Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

Flexible Produktionssysteme für die kundenindividuelle Produktion

An den Fließbändern der Automobilbauer ist die individuelle Fertigung nach Bestellung schon Alltag. Unter 10.000 Autos, die vom Fließband rollen, sind heute keine zwei identisch ausgestattet. Die industrielle Massenfertigung ist auf dem Rückzug. Produktion aber auch Dienstleistungen müssen immer stärker auf spezifische Kundenbedürfnisse zugeschnitten sein. Gleichzeitig verschärft sich der Preisdruck.

Das alles stellt neue Anforderungen an Unternehmen sowohl in der Investitions- als auch in der Konsumgüterindustrie. Verbesserte Fähigkeiten zur kundenindividuellen Produktion, insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau und in der Autoindustrie, haben erhebliche volkswirtschaftliche Auswirkungen. Hier hat die Produktion in Deutschland eine gute Ausgangsposition. Zielgerichtete Forschung soll zu deren weiterer Stärkung beitragen.

Forschung

Mit Forschungsarbeiten in diesem Förderschwerpunkt werden ganzheitliche Ansätze verfolgt, die von der Entwicklung kundenindividueller Produkte über neue Fertigungsverfahren und Ausrüstungen sowie Unternehmensnetze und Logistik für die wirtschaftliche kundenindividuelle Produktion bis zur Qualifizierung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter reichen. Zu den Themenfeldern von gehören unter anderem:

• Neue Werkzeugmaschinen
• Kompetenz Montage: global agieren, am Standort Deutschland montieren
• Fügen im Produktlebenszyklus
• Prozesskettenverkürzung beim Ur- und Umformen komplexer kundenindividueller Zulieferteile.

Ziele

Kundenindividualität erfordert ein hohes Maß an Information, Wissen und Abstimmung. Das gilt für die Abstimmung mit den Kunden genauso wie im innerbetrieblichen Bereich und mit den Zulieferern. Um kundenindividuelle Produkte wirtschaftlich herstellen zu können, müssen künftige Produktionssysteme wesentlich besser als heute folgende Potenziale aufweisen und Kriterien erfüllen:

• Anpassungsfähigkeit der Fertigungsausrüstungen an veränderte Fertigungsaufgaben; kürzeste Neben- und Umrüstzeiten,
• Modularität und Rekonfigurierbarkeit der Systeme aufgrund kleinster Losgrößen und damit schnell wechselnder Produkteigenschaften (Prozess- und Mengenflexibilität),
• hohe Funktionsintegration verschiedener Technologien bei wandlungsfähigen Maschinenstrukturen zur Verkürzung der Prozessketten,
• flexibler Einsatz vorhandener Anlagenbestandteile einschließlich der peripheren Einrichtungen (Prozessverkettung, Handhabung, Montage),
• neue Formen der Zusammenarbeit mit Kunden; Integration des Kunden als Wertschöpfungspartner und gemeinsame Produktentwicklung und
• Transparenz der gesamten Wertschöpfungskette und des Produktlebenszyklus für Kunden und Hersteller.

Ergebnisse

• Neue Werkzeugmaschinen
  Zum Themenbereich "Neue Werkzeugmaschinen" wurden in zwölf Verbundprojekten im Zeitraum 2003 bis 2007 umfangreiche Ergebnisse zu den oben genannten Zielen erarbeitet. Die Reduzierung der Lebenszykluskosten stand im Mittelpunkt mehrerer Projekte. Durch konsequente Modularisierung, vereinheitlichte  Schnittstellen und weitere Maßnahmen konnte eine weit reichende Rekonfigurierbarkeit von Werkzeugmaschinen erzielt werden, mit der die Lebenszykluskosten der Maschine je nach Einsatzfall um mehr als 20% verringert werden können. Zudem ist die Anpassungsfähigkeit dieser Maschinen an sich ändernde Anforderungen wesentlich größer geworden. Die Integration unterschiedlicher Bearbeitungstechnologien in einer Maschine ermöglicht für ein geeignetes Teile-Spektrum eine Verkürzung der Fertigungs-Durchlaufzeit von 10 auf 2 Tage. Durch Erhöhung der Maschinendynamik bei gleichzeitiger Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit wurden Produktivitätssteigerungen insbesondere in der Fein- und Mikrobearbeitung erreicht. Fortschritte in der Simulationstechnik helfen bei der Verkürzung der Entwicklungszeiten und ermöglichen durch bessere Abstimmung der Komponenten die Auslegung von flexibleren Produktionsanlagen zu günstigeren Kosten.
  
• Kompetenz Montage: global agieren, am Standort Deutschland montieren
  Die Ergebnisse werden auf der gemeinsamen Abschlusspräsentation im Dezember 2008 in München vorgestellt.
  
• Fügen im Produktlebenszyklus
  Im Themenfeld "Fügen im Produktlebenszyklus" erarbeiten zwölf Verbundvorhaben bis Mitte 2009 spezifische Ergebnisse zur Erweiterung des Wissens über Prozesse des mechanischen, umformtechnischen und thermischen Fügens sowie des Klebens:
  Neben der Verfahrens- und Zusatzwerkstoffentwicklung zur Erzielung sicherer und langlebiger Fügeverbindungen steht dabei das einfache Lösen und Wiederverbinden von Fügepartnern z. B. zwecks Instandsetzung im Vordergrund. Dazu werden auch innovative Anlagenkonzepte und Systemkomponenten benötigt. Zur Überwachung und Steuerung von Fügeprozessen müssen innovative in-prozess-Messverfahren entwickelt werden. Die gesicherte Vorausberechnung der Eigenschaften von Fügeverbindungen  erfordert verbesserte Methoden zur Simulation von Fügeprozessen. Voraussetzung für die wirtschaftliche industrielle Anwendung ist die Erfassung, Bewertung und Optimierung verfahrensbedingter Kosten.

  Die maßgeblichen Zielstellungen und eine Vorschau auf die angestrebten Ergebnisse werden im Rahmen der "Großen Schweißtechnischen Tagung" des Deutschen Verbandes für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) im September 2008 in Dresden im gemeinsamen Vortragszug "BMBF-Forschungsförderung - Fügen im Produktlebenszyklus" präsentiert