor­derungen kaum automatisieren. Zu guter Letzt werden Metall- und Kunststoffteile miteinander ver­schraubt, um das Energiepaket am Robo­ter an­bringen zu können.

Hohe Beanspruchungen

Wer bereits einen Roboter bei der Arbeit gese­hen hat, hat eine Vorstellung davon, wie hoch die Belastungen sind, denen die Energiepakete aus­gesetzt sind. Des­we­gen stehen in den BizLink-Hallen auch eigene Testfelder. Manche Dinge, sagt Backhaus, kann man allerdings nur beim Kun­den vor Ort testen.

Dann kommen die Service-Teams von Biz­Link zum Einsatz. Weltweit montieren sie die Ener­gie­pakete an den Robotern der Kunden, richten sie ein und reparieren ge­gebenenfalls auch mal et­was. Allerdings beobachtet der Firmenchef mitt­lerweile auch einen gegenläufigen Trend. Pro­duzenten von Robotern schicken ihre Anla­gen nach Schmalkalden, wo sie komplett ausge­rüs­tet werden. BizLink versendet sie dann an die je­weiligen Endkunden. „Das ist an­spruchs­voll, was die Termin­treue an­geht“, erklärt Sven Backhaus.

Automobilwerke in aller Welt beliefern

Aber wo arbeiten nun die Schmalkaldener Ener­gie­pakete? „Wir leisten einen wichtigen Bei­trag für die deutsche Automobilproduktion“, erklärt Backhaus selbst­be­wusst. 95 Prozent der Produk­te sind für die Automobilindustrie bestimmt. Zu den Kunden gehören alle deutschen Autoher­stel­ler. Räumlich beschränkt sich der Ak­tions­radius aber nicht nur auf die Bundes­re­publik. Be­liefert werden deutsche Autofabriken in aller Welt, so zum Beispiel in Brasilien, Chi­na und Süd­afrika.

Pläne für die Zukunft gibt es bei BizLink in Schmal­kal­den einige. So soll in den Maschi­nen­park investiert werden. Dabei stehen energie­spa­rende Maschinen für die Extrusion der Kabel ganz oben auf der Einkaufsliste. Das fällt dann un­ter den großen Punkt Nachhaltigkeit, der zur Un­ter­nehmensphilosophie zählt. Dazu gehört die Zertifizierung des Umweltmanagements eben­so wie die geplante Solaranlage.

Aber auch die soziale Verantwortung nimmt man bei BizLink ernst. So gibt es eine gut funktio­nie­ren­de Partnerschaft mit dem sozialpäda­gogi­schen Zentrum Regen­bogen in Schmalkalden.

Herr Bürgermeister, wenn man durch Schmalkalden geht, sieht man nicht nur eine wundervoll hergerichtete Innenstadt, sondern bemerkt man auch eine positive Grundstimmung unter den Men­schen. Worauf führen Sie das zu­rück?

Große Ereignisse schweißen zusammen. Wenn sich alle zusammentun, kann gemeinsam viel erreicht werden und die gesamte Region profi­tiert davon. Nur gemeinsam ist man stark!

Andere Kommunen scheuen sich, in ihren Mauern Großereignisse wie den Thüringentag auszurichten. Wa­rum wollten Sie das Landesfest nach Schmalkalden holen?

Schmalkalden hat sehr positive Erfahrungen gesammelt mit der Ausrichtung der Thüringer Landesgartenschau im Jahr 2015. Es war damals für uns eine Chance, nicht nur den Stadtumbau und die Stadtentwicklung voranzutreiben, sondern unseren Gästen die Fach­werk­innenstadt zu präsentieren. Dies hat uns sehr viel positive Resonanz eingebracht. Ähnliche Er­fahrungen haben wir 2017 im Rahmen der Veranstaltung 500 Jahre Reformationsjubiläum gesammelt. Nun war es nach Corona an der Zeit, an diese positiven Erfahrungen anzuknüpfen. Von Zeit zu Zeit sollte sich jede Stadt auch um eine positive überregionale Wahrnehmung bemühen, zumindest ist das das Ziel der Stadt Schmalkalden.

