Aktuell / 09.04.2014

Die E3-Fabrik entwickelt Konzepte für effiziente und zukunftsfähige Produktion

Auf Fabrikebene stehen alle Daten über benötigten Ressourcen sowie Maschinen- und Prozessdaten in der Leitzentrale der E3-Forschungsfabrik zur Verfügung. © Fraunhofer IWU

Unter dem Label „E3-Fabrik“ arbeiten die Forscher von zwölf Fraunhofer-Instituten an der Blaupause für die Fabrik von morgen. Diese Fabrik soll in einem ganzheitlichen Ansatz Energie-und Ressourceneinsparung mit Emissionsvermeidung kombinieren und eine neue Art der Einbindung der Mitarbeiter in die Produktion ermöglichen.

In dem Fraunhofer-Leitprojekt untersuchen die Forscher mit Blick auf Einsparmöglichkeiten und mögliche Synergien das gesamte System von Prozess über Prozesskette, Fabrik und Fabrikumfeld. Um neue Technologien, Verfahren und fabrikplanerische Konzepte zu entwickeln und zu erproben, werden an vier Standorten in Deutschland Pilotanwendungen und sogenannte Demonstratoren aufgebaut.

Energie- und ressourceneffizient produzieren

Als erstes dieser vier Projekte ist die auf der Hannover Messe vorgestellte „E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion“ am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz startbereit. Dort arbeiten die Wissenschaftler gemeinsam mit der Industrie an der zukünftigen Produktionstechnik, speziell in den Bereichen Antriebsstrang, Karosseriebau und Energiemanagement 2.0.

Das IWU forscht dabei unter anderem an der Verkürzung von Prozessketten etwa für die Fertigungsstrecke von Getriebewellen. Außerdem untersuchen die Wissenschaftler, wie sich der Karosseriebau flexibler, intelligenter und damit nachhaltiger gestalten lässt. In Kooperation mit der Volkswagen AG wurde dazu die vollständige Referenzprozesskette zum Zusammenbau einer Autotür aufgebaut. Neue Technologien zur Energie- und Ressourceneinsparung können hier seriennah und unter Produktionsbedingungen getestet werden.

Ein weiterer Schwerpunkt der E3-Forschungsfabrik ist die energieautarke und emissionsoptimierte Produktion. Mit der Entwicklung von Energiemanagementlösungen sowie der Anbindung moderner Prognose- und Speichersysteme sollen Energieverbrauch und Emissionen der Fabrik deutlich sinken. Zudem untersuchen die IWU-Forscher Strategien zur Einbindung des Menschen in die Fertigung und neue Konzepte für die Mensch-Maschine-Interaktion.

Einsparpotenzial bei der Herstellung von Motorhauben

Der Herstellungsprozess eines Autos ist sehr energieintensiv: Die einzelnen Blechbauteile werden zunächst auf Pressen gefertigt und anschließend im Karosseriebau gefügt und montiert. Den Wissenschaftlern in Chemnitz ist es gelungen, diese beiden Prozesse zusammenzuführen und damit Zeit, Ressourcen und Kosten zu sparen. Sie demonstrieren am Beispiel einer Motorhaube, die sich in der Regel aus einem Außenteil und mehreren Verstärkungsteilen zusammensetzt, wie die beiden Prozesse Fügen und Umformen in einer Pressenlinie kombiniert werden können.
In den Versuchen konnten sie die Taktzeit für das Referenzbauteil im Karosseriebau halbieren, den Energieverbrauch um ein Drittel senken sowie acht Prozent Material einsparen.

Im Rahmen des Leitprojekts E3-Produktion arbeiten die anderen Fraunhofer-Institute zum Beispiel daran, die Standzeiten von Umformwerkzeugen zum Tiefziehen großer Bauteile zu verbessern, mit einer Umweltmessbox zur Minderung von Emissionen beizutragen, mit einem Energie-Check schnell Einsparpotenziale im Betrieb aufzuspüren sowie über neue „Mensch-Maschine-Schnittstellen“ Arbeitsbedingungen zu verbessern und Mitarbeiter besser in die Produktion einzubinden.

Verknüpfte Projekte

  • Bei der Herstellung von Maschinenbauteilen ist das Schleifen ein Fertigungsschritt mit vergleichsweise geringer Energieeffizienz. Forscher aus Industrie und Wissenschaft haben gemeinsam neue Verfahren entwickelt, die mit minimaler Schmierung signifikante Einsparpotenziale erreichen. ... mehr