Technologie

Interview mit Prof. Dr. Reinhart zur Fraunhofer IWU Projektgruppe

Interview mit Prof. Dr. Reinhart, Professor für Betriebswissenschaften und Montagetechnik an der TU München sowie Leiter der Fraunhofer IWU Projektgruppe für ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen in Augsburg. Das Interview behandelt das 500-Millionen-Euro-Projekt AUGSBURG Innovationspark. Schwerpunkte sind Mechatronik, Automatisierungstechnik, intelligente Robotertechnologie, Kohlenstofffaser-Verbundwerksstoffe (Carbon), Leichtbaumaterialien sowie Technologien für Ressourceneffizienz. (Zum Audio-Podcast.)

Schönen Guten Tag Prof. Dr. Reinhart. Sie sind Professor für Betriebswissenschaften und Montagetechnik an der TU München sowie Leiter der Fraunhofer IWU Projektgruppe für ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen in Augsburg. Können sie unseren Zuhörern bitte zuerst kurz verdeutlichen, was Mechatronik eigentlich genau ist?

Wissenschaftlich gesehen wird Mechatronik als systemtechnische Kombination von Mechanik, Elektronik und Informatik bezeichnet. Da kann man sich aber vielleicht in der Anwendung nicht viel darunter vorstellen. Deswegen sag ich gerne: das ist die intelligente Maschine. Eine Maschine, die auf der einen Seite Kräfte und Bewegungen ausüben kann aber eben mit einem Computer versehen ist, der die Maschine steuert, der intelligent auf sein Umfeld reagiert und diese Steuerbefehle dann auch entsprechend intelligent umsetzt.

Durch die stetig wachsende Automatisierung und Technologisierung wird auch die Mechatronik zukünftig noch weiter an Bedeutung gewinnen. Was meinen sie, wie könnte diese Entwicklung aussehen? Wie wird die Mechatronik unsere Zukunft verändern?

Ich will mal ein Beispiel aus dem täglichen Gebrauch nehmen. Wir nutzen jeden Morgen unsere Kaffeemaschinen, die immer komfortabler werden, aber sie reagieren eigentlich nur dann, wenn wir den „Befehl“ geben: Jetzt musst du dich einschalten und einen Kaffee oder Cappuccino brühen. Wir können uns aber vorstellen, dass eine Kaffeemaschine zukünftig über Sensoren verfügt, die wahrnehmen, dass man aufsteht, man einen Kaffee haben möchte und dass sich die Maschine dann automatisch einschaltet. Man kann das noch weiterdenken. Vielleicht steht die Kaffeemaschine über das Internet beispielsweise mit dem Wecker und mit dem Terminplaner in Verbindung und der Wecker sagt der Kaffeemaschine: Pass auf, morgen muss er schon um vier Uhr aufstehen weil er zum Flugzeug nach New York will. Deswegen musst du den Kaffee etwas früher bereithalten. Auf die Produktionstechnik übertragen bedeutet dies, dass sich die intelligente Maschine zum Beispiel Montagfrüh zeitig einschaltet und warmläuft, so dass für die Arbeiter alle Maschinen bereits vorbereitet sind. Hier können wir eher davon sprechen, dass eine Maschine uns bedient, statt wie wir es im deutschen Sprachgebrauch oft falsch sagen, dass wir die Maschinen bedienen.

Das sind also alles Chancen, die auf uns zukommen. Bei dieser Gelegenheit möchte ich einen kurzen Hinweis auf ein großes Projekt geben, das gerade von der deutschen Bundesregierung geplant wird: Industrie 4.0, also die vierte Industrielle Revolution. Dabei werden Internettechnologien eingesetzt, um Maschinen zu vernetzen, zu verbinden und intelligenter zu machen. Ich sage mal so: So wie wir das Internet als Menschen gebrauchen, um uns Informationen zu holen und mit anderen Menschen zu kommunizieren, so werden vielleicht zukünftig die Maschinen miteinander kommunizieren und sich Informationen aus dem Internet laden – oder auch, wenn eine Maschine gereinigt werden muss, wird sie den Reinigungsservice über das Internet rufen.

Also Internet ist dann eigentlich schon das Schlüsselwort: Informationstechnologien und wie diese die Automatisierungstechnik revolutionieren. Kann man das so ausdrücken?