Was wird den Thüringentag in Ihrer Stadt von seinen Vorgängern un­ter­­schei­den

Üblicherweise wird der Thüringentag als das größte Bürgerfest des Freistaates gepriesen. Wir haben gemeinsam mit dem Freistaat Thüringen in Schmalkalden aber nicht nur vor, eine große Party zu feiern, sondern möchten auch auf die aktuellen Themen, die unsere Menschen bewegen, eingehen. Neben besten Beispielen zur regenerativen Energiegewinnung, einem nachhaltigen Leben, nachhaltiger Land- und Forstwirtschaft und dem Fokus auf Regionalität wird auch die Präsentation von unterschiedlichen Sportarten eine Rolle spielen. Es gibt Bobanschiebe-Meisterschaften, Sommerrodeln, Skispringen für Jedermann und natürlich auch Fußball. Die Jüngsten werden im Schloss ein tolles Kinderfest erleben und abends eine Führung mit Gruselfaktor erfahren.

Das Wichtigste ist aber, dass wir von Anfang an darauf geachtet haben, den CO2-Fußabdruck für dieses Großereignis in Thüringen klein zu halten und im Zusammenhang mit dem Thüringentag ausgestoßenes CO2 mit Maßnahmen zu kompensieren. Schließlich soll dieses Fest künftige Generationen nicht belasten.

Acht Eventstandorte sind über die Stadt verteilt. Wie wollen Sie das logistisch lösen?

Wir werben sehr dafür, dass die Gäste aus nah und fern mit Bus und Bahn nach Schmalkalden kommen. Die meisten Standorte sind fußläufig gut erreichbar. Für weiterentfernte Standorte, wie den Agrarstandort, wird eine Anbindung über einen Shuttle erfolgen. Die Gäste, die mit dem PKW nach Schmalkalden kommen, werden durch insgesamt drei Großparkplätze vor den Toren unserer Stadt empfangen und dann per Shuttle in die Innenstadt verbracht. Am gesündesten und wohl auch angenehmsten wird es für die Gäste aus dem näheren Umfeld sein, mit dem Fahrrad nach Schmalkalden zu kommen. Es sind genug Fahrradständer vorgesehen.

Stichwort Nachhaltigkeit: Was wird vom Thüringen­tag bleiben, wenn alle Bühnen wieder abgebaut sind?

Die Kirchengemeinde Schmalkalden beab­sichtigt, die Stadtkirche zu einer Arche Noah umzugestalten. Es werden zahlreiche Bäume im Kirchenschiff aufgestellt werden. Nach dem Thüringentag werden diese Bäume im Stadt gebiet ein neues Zuhause  finden. Außerdem erwarten wir, dass einige der Gäste Gefallen an unserer Fachwerkinnenstadt finden und uns ein zweites und drittes Mal besuchen werden.

Dies wird unserer Innenstadt, dem dortigen Einzelhandel und der Gastronomie ebenso helfen wie unseren Hotels und Vereinen, die mit zahlreichen Ehrenamtlichen zum guten Gelingen des Thüringentages beitragen werden. All diese Helfer fühlen sich mit der Stadt Schmalkalden noch mehr verbunden. Ein Großereignis schweißt die Menschen zusammen.

Was wird für Sie das Highlight des Festwochenendes sein?

Es fällt mir schwer, an dieser Stelle von einem Highlight zu sprechen, wenn am Don­nerstag­abend Ben Zucker auftritt, am Freitag Andrea Berg Schmalkalden und Gäste unterhält, Lotte am Samstagabend ein junges Publikum be­geistern wird und der Thüringentag am Sonntagabend mit dem Konzert von Barclay James Harvest sein Ende finden wird. Es ist sehr schwer, eine Entscheidung zu treffen.

Nach der Landesgartenschau 2015 und dem Re­for­ma­tions­jubiläum ist der Thüringentag das dritte Groß­ereignis, dass hier stattfindet. Was kommt als nächstes?

