Startseite » Technik »

Forschung am KIT mit Siemens und Grob: Wertstromkinematik soll Produktions-Landschaft revolutionieren

Forschung am KIT
Wertstromkinematik soll Produktions-Landschaft revolutionieren

Wertstromkinematik Forschungsprojekt KIT Karlsruhe individuelle Fertigung
Flexibles Produktionssystem: Höhere Kraft und Genauigkeit, etwa bei der Montage eines Fahrradrahmens.
BIld: wbk, KIT
Anzeige

Kunden wünschen sich immer individuellere Produkte. Doch es ist schwierig, Industrie- und Konsumgüter mit hohem Individualisierungsgrad und Qualitätsanspruch in kleineren Stückzahlen wirtschaftlich und konkurrenzfähig herzustellen. Forscher am KIT entwickeln dafür ein Produktionsplanungs-System, das Produktivität und Genauigkeit von Spezialmaschinen mit der Flexibilität von Industrierobotern kombiniert.

Sicher: Unternehmen, die auf die Nachfrage nach größerer Varianten-Vielfalt ihrer Produkte reagieren, haben einen Wettbewerbsvorteil. Aber: ihre Preise müssen sich mit denen von Konkurrenzprodukten aus hocheffizienter, automatisierter und starrer Produktion messen.

Die Unternehmen stehen also vor Wahl: Starre Produktionslinien und hohe Produktivität – oder flexible Fertigung und niedrigere Effizienz. Das Forschungsprojekt Wertstromkinematik will diesen Konflikt aufbrechen und hohe Flexibilität mit hoher Produktivität verbinden.

Dabei verfolgt Wertstromkinematik einen neuen Produktionsansatz: „Geeignete Produktionssysteme, die sich durch hohe Flexibilität und hohen Automatisierungsgrad gleichermaßen auszeichnen, existierten bisher nicht oder nur in Ansätzen. Unser Ansatz schließt diese Lücke“, sagt Edgar Mühlbeier vom wbk Institut für Produktionstechnik des KIT. Er koordiniert die Entwicklung des neuen Produktionssystems.

Wertstromkinematik: Eine Revolution in der Produktionslandschaft?

„Die Wertstromkinematik könnte die heutige Produktionslandschaft revolutionieren“, sagt Professor Jürgen Fleischer, Leiter des wbk und Initiator des Produktionsansatzes.

Doch was genau ist am neuen Produktionsansatz so revolutionär? Große Hallen könnten überflüssig werden. Lange Lieferketten könnten der Vergangenheit angehören. Produktionsausfälle aufgrund von Lieferengpässen könnten verhindert werden.

Covid-19 hat deutlich gemacht, wie schnell die Bänder stillstehen können, wenn Nachschub für die Produktion aus dem Ausland nicht rechtzeitig zur Verfügung steht. „Wären unsere flexiblen Systeme im Einsatz, könnten regionale Betriebe im näheren Umkreis einspringen und die fehlenden Teile fertigen“, versichert Fleischer und nennt weitere Vorteile: „Die Reduzierung von Transportwegen wäre zudem umwelt- und ressourcenschonend.“

Aufbau macht häufige und flexible Neuanordnung möglich

Das System ist aus mehreren einheitlichen und frei konfigurierbaren Einzel-Einheiten (Kinematiken) aufgebaut. Sie führen die in der Robotik üblichen Handhabungs-Aufgaben aus. Darüber hinaus sind sie in der Lage, diverse Fertigungswerkzeuge anzudocken. Dadurch können die Roboter Prozesse wie Montage, additive Fertigung, Trenn- und Fügeverfahren sowie Zerspanungsaufgaben und Qualitätssicherung vollautomatisch und innerhalb eines vielschichtigen Produktionsflusses selbst ausführen.

„Dieser Aufbau ermöglicht eine häufige und flexible Neuanordnung des Produktionssystems, ohne dass kostspielige zusätzliche Anlagen hinzugekauft werden müssen“, erklärt Mühlbeier. Jetzt muss das neue System gegenüber herkömmlichen Vertikalknickarm-Robotern optimiert werden , insbesondere hinsichtlich ihrer Steifigkeit.

Die Forscher wollen mithilfe von Getriebe-Technologien und Software-Unterstützung zum Beispiel eine auf wenige hundertstel Millimeter genaue Bahnführung beim Fräsen erreichen. Dabei müssen die einzelnen Arbeitsschritte, die Schnittgeschwindigkeiten und der Krafteinsatz genau geplant werden.

