Wir schreiben das Jahr 2025: Der »Frecc0«, einst als Prototyp eines sportlichen Elektroautos entwickelt, wird bereits als Oldtimer gehandelt. In der »Werkstatt von morgen« verschmelzen Schadensanalyse, Bauteilproduktion und Ersatzteilaustausch zu einem ökonomisch und ökologisch optimierten Gesamtkonzept, das auch die Auswirkungen auf den CO2-Ausstoß bei der Herstellung berücksichtigt.
Einen Blick in die Zukunft wagt die Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung auf der EuroMold 2012 vom 27. bis 30. November in Frankfurt am Main: Am Beispiel des Elektrofahrzeugs Frecc0, in einer Kooperation von 33 Fraunhofer-Instituten entwickelt, präsentiert die Allianz in Halle 11 auf Stand C66 drei Szenarien für den Einsatz generativer Verfahren. Ein viertes Szenario zeigt für jeden Fertigungsvorgang die Auswirkungen auf das in Zukunft wahrscheinlich zu führende CO2-Konto des Kunden.
Szenario I: Komplexität und Funktion
Die generativen Verfahren eignen sich besonders für die Fertigung komplexer, funktionsintegrierter Bauteile: Von neuen Handling-Konzepten über unsichtbar integrierte elektronische RFID-Chips in Metallbauteilen bis hin zu geometrisch hochkomplexen Wärmetauschern sind der Gestaltungsfreiheit kaum Grenzen gesetzt. Die Vielfalt der bearbeitbaren Werkstoffe umfasst dabei nicht nur Metall und Keramik, sondern auch Materialmischungen und -verbünde. Gerade bei individuell angefertigten und geometrisch hochkomplexen Bauteilen können die generativen Verfahren ihre Stärken voll ausspielen.
Am Beispiel der »Werkstatt von Morgen« zeigen die Institute der Fraunhofer-Allianz, wie im Jahr 2025 eine virtuelle Schadensanalyse aussehen kann: Die defekten Komponenten werden mithilfe eines futuristischen Roboters, dem so genannten »Elefantenrüssel 2.0«, vor Ort gegen individuell hergestellte Ersatzteile ausgetauscht.
Szenario II: Reparatur statt Austausch
Generative Fertigungsverfahren sollen jedoch zukünftig nicht nur den Austausch der defekten Bauteile erleichtern, sondern auch Reparaturen ermöglichen. Nicht mehr funktionsfähige Teile werden – unterstützt durch ein computergestütztes System zur Schadensanalyse – automatisch erkannt, analysiert und vor Ort mit generativen Verfahren hergestellt. Zur Schadensanalyse und zum Austausch am und im Fahrzeug dienen Roboter, die selbst generativ gefertigt sind.
So lassen sich Einzelstücke geometrisch hochkomplexer Bauteile besonders gut anfertigen – sogar Produkte, die aus mehreren Einzelkomponenten bestehen, können in der Zukunft direkt in der Werkstatt repariert werden.
Szenario III: Der Kunde als Designer
Individualisierbare Massenprodukte sind bereits heute sehr gefragt – und oft sehr teuer. Generative Verfahren können dazu beitragen, kundenindividuelle Waren kostengünstiger herzustellen: Ausgewählte Komponenten lassen sich damit im Sinne einer Massenindividualisierung fertigen.
In der Zukunft soll der Kunde auf Software zugreifen können, die ihn bei Gestaltung seiner individuellen Produkte unterstützt. Die Institute der Fraunhofer-Allianz zeigen dies in der »Werkstatt von Morgen« am Beispiel eines Lenkrads: Der Kunde kann seine Vorstellungen unmittelbar in das Lenkrad-Design einbringen – ganz gleich ob Retro-Stil oder futuristische Variante. Ein 3D-Scan seiner Hand dient dazu, das Lenkrad auch ergonomisch zu optimieren, bevor es schließlich durch ein generatives Verfahren gefertigt wird.
Szenario IV: CO2 – Währung der Zukunft
Nicht nur ökonomische, sondern auch ökologische Kosten rücken immer stärker ins Bewusstsein von Unternehmen und Konsumenten. Der so genannte »Carbon Footprint«, eine Bilanz der Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus eines Produkts, könnte die Rolle einer »ökologischen Währung« übernehmen. Die generativen Verfahren und die mit Ihnen verknüpfte dezentrale, partizipative Produktionskultur sind geeignet, einen Beitrag zur Reduktion von Ressourcenverbrauch und Treibhausgas-Emissionen zu leisten.
Die Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung stellt die vier Szenarien auf der Messe unter dem Motto »Generate the Future« vor. Vier Filme, die die Szenarien detailliert wiedergeben, und weiteres Informationsmaterial zu den Angeboten der Allianz finden sich auch auf der Internetseite www.generativ.fraunhofer.de.
(Fraunhofer-Institut 2012)