Kann man so ausdrücken. Die Internettechnologien werden mit Sicherheit einen großen Schub in die Automatisierung bringen und vor allem das Thema Intelligenz und Selbständigkeit, sich selbst steuernde Maschinen, vorantreiben. Automatisieren tut man auch heute schon mit konventionellen Mitteln, aber – und das ist eben die vierte Industrielle Revolution – bei den bisherigen konventionellen Ansätzen versucht man Abläufe, die fest vorgegeben sind, beliebig oft automatisch zu wiederholen. Mit Industrie 4.0 wird die Maschine selbstständig ihren Ablauf verändern wenn es sinnvoll ist.

Um das ganze Mal auf das Zukunftsprojekt, den Forschungscampus AUGSBURG Innovationspark zu übertragen. Womit wird sich das Fraunhofer IWU nun dort besonders Beschäftigen? Es geht ja eigentlich um die Erforschung von Kohlefaserverbundwerksstoffen und Leichtbaumaterialien?

Konservativ ausgedrückt wird sich das IWU vor allem mit der Handhabung der großen schwarzen Bauteile, mit der Organisation der Fabrik, also der Betriebswissenschaft, mit der Logistik, aber auch mit der Qualitätssicherung der Kohlenstofffaser-Verbundwerksstoffe, wie es korrekt heißt, beschäftigen. Aber wenn wir das noch einmal vor dem Thema der„vierten Industriellen Revolution“ betrachten, dann können wir auch hier extrapolieren. Beispielsweise denke ich an intelligente Bauteile bzw. Kohlenstofffaserverbundbauteile die Sensoren beinhalten, welche ganz genau überwachen, ob denn der komplizierte Fertigungsprozess auch exakt eingehalten wird, ob irgendwo eine Temperatur falsch geführt wurde, ein Druck zu niedrig war oder auch irgendwo bei der Übereinanderlegung von verschiedenen Trockenmatten ein Fehler aufgetreten ist.

Das Bedeutet dann, dass dann nicht nur in erster Linie die Entwicklung einer intelligenten Robotertechnologie, die diese Kohlefaserverbundwerkstoffe herstellt, im Vordergrund steht, sondern darüber hinaus auch noch intelligente Materialien mit diesen Carbonstoffen, oder?

Genau, intelligente Materialien aber auch intelligente Roboter, die ganz genau erkennen wenn ein Bauteil irgendwo falsch liegt und das noch einmal korrigieren. Roboter, die mit Sensor-Netzwerken ausgerüstet sind und den Prozess exakt überwachen können.

In der Robotertechnologie ist ja das vor Ort aus Augsburger stammende Unternehmen KUKA einer der Weltmarktführer. Ist dann auch ihr Hauptprojektpartner in diesem Bereich?

KUKA ist tatsächlich in Europa Marktführer, aber um unsere Ziele zu unterstützen wird KUKA alleine nicht genügen. Wir haben ja die Absicht bis zum Jahr 2020 etwa 100 wissenschaftliche Mitarbeiter hier an dem Fraunhofer-Institut anzustellen. Das bedeutet aber ein Budget in der Größenordnung von etwa zehn Millionen Euro. Wenn wir sagen ca. 40% des Budgets kommt aus der Industrie, dann wird es wahrscheinlich erforderlich sein, dass noch weitere Augsburger Unternehmen hier entsprechende Forschungsaufträge bei uns platzieren, große Unternehmen genauso wie auch kleine und mittelständische Unternehmen. Ich denke, im Konsortium der starken Augsburger Unternehmen insgesamt werden wir uns gut entwickeln.

Sind die Interessen aus der Industrie jetzt so gestaltet das man sagen kann: Der Haushalt ist gesichert, oder brauchen sie noch einige Unternehmen um das ganze unter Dach und Fach zu bekommen?

Wir benötigen für dieses ehrgeizige Zukunftsziel vier Millionen Euro aus der Industrie, wohlgemerkt pro Jahr. Da brauchen wir natürlich noch einige Firmen und wir freuen uns über jedes Unternehmen das hier einen Forschungsauftrag platziert, der sich an unsere Kompetenz adressiert. Aber ich kann Stolz sagen, dass wir auch heute schon mit der Gruppe einen Industrieprojektanteil von einer knappen Million Euro erreicht haben. Ich denke es entwickelt sich in die richtige Richtung.

Ich habe jetzt herausgehört, dass wenn 40% des IWU-Haushalts aus der Wirtschaft bestritten werden, dann 60% Fördergelder sind. Stimmt das?

40% werden aus der Wirtschaft bestritten, das ist richtig. Weitere 40% muss man sich aus öffentlichen Töpfen an Fördergeldern einwerben und nur etwa 20% sind dann Grundfinanzierung, die aus einer Bund-Länder Kommission heraus gestellt werden.

