Digitale Produktion und autonome Systeme

Der Trend in der heutigen digitalen Produktion geht immer mehr zu autonomen und vernetzten Maschinen, die selbstständig lernen und entscheiden können, wie Produkte gefertigt werden. Maschinen und Roboter sind somit zunehmend in der Lage, komplexe Aufgaben eigenständig auszuführen, was bei richtiger Anwendung zu effizienteren Prozessen und höherer Qualität führen kann. Der Mensch muss als fester Bestandteil des gesamten Produktionssystems optimal eingebunden sein, um eine hohe Verfügbarkeit und Reaktionsfähigkeit zu gewährleisten.

Der Trend in der heutigen digitalen Produktion geht immer mehr zu autonomen und vernetzten Maschinen, die selbstständig lernen und entscheiden können, wie Produkte gefertigt werden. Maschinen und Roboter sind somit zunehmend in der Lage, komplexe Aufgaben eigenständig auszuführen, was bei richtiger Anwendung zu effizienteren Prozessen und höherer Qualität führen kann. Der Mensch muss als fester Bestandteil des gesamten Produktionssystems optimal eingebunden sein, um eine hohe Verfügbarkeit und Reaktionsfähigkeit zu gewährleisten.

Die Entwicklung und Implementierung fortschrittlicher Technologien zur Optimierung und Automatisierung von Produktionsprozessen ist ein Schwerpunkt der aktuellen Forschung im Bereich der digitalen Produktion und autonomer Systeme. Wichtige Forschungsthemen sind die Integration von künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und Robotik in Produktionsanlagen, um autonom arbeitende Systeme zu schaffen, die komplexe Aufgaben eigenständig bewältigen können.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung von adaptiven und flexiblen Fertigungssystemen in der Montage, die sich an veränderte Anforderungen und Umgebungen anpassen können. Dies beinhaltet die Entwicklung von wandlungsfähigen Produktionslinien, die flexibel und schnell auf Störungen oder Veränderungen reagieren können. Dadurch wird die Verschwendung von Rohmaterialien vermieden und kürzere Einführungszeiten von Produkten ermöglicht.

Stabile Kommunikationssysteme und datenoptimierte Verfahren sind notwendig, um eine sichere und resiliente Übertragung von Daten zwischen den Produktionsteilnehmern zu gewährleisten. Besonders bei mobilen Produktionsmaschinen ist dies von erhöhter Relevanz, um zeitkritische Daten rechtzeitig bereitzustellen und Produktionsausfälle zu verhindern. Neben der Optimierung von Datenbandbreiten und Latenzen spielt auch die IT-Sicherheit eine entscheidene Rolle für eine hohe Verfügbarkeit.

Ein wichtiger Forschungsbereich betrifft die Einbindung des Menschen in das Produktionssystem. Im Rahmen der Mensch-Maschine-Interaktion werden neue Schnittstellen und Steuerungsmethoden entwickelt, um eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine zu ermöglichen. Ziel ist es, die Bedienung und Überwachung autonomer Systeme zu erleichtern und sicherer zu gestalten.

Forschungsprojekte

  • IT-Security beim Einsatz von 5G im Ökosystem Produktion (5GProSec)
    Ziel des Forschungsprojekts ist die systematische Erfassung und Beseitigung von möglichen Angriffsvektoren und unbeabsichtigten Störungen beim Einsatz von 5G speziell in der Produktion. Im Fokus stehen dabei sowohl die technischen als auch die nicht-technischen Aspekte von Angriffsvektoren. Die entwickelten Methoden sollen Hürden für den Einsatz von 5G in Unternehmen senken und Sicherheitsbedenken ausräumen.
    Team: Henrik Lurz
    Jahr: 2023
    Förderung: BSI
  • Digitale Planung und automatisierte Produktion von gebäudeintegrierter Photovoltaik (DIGI-PV)
    Das Ziel des Projektes DIGI-PV ist die Reduktion von Hemmnissen für einen großflächigen Einsatz der PV-Technologie zur Erschließung von deutlich mehr Fassadenflächen für die energetische Nutzung. Hierfür werden automatisierte Prozesse und Werkzeuge entwickelt, die Planende, Produzierende und Nutzende befähigen, effiziente und kostengünstige Prozesse umzusetzen und entlang mehrerer Phasen der Produktlebensdauer zu unterstützen.
    Team: Sebastian Blankemeyer, Jessica Schönburg
    Jahr: 2023
    Förderung: BMWK
  • SFB 1153: Flexible Prozesskette zur ressourceneffizienten Fertigung von Tailored-Forming-Bauteilen
    Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 wurden neuartige Auslegungs-, Füge-, Umform-, Nachbearbeitungs- und Prüfverfahren für die Herstellung hybrider massiver Hochleistungsbauteile entwickelt und realisiert. Diese Einzelprozesse gilt es in diesem Teilprojekt zu einem automatisierten Gesamtprozess zu verketten, um die Funktionalität der Prozesse in einer durchgehenden Prozesskette zu validieren sowie reproduzierbare Proben herzustellen.
    Team: Sebastian Blankemeyer
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
  • Montage photonisch integrierter Systeme
    Der Forschungszusammenschluss des Exzellenzclusters PhoenixD verfolgt das Ziel, konventionelle und komplexe Hochleistungsoptiken in intelligenten, miniaturisierten und adaptiven optischen Systemen zu integrieren. Hierbei forscht das match an neuartigen Konzepten und Prozessen zur Präzisionsmontage von optischen Systemen.
    Team: Niklas Terei
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG (PhoenixD)
  • TRR 277 Additive Manufacturing in Construction
    Während die Produktivität in der Fertigungsindustrie in den meisten Bereichen einen linearen Zuwachs verweisen kann, stagniert dieser Wert im Bauwesen seit etwa 50 Jahren. Die Ursache liegt im hohen manuellen Aufwand zur Erzeugung komplexer Schalungselemente. Ziel des TRR 277 ist es, dies durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren zu vermeiden. Dabei wird ein übergreifender Ansatz unter Berücksichtigung von Planung, Fertigung und Montage verfolgt.
    Team: Lukas Lachmayer, Hauke Heeren
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG
  • PhoenixD
    Das Exzellenzcluster PhoenixD vereint verschiedene Fachbereiche aus Optikdesign, Optiksimulation und der Optikfertigung, mit dem Ziel, intelligente, kompakte und adaptive optische Systeme zu entwickelt. Das match übernimmt in diesem Zusammenhang Präzisionsmontageaufgaben und befasst sich intensiver mit der voll prozessintegrierten Bauteilausrichtung via Self-Assembly sowie der Entwicklung neuartiger Montagekonzepte.
    Team: Martin Stucki, Rolf Wiemann, Niklas Terei, Lars Binnemann
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
  • Autonome mobile Robotik
    Aktuell erfordert die Montage großer Produkte und Anlagen den Einsatz komplexer und sperriger Montagegeräte, die nur an zentralen Produktionsstandorten installiert und betrieben werden können. Die Zukunftsvision ist der Einsatz eines Verbundes autonomer mobiler Roboter, die direkt am Zielort die Montage oder Fertigung übernehmen. Diese Lösung erfordert eine koordinierte Zusammenarbeit verschieden großer Roboter.
    Team: Tobias Recker, Henrik Lurz
    Jahr: 2018

Aus dem Institut für Montagetechnik und Industrierobotik

Videos aus unserer Forschung