Schwere Frage. 2024 feiert Schmalkalden die 1150 Jahrfeier und lädt schon heute dazu ein. Und wie hat sich der Sportausschussvorsitzende des Bundestages, Frank Ullrich, gegenüber der Presse geäußert: „Es ist absolut sinnvoll“, dass sich Deutschland für die olympischen Winter­spiele stark macht. Das wäre auch was für unsere Region in Partnerschaft mit anderen.

Interview: Torsten Laudien

Mehr erfahren Sie unter: www.schmalkalden.de/thueringentag-2023

Schmalkalden – am Südrand des Thüringer Waldes gelegen – ist eine historisch geprägte aber auch selbstbewusste und lebenswerte Stadt. Als Mittelzentrum mit ihren rund 20.000 Einwohnern, 3.000 Studenten und etwa 50.000 Einwohnern im Einzugsgebiet prägt sie die Region. Sie ist Wirtschafts-, Forschungs- und Technologiestandort, Hochschul­stadt, Refor­mations­stadt und Stadt im Grünen.

Seit 2002 betreiben die Verantwortlichen einen konsequenten Stadtumbau, um das spezifische Erscheinungsbild von Schmalkalden heraus­zuarbeiten und eine zukunftsorientierte Verbes­serung der Stadt- und Lebenssituation voran­zutreiben. So ist die Altstadt nahezu vollständig saniert und versprüht ihren mittelalterlichen Charme. Wohnbauprojekte werden umgesetzt, Industrie- und Gewerbegebiete optimiert und potente Standorte neu entwickelt.

Vom Erzabbau zur modernen Werk­zeug­produktion

Ökonomische Grundlage der Entwicklung des Gebietes um Schmalkalden war der Abbau und die Verarbeitung von Braun- und Roteisenstein (Eisenerz). Im Jahr 1340 wurde der Erzabbau erstmals urkundlich erwähnt. Durch die Nähe zum reichen Holzbestand im Thüringer Wald war es möglich, das Erz auch zu verhütten. Im Jahre 1397 waren sogenannte „Schmalkalder Artikel“ eine Bezeichnung für in der Stadt gefertigten Stahlwaren, die auf der Frankfurter Messe angeboten wurden. Um das Jahr 1554 gab es 225 Schmiedewerkstätten in Schmalkalden. Die Fertigung von Eisen- und Stahlwaren erstreckte sich unter anderem auf Ahlen und Bohrer, Messer und Scheren, Striegel und Löffel, Hufeisen, Zangen und Spieße. Um die Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert begann der Wandel vom Handwerk zur industriellen Fertigung. Bereits 1876 wurde die Firma A.G. Thorwarth als erste Zwingenfabrik Deutschlands gegründet. Heute umfasst das wirtschaftliche Profil der Stadt Betriebe der Werkzeugindustrie, des Sondermaschinen- und Werkzeugbaus, der Lebensmittelindustrie und der Getränkeindustrie sowie der Holzbearbeitung und des Bau­gewerbes.

Eine Region mit Zukunft und Viel­falt

Dass der Wirtschaftsraum Schmalkalden eine stabile und starke Zukunftsregion ist, spiegelt sich auch in den zahlreichen Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten der Unternehmen wider. Die Studienangebote der Hochschule Schmalkalden und deren Vernetzung mit der nahe gelegenen Technischen Universität Ilmenau fördern im Zusammenwirken mit den industrienahen Wissenschafts- und For­schungs­einrichtungen die Fachkräfte­sicherung, Unternehmensgründungen sowie den Transfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft im Raum Schmalkalden.

Bereits mehrfach hat sich die Stadt als Ausrichterin von Großereignissen präsentiert. So fand hier 2015 die 3. Thüringer Landesgarten­schau statt. In diesem Jahr nun lädt Schmalkalden zum großen Landesfest ein. Vom 9. bis 11. Juni 2023 findet der Thüringentag statt. (tl)

Was diesen Thüringentag von seinen Vorgängern unterscheidet und warum Sie das Festwochenende zum Anlass nehmen sollten, dieses Juwel zu besuchen, verraten wir Ihnen unter: https://wirtschaftsspiegel-thueringen.com/2023/06/04/thueringentag-schmalkalden/

Ohne die Kunststoff­technik könnten beispiels­weise viele Konstruk­tionen gar nicht umgesetzt oder heutige Forderungen nach Energie- und Material­effizienz nicht erfüllt werden. Umso wichtiger ist es, diesen elemen­taren Wirtschafts­zweig effizienter und damit nach­haltiger zu gestalten.