Sie haben bereits einige interessante Zielsetzungen ihres Instituts des IWU skizziert. Welche Chancen Ziele und Hoffnungen verbinden sie persönlich nun mit diesem Multimillionen Euro Projekt Augsburg Innovationspark und mit dem Motto: „Technologien für Ressourceneffizienz“?

Bayerisch-Schwaben ist mit die stärkste Region was die Produktionstechnik betrifft. Hier sind viele starke Produktionsunternehmen präsent und wir wollen hier eine Forschungsplattform schaffen, die diese Unternehmen entsprechend unterstützt und damit auch die Region entsprechend voranbringt.

Also auch weit über das geplante „Carbon Valley im Lechtal“ hinaus? Nicht nur auf Carbon fokussiert, sondern auch auf weitere Produktionstechniken?

Definitiv. Für unsere Gruppe belegt das Thema Carbonfaserverbundwerkstoffe nur etwa 20% der Forschungsaktivitäten. Wir beschäftigen uns auch mit anderen Anwendungen für die Robotertechnologie. Beispilesweise arbeiten wir auch intensiv mit Verpackungstechnik, Drucktechnik und Papierherstellung. Hier gibt es also sehr viele Aufgabenstellungen, die alle unter der Überschrift Produktion zu subsumieren sind und unter das Ziel Ressourceneffizienz fallen.

Was meinen sie, an welchen Stellschrauben entscheidet sich es nun, ob das ambitionierte Projekt gut, sehr gut oder ausgezeichnet anläuft?

Eine hervorragende Ausgangsposition ist natürlich, wenn die regionale Politik und auch die Verbände uns hier entsprechend unterstützen, und das tun sie. Gerade die Stadt Augsburg kümmert sich ja momentan sehr intensiv darum, uns auch die Möglichkeiten für ein neues Gebäude zu bieten – das wir auch brauchen werden, wenn wir wie geplant auf 100 Köpfe anwachsen wollen. Der Erfolgsfaktor ist dann aber tatsächlich das Engagement der Industrie. Dass die Industrie unsere Forschungsergebnisse aufgreift, umsetzt und auch immer wieder neue Forschungsaufträge bei uns platziert.

Nun hört man auch regelmäßig von anderen Fraunhofer-Gruppen, zum Beispiel in den neuen Bundesländern, die auch schon in ähnlichen Bereichen forschen. Ist die Forschungslandschaft da eher heterogen, oder arbeitet man da zusammen und informiert man sich da über die jeweiligen Fortschritte? Wie kann man sich das vorstellen?

Die Forschungslandschaft ist auf der einen Seite heterogen. Das ist auch ganz bewusst so, denn jedes Institut sollte seine Kernkompetenz, sein USP, haben. Auf der anderen Seite will man natürlich in der Region einen Blumenstrauß an Technologien präsent haben. Um da nicht zuviel Redundanz und Überlappungen zu bekommen, gibt es viele Möglichkeiten des Austausches. Auf der Fraunhofer-Seite gibt es monatlich Konferenzen und auch eine Jahresversammlung auf der sich die Direktoren der Institute austauschen. Es gibt aber beispielsweise auch eine Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik, in der ca. 50 führende Professoren auf dem Gebiet der Produktionstechnik vereint sind. Diese treffen sich mehrfach im Jahr, um sich in gemeinsamen Tagungen über neue Aktivitäten und Dinge, die man gemeinsam macht, auszutauschen. Denn letztendlich kann man Innovation in der heutigen Zeit nur dann schaffen, wenn man auch zusammenarbeitet.

Das sind dann hochspannende Konferenzen, oder?

Absolut richtig. Da wird wirklich High-tech ausgetauscht

Werden die Ergebnisse dieser Konferenzen dann auch öffentlich gemacht?

Nein, diese speziellen Konferenzen, die ich gerade angesprochen habe, werden erstmal nicht öffentlich gemacht, weil das oftmals Visionen und langfristige Zielsetzungen sind. Auch über die Ergebnisse und Fakten dieser Konferenzen gibt es keine öffentlichen Protokolle. Aber über die Aktivitäten und gemeinsame Forschungsprojekte, die sich daraus ableiten, wird natürlich berichtet. Darüber gibt es sowohl in den Medien entsprechende Berichte, Filmchen usw. als auch in den wissenschaftlichen Zeitschriften entsprechende fundierte englischsprachige Veröffentlichungen.