„Die Besonderheit unseres Produktionssystems ist: Die einzelnen Einheiten lassen sich koppeln, um zu kooperieren“, erläutert Mühlbeier. Dadurch könnten sie heutige Spezialmaschinen für bestimmte Aufgaben und Prozesse ersetzen. Nach Erledigung der Aufgabe lassen sie sich wieder entkoppeln und getrennt einsetzen. Auf diese Weise könnten Unternehmen die Zahl der Produktionsmaschinen senken.

Wertstromkinematik: Schneller Aufbau, kurze Inbetriebnahmezeit

Die exakte Positionierung der flexiblen Wertstromkinematiken im Raum ermögliche ein Raster, das sich über die gesamte Produktionsfläche erstrecke, „vergleichbar einer Legoplatte, auf der sich die Bausteine beliebig feststecken lassen“, so Mühlbeier.

Die Forscher konnten so den Aufbau des Produktionssystems erheblich beschleunigen. Eine Engineering-Plattform soll auch Ingenieure in mittelständischen Unternehmen webbasiert und plattformunabhängig unterstützen: vom Entwerfen eines Produkts im CAD über die Planung von Anzahl, Anordnung und Koppelung der Kinematiken bis zur Simulation und Feinjustierung des Produktionssytems.

Das KIT arbeitet bei der Entwicklung mit Siemens im Bereich Steuerungstechnik und dem Werkzeugmaschinen-Hersteller Grob als Hardware-Entwickler und Integrator zusammen.

„Produktionstechnologien müssen den sich ändernden Bedingungen des Marktes und den stetig steigenden technologischen Anforderungen gerecht werden. Unser Ziel ist, für neue Prozesse und Anforderungen innovative Lösungen zu identifizieren und zu entwickeln“, sagt Fleischer. (wag)


Kontakt zum KIT

Karlsruher Institut für Technologie
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 6080
E-Mail: info@kit.edu
Website: www.kit.edu

Ebenfalls interessant:

Neues Verfahren des KIT soll Lithiumabbau in Deutschland ermöglichen

[gravityform id="66" title="false" description="false" ajax="true"]
<div class='gf_browser_unknown gform_wrapper gpoll_enabled_wrapper gpoll_block_repeat_voters_wrapper gpoll_wrapper' id='gform_wrapper_66' style='display:none'><div id='gf_66' class='gform_anchor' tabindex='-1'></div><form method='post' enctype='multipart/form-data' target='gform_ajax_frame_66' id='gform_66' class='gpoll_enabled gpoll_block_repeat_voters gpoll' action='/technik/kit-forschung-wertstromkinematik-soll-produktionslandschaft-revolutionieren/#gf_66'> <div class='gform_body'><ul id='gform_fields_66' class='gform_fields top_label form_sublabel_below description_below'><li id='field_66_2' class='gfield gfield_html gfield_html_formatted gfield_no_follows_desc field_sublabel_below field_description_below gfield_visibility_visible' ><h3>Welche Themen interessieren Sie auf industrie.de?</h3></li><li id='field_66_8' class='gfield field_sublabel_below field_description_below gfield_visibility_visible gpoll_field' ><label class='gfield_label' ></label><div class='ginput_container ginput_container_checkbox'><ul class='gfield_checkbox' id='input_66_8'><li class='gchoice_66_8_1'> <input name='input_8.1' type='checkbox' value='gpoll8cce079a2' id='choice_66_8_1' /> <label for='choice_66_8_1' id='label_66_8_1'>Industrie 4.0</label> </li><li class='gchoice_66_8_2'> <input name='input_8.2' type='checkbox' value='gpoll8df661a46' id='choice_66_8_2' /> <label for='choice_66_8_2' id='label_66_8_2'>Elektromobilität</label> </li><li class='gchoice_66_8_3'> <input name='input_8.3' type='checkbox' value='gpoll807ea7987' id='choice_66_8_3' /> <label for='choice_66_8_3' id='label_66_8_3'>Mobilfunkstandard 5G</label> </li><li class='gchoice_66_8_4'> <input name='input_8.4' type='checkbox' value='gpoll8871cf722' id='choice_66_8_4' /> <label for='choice_66_8_4' id='label_66_8_4'>Blockchain</label> </li><li class='gchoice_66_8_5'> <input name='input_8.5' type='checkbox' value='gpoll8c500e376' id='choice_66_8_5' /> <label for='choice_66_8_5' id='label_66_8_5'>IT-Sicherheit</label> </li><li class='gchoice_66_8_6'> <input name='input_8.6' type='checkbox' value='gpoll8547c20e2' id='choice_66_8_6' /> <label for='choice_66_8_6' id='label_66_8_6'>Ein anderes Thema, nämlich...</label> </li></ul></div></li><li id='field_66_6' class='gfield gfield_contains_required field_sublabel_below field_description_below hidden_label gfield_visibility_visible' ><label class='gfield_label' for='input_66_6' >anderes Thema<span class='gfield_required'>*</span></label><div class='ginput_container ginput_container_text'><input name='input_6' id='input_66_6' type='text' value='' class='medium' aria-required="true" aria-invalid="false" /></div></li><li id='field_66_7' class='gfield gfield_html gfield_html_formatted gfield_no_follows_desc field_sublabel_below field_description_below gfield_visibility_visible' ><br></li> </ul></div> <div class='gform_footer top_label'> <input type='submit' id='gform_submit_button_66' class='gform_button button' value='Absenden' onclick='if(window["gf_submitting_66"]){return false;} window["gf_submitting_66"]=true; ' onkeypress='if( event.keyCode == 13 ){ if(window["gf_submitting_66"]){return false;} window["gf_submitting_66"]=true; jQuery("#gform_66").trigger("submit",[true]); }' /> <input type='hidden' name='gform_ajax' value='form_id=66&amp;title=&amp;description=&amp;tabindex=0' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='is_submit_66' value='1' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='gform_submit' value='66' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='gform_unique_id' value='' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='state_66' value='WyJbXSIsIjQwMWY0MGZiN2I5MzdkZjQxYmQ1NTZmMzE5YzllZmRmIl0=' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='gform_target_page_number_66' id='gform_target_page_number_66' value='0' /> <input type='hidden' class='gform_hidden' name='gform_source_page_number_66' id='gform_source_page_number_66' value='1' /> <input type='hidden' name='gform_field_values' value='' /> </div> </form> </div> <iframe style='display:none;width:0px;height:0px;' src='about:blank' name='gform_ajax_frame_66' id='gform_ajax_frame_66'>Dieser iframe enthält die erforderliche Logik um Gravity Forms Formulare mit AJAX zu handhaben.</iframe> <script type='text/javascript'>jQuery(document).ready(function($){gformInitSpinner( 66, 'https://industrie.de/wp-content/plugins/gravityforms/images/spinner.gif' );jQuery('#gform_ajax_frame_66').on('load',function(){var contents = jQuery(this).contents().find('*').html();var is_postback = contents.indexOf('GF_AJAX_POSTBACK') >= 0;if(!is_postback){return;}var form_content = jQuery(this).contents().find('#gform_wrapper_66');var is_confirmation = jQuery(this).contents().find('#gform_confirmation_wrapper_66').length > 0;var is_redirect = contents.indexOf('gformRedirect(){') >= 0;var is_form = form_content.length > 0 && ! is_redirect && ! is_confirmation;var mt = parseInt(jQuery('html').css('margin-top'), 10) + parseInt(jQuery('body').css('margin-top'), 10) + 100;if(is_form){jQuery('#gform_wrapper_66').html(form_content.html());if(form_content.hasClass('gform_validation_error')){jQuery('#gform_wrapper_66').addClass('gform_validation_error');} else {jQuery('#gform_wrapper_66').removeClass('gform_validation_error');}setTimeout( function() { /* delay the scroll by 50 milliseconds to fix a bug in chrome */ jQuery(document).scrollTop(jQuery('#gform_wrapper_66').offset().top - mt); }, 50 );if(window['gformInitDatepicker']) {gformInitDatepicker();}if(window['gformInitPriceFields']) {gformInitPriceFields();}var current_page = jQuery('#gform_source_page_number_66').val();gformInitSpinner( 66, 'https://industrie.de/wp-content/plugins/gravityforms/images/spinner.gif' );jQuery(document).trigger('gform_page_loaded', [66, current_page]);window['gf_submitting_66'] = false;}else if(!is_redirect){var confirmation_content = jQuery(this).contents().find('.GF_AJAX_POSTBACK').html();if(!confirmation_content){confirmation_content = contents;}setTimeout(function(){jQuery('#gform_wrapper_66').replaceWith(confirmation_content);jQuery(document).scrollTop(jQuery('#gf_66').offset().top - mt);jQuery(document).trigger('gform_confirmation_loaded', [66]);window['gf_submitting_66'] = false;}, 50);}else{jQuery('#gform_66').append(contents);if(window['gformRedirect']) {gformRedirect();}}jQuery(document).trigger('gform_post_render', [66, current_page]);} );} );</script><script type='text/javascript'> jQuery(document).bind('gform_post_render', function(event, formId, currentPage){if(formId == 66) {gf_global["number_formats"][66] = {"2":{"price":false,"value":false},"8":{"price":false,"value":false},"6":{"price":false,"value":false},"7":{"price":false,"value":false}};if(window['jQuery']){if(!window['gf_form_conditional_logic'])window['gf_form_conditional_logic'] = new Array();window['gf_form_conditional_logic'][66] = { logic: { 6: {"field":{"actionType":"show","logicType":"all","rules":[{"fieldId":"8","operator":"is","value":"gpoll8547c20e2"}]},"nextButton":null,"section":null} }, dependents: { 6: [6] }, animation: 0, defaults: [], fields: {"2":[],"8":[6],"6":[],"7":[]} }; if(!window['gf_number_format'])window['gf_number_format'] = 'decimal_comma';jQuery(document).ready(function(){gf_apply_rules(66, [6], true);jQuery('#gform_wrapper_66').show();jQuery(document).trigger('gform_post_conditional_logic', [66, null, true]);} );} (function(){ if (typeof window.gf_color_picker_ignore_global_css_66 === "undefined") window.gf_color_picker_ignore_global_css_66 = 0; })();(function(){ if (typeof window.gf_image_choices_ignore_global_css_66 === "undefined") window.gf_image_choices_ignore_global_css_66 = 0; })();(function(){ if (typeof window.gf_image_choices_custom_css_global === "undefined") window.gf_image_choices_custom_css_global = ".image-choices-field{max-width:100%;margin-right:-3%}.image-choices-field .image-choices-choice,.gform_wrapper .gfield.image-choices-field li.image-choices-choice{display:inline-block;position:relative;padding:13px!important;overflow:visible;margin-bottom:80px!important;border-color:#d8e3ec;transition:all .3s;border-radius:3px;width:30%;margin-right:3%!important}.image-choices-field .image-choices-choice,.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-hover{background-color:#f6fbfd}.image-choices-field .image-choices-choice:after{content:\"\\2714\"!important;width:40px;height:40px;overflow:hidden;border-radius:50%;pointer-events:none;opacity:0;transition:all .3s;text-align:center;line-height:40px;color:#fff;display:block;position:absolute;left:50%;top:60%;margin:-20px 0 0 -20px;background-color:#00a7f7}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-other:after{top:70%}.image-choices-field .gfield_label{font-size:1.6em;margin-bottom:1.6em;display:block}.image-choices-field .image-choices-choice label,.gform_wrapper .gfield.image-choices-field li.image-choices-choice label{padding:0!important;display:block}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-focus label{border-color:#00a7f7}.image-choices-field .gfield_radio .image-choices-choice.image-choices-choice-focus.image-choices-choice-selected label{border-color:transparent}.image-choices-field .image-choices-choice-image-wrap{background-size:cover;width:100%;height:auto;padding-bottom:100%}.image-choices-field.image-choices-show-labels .image-choices-choice-text{padding:7px 13px;margin:0;position:absolute;width:100%;left:50%;transform:translateX(-50%);border-radius:20px;bottom:-50px;transition:all .3s}.image-choices-field.image-choices-show-labels .image-choices-choice-text,.image-choices-field.image-choices-show-labels .image-choices-choice-price{font-size:inherit}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-selected,.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-selected.image-choices-choice-hover{box-shadow:0 0 30px 0 rgba(0,0,0,.2);border-color:#00a7f7;background-color:#fff}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-selected:after{color:#fff;opacity:1;top:50%}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-other.image-choices-choice-selected:after{top:60%}.image-choices-field .image-choices-choice.image-choices-choice-selected .image-choices-choice-text{background-color:#00a7f7;color:#fff}@media only screen and (max-width:736px){.image-choices-field .image-choices-choice,.gform_wrapper .gfield.image-choices-field li.image-choices-choice{width:48%;margin-right:2%!important}}@media only screen and (max-width:480px){.image-choices-field .image-choices-choice,.gform_wrapper .gfield.image-choices-field li.image-choices-choice{width:98%;margin-right:2%!important}}"; })();} } );jQuery(document).bind('gform_post_conditional_logic', function(event, formId, fields, isInit){} );</script><script type='text/javascript'> jQuery(document).ready(function(){jQuery(document).trigger('gform_post_render', [66, 1]) } ); </script>

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de