»Werkzeugmaschinen sind die Königsdisziplin des Maschinenbaus. Herzlichen Glückwunsch zum 30-jährigen Jubiläum! Das IWU ist ein wichtiger Treiber gerade für Innovationen im Maschinenbau«, so der sächsische Ministerpräsident Michael Kretschmer in seiner Grußbotschaft. »Bleiben Sie neugierig, lassen Sie uns gemeinsam an der Zukunft für unser Land arbeiten«. Dr. Christian Vollmer, Vorstandsmitglied für Produktion und Logistik der Marke Volkswagen, betont die gemeinsame Umsetzung so mancher Innovation mit Bezug auf Nachhaltigkeit und Digitalisierung. »Wir haben die Chance, mit einem Treiber wie Sie es sind, vieles in der Praxis umzusetzen, um so eine Win-Win-Situation zwischen Forschung und Anwendung zu erzielen«. Prof. Welf-Guntram Drossel, geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer IWU: »Mit 30 Jahren deckt ein Mensch die Spanne einer ganzen Generation ab. Wir dürfen für uns in Anspruch nehmen, in drei Dekaden IWU viele Entwicklungen in der Produktionstechnik mitgeprägt zu haben. Der Markt verändert sich und wir müssen entsprechend darauf reagieren. Heute erwarten unsere Partner schneller konkrete Ergebnisse mit einem hohen Reifegrad. Anders gesagt: es geht darum, die Dinge besser zu machen, statt nur besser zu wissen«.  

Im inhaltlichen Teil des Festakts standen vier Forschungs-Pitches auf der Agenda, deren Schwerpunktthemen allesamt starke Bezüge zu ökologischer und wirtschaftlicher Nachhaltigkeit aufweisen. Gerade im effizienten Umgang mit Ressourcen verschmelzen diese Ausprägungen von Nachhaltigkeit mit der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. 

Forschungs-Pitch1: Bezahlbare und saubere Energie

Dieser Pitch gab einen Ausblick auf die klimaneutrale Fabrik der Zukunft, in der für Energieversorgung und -management Wasserstofftechnologien und der intelligente Einsatz von Energiespeichern eine tragende Rolle spielen. Die konsequente Nutzung von Einsparpotentialen, maßgeschneiderte Speichertechnologien und -strategien sowie eine verstärkte Nutzung lokal erzeugter regenerativer Energien senken die Energiekosten eines Unternehmens beträchtlich.  

Forschungs-Pitch 2: Industrie und Innovation

Der zweite Pitch machte deutlich, dass eine Volkswirtschaft nachhaltig wettbewerbsfähig bleibt, wenn sie auch kurzfristig auftretende Herausforderungen meistern kann, also resilient ist. Beispielsweise sind in jüngster Zeit zu Absatzschwankungen und Produktwechseln wie in der Corona-Pandemie zusätzliche Herausforderungen etwa durch die erheblichen Kostensteigerungen bei der Energie gekommen. Resilienz erfordert in hohem Maße Agilität und Wandlungsfähigkeit eines Produktionssystems mit allen  Teilkomponenten in Hard- und Software und wird erst durch die menschliche Innovationskraft vollständig ausgeschöpft. Dieses Zusammenwirken des Menschen mit komplexen cyber-physischen Produktionssystemen ist der Schlüssel zur Standortsicherung für das heimische produzierende Gewerbe.   

Forschungs-Pitch 3: Gesundheit und Wohlbefinden

Eine nachhaltige Medizintechnik steht vor vielen Herausforderungen: heute sind weit mehr als die Hälfte aller Medizinprodukte Einwegprodukte, mit noch immer steigendem Kunststoffanteil. Ein Design-for-Recycling-Ansatz könnte helfen, Einweg-Rohstoffe in den Werkstoffkreislauf zurückzuführen. Wenn Hersteller, Krankenhäuser, Ärzte und Recyclingunternehmen an einem Strang ziehen, könnten Produkte und Prozesse im Sinne einer Kreislaufwirtschaft angepasst werden – ohne zusätzliche Arbeitsbelastung in Krankenhäusern und Arztpraxen. Das Fraunhofer IWU kann hier seine Expertise einbringen: Produkte leichter zerlegbar machen, eindeutig kennzeichnen, Herstellungskompetenz beispielsweise in Spritzguss und 3D-Druck. Auch für die Entlastung von Pflegenden und ärztlichem Personal zeigt das Fraunhofer IWU neue Lösungswege auf: mit Robotik, die für menschennahe Tätigkeiten geeignet ist und durch die Entwicklung neuer Technologien für die Point-of-Care-Diagnostik. 