Spritzgieß­werkzeuge aus Alu­mi­ni­um oder Stahl

Für die Serien­produktion werden Spritzgieß­werkzeuge überwiegend aus Stahl­werk­stoffen hergestellt, da diese eine vermeintlich höhere Standzeit im Vergleich zu Aluminium­legierungen aufweisen, die gegen­wärtig nur für Proto­typen Verwen­dung finden. Dabei besitzt Alumi­nium gegenüber Stahl eine deutlich bessere Wärmeleit­fähigkeit, wodurch der Produktions­prozess erheblich verkürzt werden kann. Die Kunststoff­schmelze kühlt in einer Form aus Aluminium schneller kontrol­liert ab und das Bauteil kann früher entformt werden. Das spart nicht nur Zeit, sondern auch Energie und Kosten. Für nachhaltigere Produktionsprozesse sowohl im Werkzeug­bau als auch im Spritz­gießen ist also Alumi­nium als Werkstoff zu bevorzugen.

Das Projekt AlPro (Smarte Aluminium Spritzgieß­werkzeuge mittels WAAM und KI Methoden für energie­effiziente und ressour­censcho­nende Produk­tionsprozess) zielt darauf ab, Spritzgieß­werkzeuge mittels 3D-Druck aus Aluminium­legierungen herzu­stellen. Im Ergebnis sollen die Werkzeuge energie­effizient, ressourcen­scho­nend und qualifiziert für eine Serien­produktion sein.

Additives und subtraktives Spritz­guss­­ver­fahren

Als additives Verfahren findet ein lichtbogen­basiertes Auftrag schweißen (Directed Energy Deposition-Arc (DED-Arc)) mit einer hohen Auftrag­rate bis 5 kg pro Stunde Anwen­dung. Damit können groß­volumige Bauteile wie Spritzgießwerkzeuge in einem vertretbaren Zeit­raum gefertigt werden. Der Vorteil im Vergleich zu einem subtrak­tiven oder spanenden Ver­fahren ist die Generierung von kontur­nahen Temperier­kanälen, die die Abkühlge­schwin­dig­keit nochmals er höhen und für eine gleich­mäßige Abkühlung des Bauteils sorgen.

Darüber hinaus können unterschiedliche Alumi­niumle­gierungen stoff­schlüssig eingesetzt wer­den. Der Grund­körper besteht aus einer günsti­geren Legierung, während an der Ober­fläche und insbe­sondere am Einspritz­bereich ver­schleiß­­feste Alumi­niumwerk­stoffe ihren Einsatz finden. Ein besonderes Augen­merk liegt im Projekt auf dem Verschleiß des Spritzgieß­werkzeuges. Der Verschleiß Zustand wird mittels Körper­schall Sensorik und Computer­tomo­graphie permanent überwacht. Härte­messungen und Gefüge­unter­suchungen am Werkzeug komplet­tieren die Kontrolle. Während des Spritz­gieß­prozesses werden die Maschinen­ein­spritz­drücke und Tempe­raturen im Werkzeug aufge­nommen und die gefer­tigten Bauteile auf Verzug und Ober­flächenab­weichungen untersucht.

Nutzung von KI zur Verringerung des Werkzeug-Verschleises

Methoden des Maschi­nellen Lernens (KI) führen alle gewonn­enen Daten aus Prozess und Werkzeug zusammen und prognos­tizieren die Standzeit des Werk­zeugs. Damit können in Zukunft gezielt die passenden Legie­rungen ausge­wählt werden, um den Verschleiß zu reduzieren, die Repro­duzier­barkeit des Prozesses zu erhöhen und sowohl die Standzeit der Spritzgieß­werkzeuge als auch die Bauteil­qualität zu maxi­mieren.

