Presseinformationen

Produkte langlebig auslegen, reparaturfreundlich gestalten, zu neuen Produkten umarbeiten – geschlossene Materialkreisläufe minimieren den Rohstoffverbrauch und führen insbesondere ausgediente Produkte nach einer möglichst langen Nutzungsdauer einem weiteren Leben zu. In mehreren Forschungsprojekten erarbeitet das Fraunhofer IWU dazu Lösungsvorschläge, welche die gesamte Wertschöpfungskette von der Entwicklung über die Produktion und die Demontage bis zur Aufarbeitung oder den Umbau abbilden. Der Schlüssel sind effiziente, industrialisierbare Prozesse. Denn nur wirtschaftlich tragfähige Konzepte können den Abschied von der Wegwerfwirtschaft einläuten.

Auslastungsoptimierte, flexibel angeordnete Fertigungsmodule, die durch fahrerlose Transportsysteme bestückt werden und eine Vielzahl von Produkten fertigen können. Eine Fertigungsplanung und -steuerung, die diese Module flexibel belegen und dank Segmentierung und intelligenter Verteilung von Fertigungsumfängen auch große Bauteile in kleinen Anlagen herstellbar macht: Matrixproduktion und SWAP-IT ergeben eine Produktionsinfrastruktur, die die hocheffiziente Fertigung auch kleinerer Stückzahlen ermöglicht. Aber nicht nur. Eine solche Infrastruktur gibt auch den Anstoß zu neuen Arbeitsweisen, wenn bisher manuell ausgeführte Umfänge automatisiert werden müssen. Wichtige Impulse zur fortwährenden Weiterqualifizierung kommen aus dem Projekt InTeleMat: damit wertvolle menschliche Arbeitskraft noch wertschöpfender eingesetzt werden kann.

In Südafrikas Hauptstadt Kapstadt und nahe der namibischen Hafenstadt Walvis Bay tragen künftig so genannte Microgrids zu einer nachhaltigen und emissionsfreien Stromversorgung bei. In diesen Systemen sind Elektrolyseure zur Erzeugung von grünem Wasserstoff mit Brennstoffzellen zu dessen Rückverstromung kombiniert: Die Microgrids speichern so aus Sonne und Wind gewonnen Strom in Form von Wasserstoff und verwandeln ihn bei Bedarf in Strom zurück. In Walvis Bay wird bei der Elektrolyse anfallender Sauerstoff zudem genutzt, um Abwasser so aufzubereiten, dass es die dortige Schule zur Bewässerung ihrer Gemüseanbauflächen verwenden kann.

In den deutschen Krankenhäusern fallen jährlich mehrere Millionen Tonnen Abfall durch gebrauchte Schutzmasken, Testutensilien, Spritzen, Handschuhe oder Operationskittel an. Der Großteil dieser Einwegartikel wird thermisch verwertet, also verbrannt. Ein Forscherteam am Fraunhofer IWU möchte sich damit nicht abfinden: Es schlägt Lösungen vor, die die Recyclingquote bei Kunststoffprodukten im Gesundheitssektor Schritt für Schritt anheben helfen, ohne pflegendes Klinikpersonal mit zusätzlichen Aufgaben zu belasten.

Robotik-Anwendungen und Künstliche Intelligenz erweitern unsere Gestaltungsmöglichkeiten, Augmented Reality ergänzt unsere-visuelle Wahrnehmung. Doch was bedeutet dies für unser Empfinden und Handeln? Die Leipziger Künstlerin Christiane Wittig entwarf Metaxy als Schnittstelle zwischen Technik und Mensch, die herausfordert, fasziniert, nachdenklich macht: uns alles andere als unberührt lässt. Das skulptural gestaltete Karussell lädt den Betrachtenden zur Interaktion ein und passt seine Abläufe an diese Kommunikation an. So verstärkt es die Fragestellung nach der Freiheit des Menschen in den maschinellen Konstruktionen.

In Chemnitz war Premiere für das neue Veranstaltungsformat des Fraunhofer IWU. Das erste Open House widmete sich dem Thema »Produktionstechnik für die Energiewende« und erreichte ein breites Publikum.

Noch während ein Bearbeitungsschritt läuft mit großer Sicherheit vorhersagen, ob das Bauteil die Qualitätsvorgaben erfüllt: Künstliche Intelligenz (KI) macht es möglich. Die am Fraunhofer IWU entwickelten KI-Lösungen bedeuten eine Verbesserung gegenüber bisherigen In-Line-Prüfsystemen, die ein zeitraubendes Ausschleusen zu Prüfzwecken überflüssig machen. Solche Qualitätsprognosen noch während der Bearbeitung sind in viele industrielle Fertigungsprozesse integrierbar, meist sogar in Verbindung mit bereits vorhandener, preisgünstiger Sensorik. Doch auch für Optimierungszwecke kann diese KI eingesetzt werden. Mit ihrer Hilfe lassen sich Prozess-Eingangsparameter steuern, etwa um Ausschuss von vornherein zu vermeiden. Oder um den Energieverbrauch in der Produktion zu senken, ohne dass die Qualität leidet.

Zwölf Einreichungen, darunter sieben mit der Traumnote 1,0 – Jayanto Halims Arbeit zur Programmierung von Roboterbahnen ohne Programmierkenntnisse hatte harte Konkurrenz. Bei der mittlerweile achten Kür der besten Abschlussarbeit aller Studentinnen und Studenten am Fraunhofer IWU war ein breites (Forschungs-)Themenspektrum vertreten. Die Programmierungsmethode der Gestensteuerung machte bereits auf zahlreichen Messen Furore und konnte sich so bei der Jury gegen harte Konkurrenz durchsetzen. Ganz vorn im Rennen lagen auch Arbeiten zu Algorithmen im Quantencomputing (Masterarbeit von Ulrike Rückert, 2. Platz) und Maschinellem Lernen (Masterarbeit von Hannes Signer, 3. Platz).

Elektromotoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Mobilitätswende: Ihr Betrieb verursacht keine umwelt- oder klimaschädlichen Emissionen. Dennoch tragen Gewicht, benötigter Bauraum und insbesondere Energieverbrauch wesentlich zum ökologischen Fußabdruck eines Fahrzeugs bei. Ein wichtiger Faktor für die Effizienz einer E-Maschine ist der Ausnutzungsgrad des verfügbaren Bauraums für die Kupferwicklungen im Stator. Das Fraunhofer IWU setzt nun auf umformtechnische Produktionsverfahren, um den so genannten Nutfüllfaktor durch lageangepasste Wicklungen von derzeit durchschnittlich 50 Prozent auf über 80 Prozent zu erhöhen.

Batterieelektrische Fahrzeuge sind ein wesentlicher Beitrag zur CO2-Reduktion im Verkehrssektor. Das Mehrgewicht der Hochvoltspeicher geht jedoch auf Kosten der erlaubten Zuladung – es sei denn, das Fahrzeug wird an anderer Stelle leichter. Das Fraunhofer IWU und die MOSOLF Special Vehicles GmbH haben einen smarten Vorschlag, wie gleichzeitig Gewicht reduziert und dennoch der Bauraum optimal ausgenutzt werden könnte: durch ein 3D-gedrucktes Heckregal. Am Beispiel des Mercedes Vito lassen sich so im Vergleich zur bisherigen Nachrüstlösung einschließlich der Beschläge 26,5 Kilogramm einsparen.