Forschungs-Pitch 4: Nachhaltige Produktion

Adaptive Prozessketten und innovative Produktionsverfahren leisten einen wichtigen Beitrag für eine fehlerfreie Produktion. Sie erlauben, noch im Fertigungsprozess (inline) Qualität und Performanz eines Produktes vorherzusagen und zu optimieren.

Prozessübergreifende Regelungsstrukturen und Prozessmodellierung passen Produktionsprozesse permanent in kurzen Regelschleifen an – und ermöglichen so auch einen neuen Hub bei der Kreislauffähigkeit von Produkten. Biokompatible Materialien und lösbare Verbindungen lassen sich in adapative Fertigungsprozesse integrieren; eine vollständige Produktionstransparenz dank Digitalisierung erleichtert Wiederverwendung, Zerlegung oder Recycling der Produkte. Das Screw Extrusion Additive Manufacturing Verfahren (SEAM) erlaubt den Druck von Formwerkzeugen aus recycelter Kohlenstofffaser oder Biopolymeren; für kurzlebige Produkte sind biologische Werkstoffe künftig erste Wahl und weisen den Weg in eine CO₂-neutrale industrielle Fertigung.

Wie wird Forschung wertschöpfend?

Für ein auf den Transfer in Unternehmen und Geschäftsmodelle fokussiertes, wissenschaftliches Institut ist dies eine Kernfrage. Christoph Zimmer-Conrad vom Sächsischen Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA), Oliver Köhn als Vertreter von rund 300 Mitgliedsunternehmen im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer e.V. (VDMA), Oliver Georgi und Prof. Drossel vom IWU vertieften diese Frage in einem Podiumsgespräch – aus der Perspektive der Mittelstandsförderung, der Wirtschaft und einer bevorstehenden Ausgründung (VibroCut). Erst der Technologietransfer ermögliche der Wirtschaft, das in der Forschung generierte Wissen zu verwerten und sich damit Wettbewerbsvorteile zu erarbeiten. Dabei erwirtschafteten die Unternehmen genau das Steueraufkommen, das den Staat in die Lage versetze, transferorientierte Forschung zu fördern, unterstrich Christoph Zimmer-Conrad. Prof. Drossel verdeutlichte am Beispiel des SEAM-Projektes im Bereich 3D-Druck den Mehrwert anwendungsorientierter Forschung auch für kleinere und mittlere Unternehmen. Für viele Betriebe sei gerade das letzte Stück Weges bis zur Industrialisierung entscheidend für den Erfolg einer Innovation, so Oliver Köhn. Oliver Georgi unterstrich die Herausforderungen bei der Unternehmensgründung; das AHEAD-Programm der Fraunhofer-Gesellschaft oder die EXIST-Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) böten maßgeschneiderte Unterstützungsleistungen für Spin-Offs und Start-Ups.          

Das Fraunhofer IWU 1991: 1 Standort, 37 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Das Fraunhofer IWU 2022: 5 Standorte, 670 Mitarbeitende

Heute ist das Fraunhofer IWU mit rund 670 hochqualifizierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern an den Standorten Chemnitz, Dresden, Leipzig, Wolfsburg und Zittau vertreten. Es erschließt Potenziale für die wettbewerbsfähige Fertigung im Automobil- und Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Elektrotechnik sowie der Feinwerk- und Mikrotechnik. Im Fokus von Wissenschaft und Auftragsforschung stehen Bauteile, Verfahren und Prozesse sowie die zugehörigen komplexen Maschinensysteme und das Zusammenspiel mit dem Menschen – die ganze Fabrik.

Das Fraunhofer IWU setzt auf eine hochflexible, skalierbare und von der Natur lernende, kognitive Produktion. Es entwickelt Technologien und intelligente Produktionsanlagen und optimiert umformende, spanende und fügende Fertigungsschritte. Die Entwicklung innovativer Leichtbaustrukturen und Technologien zur Verarbeitung neuer Werkstoffe, die Funktionsübertragung in Baugruppen sowie neueste Technologien der generativen Fertigung (3D-Druck) sind ebenfalls Kernbestandteile des Leistungsportfolios. Damit die Energiewende gelingen kann, zeigt das Institut Lösungsräume für die Großserienfertigung wesentlicher Wasserstoffsysteme auf.