Am Beispiel eines in einem bereits abgeschlos­senen Projekt (siehe Abbildung) untersuchten Lebens­mittel­behälters aus Kunst­stoff konnte bereits durch den Einsatz eines opti­mierten und additiv gefertigten Alumini­umspritz­gießwerk­zeugs die Zykluszeit um 28 Prozent reduziert, die Einfall­stellen auf der Kunststoff­oberfläche um 24 Prozent minimiert und die Verfüg­barkeit des Werkzeugs um 139 Stunden im Monat gesteigert werden. Bei einer Gewichts­reduktion des Werk­zeugs um 65 Prozent gegen­über Stahl konnten auch nach 136.000 Zyklen keine Verschleiß­erschei­nungen fest­gestellt werden. Darüber hinaus weisen die Bau­teile aus dem Alumini­umwerk­zeug geringere Eigen­span­nungen auf. Mit dem Transfer der bisherigen Ergeb­nisse sind Thüringer Werk­zeug und Formen­bauer in der Lage, neuar­tige und nach­haltige Spritzgieß­werkzeuge zu fertigen und dabei durch Einsatz der additiven Tech­nologie DED-Arc Energie, Material und Zeit bei der Ferti­gung einzu­sparen.

Unter­nehmen des Werkzeug- und Formen­baus stehen in der Wertschöp­fungskette der Kunst­stoff­technik weit vorne. Dadurch profitieren auch die mit nachgelagerten Produk­tions­schritten befassten Unternehmen wie Kunst­stoff­­verar­beiter durch die sinkenden Kosten im Spritz­gießprozess. Zusätzlich können die gewonnenen Erkennt­nisse auch auf andere Werk­zeuge in der Stanz- und Umform­technik übertragen werden.

Kunststoffe, metallische Leicht­bau­werk­stoffe und auch tech­nische Kera­miken fin­den im Maschinen­bau und in der Automobilbranche immer stär­kere Anwendung. Die Sichtflächen so­wie die Funktions­oberflächen müs­sen strengen qualitativen und op­tisch­en Anforderungen genügen.

Die hohe Detailauflösung führt zu einem kleinen Sichtfeld und damit zur Notwendigkeit, große Flächen in mehr­eren Teilen aufzunehmen, wel­che später zu einem Gesamtdatensatz zusam­mengefasst werden. Aus diesem Gesamt­bild sind geometrische Merk­male zu bestimmen und diese mit den Solldaten zu vergleichen. Der gesamte Ablauf muss zeitoptimiert ausgeführt werden, da das Ziel darin besteht, das System direkt in der Fertigungslinie (inline) einzusetzen und damit der Fertigungstakt die Anforderung an die Messzeit vorgibt. Insbesondere die Er­zeugung von Datensätzen sowie der algo­rith­mische Vergleich von geo­me­trisch­en Ist-Daten mit den Sollwerten stellt aufgrund der hohen Datenmenge und der kurzen Taktzeit (mehrere Teile pro Sekunde) eine große Her­aus­for­derung dar.

Die wesentlichen Schritte zur Umsetzung der Quali­täts­sicherungs­aufgabe bestanden in der Entwicklung einer angepassten Bilderfassung, eines Klassifikators basierend auf Deep- Learning-Verfahren (sogenannten Con­vo­lu­­tio­nal-Neural-Networks) sowie der Validierung des Gesamtsystems im Fertigungsumfeld. Im Ergebnis des Thüringer Verbundprojektes wurde erstmalig ein fertigungsintegrierbares und flexibles Verfahren vorgestellt, das sowohl eine objektive Sichtprüfung als auch eine präzise Maß­haltig­keits­prü­fung an Kunststoffbauteilen in einem einzigen System realisiert.

Durch einen Knickarmroboter der Firma Kuka wird das Bauteil direkt aus der Spritz­gieß­maschine entnommen, unter eine speziell entwickelte Bildverarbeitungsstation gehalten, in mehreren Ansichten auf Fehler geprüft, vermessen und bei Fehlern direkt aussortiert. Für die schwarzen LED-Gehäuse sowie für die roten Reflek­torbauteile konnte eine Er­kennungs­rate zwischen 95 und 100 Prozent in Ab­häng­ig­keit der zu erkennenden Defektklasse erreicht werden.

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.