Um noch einmal allgemein auf den Bereich Mechatronik zu sprechen zu kommen: Welche weiteren großen Herausforderungen sehen sie bzw. Chancen gibt es in diesem Bereich und was für harte Nüsse müssen da noch geknackt werden um die Zukunft richtig zu gestalten und mit ihr auch Schritt zu halten?

Die Herausforderungen sind vielfältig und ich will nur zwei herausgreifen. Das eine ist, dass unsere Maschinen zukünftig noch besser die Ressourcen nutzen. Dass das, was an Rohmaterial, an Hilfs- und Betriebsstoffen aber auch an Energie zugeführt wird, maximal ausgenutzt wird und die Abfälle und Verlustleistungen möglichst gering sind. Auf der anderen Seite, dass die Maschinen sich in schwierigen Situationen und bei Fehlern auch selbst helfen können und so robust sind, um aus Fehlern und Störungssituationen wieder heraus zu finden. Das gibt den Menschen den Freiraum sich kreativ mit neuen Ideen auseinander zu setzten.
Knackpunkte fallen mir jetzt spontan auch zwei ein. Das eine ist das Thema Energie, wir stehen vor einer großen Herausforderung: auf der einen Seite wissen wir, dass die Mobilität, vor allen Dingen die individuelle Mobilität, etwa ein Drittel unseres Energieverbrauchs ausmacht, was wir auf Elektromobilität umschalten wollen. Auf der anderen Seite wollen wir unsere Kernkraftwerke, die etwa 60% des Energieaufkommens noch liefern, abschalten. Auch hier wird die Produktionstechnik viel dazu beitragen, wenn sie hilft, die Maschinen und Anlagen zur Produktion mit minimalem Energieeinsatz zu betreiben. Denn die beste und billigste Kilowattstunde ist die, die wir erst gar nicht brauchen.

Wie groß schätzen sie prozentual ungefähr die Einsparmöglichkeiten durch Energieeffizienz bei der Produktionstechnologie ein?

Zwischen 20% bis 30%, das hängt natürlich sehr stark von der Technologie ab. In Montagebetrieben sind es vielleicht nur 15%, in Gießereien sind es über 30% die man einsparen kann. Ich hab aber vergessen den zweiten Knackpunkt anzusprechen und das ist die Sicherheit. Wenn wir das Internet jetzt an unsere Maschinen heranlassen, dann müssen sie auch davor gefeit sein, mit Viren, Trojanern usw. klarzukommen und das abzuwehren. Es kann ja nicht sein, dass irgendjemand von außen unsere Fabrik lahmlegt oder sie am Sonntag in Gang setzt, obwohl sie eigentlich erst am Montag früh starten sollte, um ein paar einfache Beispiele zu nennen die hier passieren könnten.

Das sind ja wirklich einige Bereiche die da zusammengeführt werden müssen

Richtig, wir müssen hier sehr intensiv auch mit den Informatikern und Informationssicherheitsexperten zusammen arbeiten, um uns dieser auf der einen Seite sehr herausfordernden und chancenreichen Technologie zu stellen, sie aber auf der anderen Seite zu unserem Nutzen und nicht zu unserem Schaden anzuwenden.

Abschließend noch eine allgemeine Frage Herr Prof. Reinhard. Bildung ist ja allgemein zentral für die Zukunftschancen. Was denken Sie sollte die Politik umsetzen, um den Wissenschaftsstandort Deutschland weiter zu fördern?

Sie werden vielleicht über meine Antwort überrascht sein, dass ich als Wissenschaftler sage: Es sollten auch die Menschen gefördert werden die, wie sagt man so schön, ein ehrliches Handwerk pflegen wollen, und dass diese auch Ansehen und einen Stellenwert in unserer Gesellschaft haben. Was hilft es uns, wenn wir uns alle hochkarätig zu Wissenschaftlern und führenden Ingenieuren ausbilden lassen, die weltweit agieren und überall neue kreative Produkte und Projekte in Gang bringen, wir aber zuhause gar keine Möglichkeit mehr haben, an unserem Gebäude etwas zu renovieren, neue Gebäude zu erstellen oder sonstige handwerkliche Tätigkeiten zu machen. Ich denke wir brauchen beides. Wir brauchen die hochqualifizierten Wissenschaftler und Ingenieure aber auch die Menschen, die mit ihren Händen und ihrer Expertise etwas erreichen und etwas aufbauen.

Das ist schön formuliert. Vielen Dank für das interessante Gespräch Herr Prof. Reinhart.

Gerne.

 

(Das Interview hat Marc Brümmer von der AGITANO-Redaktion geführt.)

 

ElSchnuppero

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