Selbstlernende und sich selbst verbessernde Maschinen, cyber-physikalische Systeme und die intelligente Vernetzung von Anlagen, Werkzeugen und Produkten: Das sind nur drei von vielen Handlungs- und Forschungsfeldern, mit denen sich Unternehmen des Maschinenbaus und ihre Zulieferer auseinandersetzen sollten. Denn alle bereiten sich auf Industrie 4.0 vor. Ein zentraler Erfolgsfaktor wird es sein, die an Hochschulen und Forschungsinstituten erarbeiteten Konzepte und Lösungen zur Marktreife zu bringen und dabei auch die mittelständischen Anbieter von Antriebs- und Steuerungstechnik einzubeziehen.
Das Netzwerk it‘s OWL – Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe hat dazu ein Transferkonzept erarbeitet, um möglichst viele Industrieunternehmen an den Forschungsergebnissen des Netzwerks teilhaben zu lassen. Über 170 Firmen und Forschungseinrichtungen erarbeiten in 46 Projekten gemeinsam Lösungen für intelligente Produkte und Produktionssysteme. Zu den Partnern gehören unter anderem Beckhoff, Harting, Lenze, Phoenix Contact, Wago, Weidmüller und Wincor Nixdorf. Ein zentrales Ziel der Initiative war es aber von Beginn an, auch kleinere, oft hoch spezialisierte Unternehmen als Partner zu gewinnen.
Wandlung zum Transferprojekt
Im Rahmen des Forschungsverbundes wurden fünf Querschnittsprojekte definiert: Selbstoptimierung, Mensch-Maschine-Interaktion, Intelligente Vernetzung, Energieeffizienz und Systems Engineering. In jedem dieser Großprojekte werden neue Techniken und Methoden entwickelt. In Zusammenarbeit mit Maschinenbauern, Zulieferern oder Anwendern werden diese an konkrete Anwendungen und Aufgabenstellungen angepasst. Alternativ gibt es auch die Möglichkeit, die Forschungsergebnisse den Partnern zur Verfügung zu stellen, damit sie mit eigenen Entwicklungen daran anknüpfen und diese adaptieren können. Wie das in der Praxis funktioniert, zeigt das Beispiel der MSF Vathauer Antriebstechnik. Das Unternehmen entwickelt und fertigt Komponenten und Systeme der Antriebstechnik, die häufig in fördertechnischen Anwendungen zum Einsatz kommen, oft mit hunderten von Antrieben in einer einzigen Anlage. Die Motoren laufen jedoch nur bedarfsweise, wenn gerade Pakete, Behälter oder Paletten zu transportieren sind.
Energievernichtung vermeiden
Die beim Abbremsen dieser Antriebe freigesetzte Energie wird meist in Bremswiderständen in Wärme umgesetzt und damit vernichtet. Es existieren zwar Rückspeiseschaltungen, die aber bisher nur im Bereich hoher Leistung zum Einsatz kommen. Bei batteriegestützten Antrieben besteht die Möglichkeit, die Bremsenergie zu rekuperieren und beispielsweise in der Batterie eines Flurförderzeugs zu speichern. Gemeinsam mit dem Labor für Leistungselektronik und elektrische Antriebe der Hochschule Ostwestfalen-Lippe entwickelten Ingenieure von MSF Vathauer Antriebstechnik das Energy-Recovery-System. Es erlaubt das Zurückgewinnen von elektrischer Energie beim Bremsen von Elektromotoren – und zwar direkt und ohne Zwischenspeicherung. Mit dem Einsatz dieser Technik werden sehr hohe Wirkungsgrade des elektrischen Antriebs erreicht. Im ersten Schritt haben die Projektpartner einen Demonstrator mit der ausgewählten Schaltungstopologie und dem gewählten Rückspeisekonzept aufgebaut. Anhand eines Modellantriebs wird nun die Steigerung der Energieeffizienz und der Wirtschaftlichkeit aufgezeigt.
Stärkung von KMUs
Ziel der Transferprojekte ist es, die neuen Ansätze aus dem Spitzencluster für kleine und mittelständische Unternehmen verfügbar zu machen und damit die Wettbewerbsfähigkeit des verarbeitenden Gewerbes in der Region zu sichern. Dieses Ziel wird definitiv erreicht. Andere Projekte haben etwa die intelligente Berechnung der Lebensdauer von Antriebsriemen (Arntz Optibelt) zum Thema sowie die intelligente Zustandsüberwachung von Kompressoren (Boge). Steute Schaltgeräte hat gemeinsam mit der Universität Bielefeld ein neues Kommunikations- und Visualisierungskonzept für die Produktion von Fußschaltern für medizintechnische Geräte umgesetzt. Dadurch konnte die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz der Fertigung erheblich gesteigert werden. Geschäftsführer Marc Stanesby: „Durch das Transferprojekt erhalten wir Zugang zu praxiserprobten neuen Techniken, die wir schnell und einfach einsetzen können. Das stärkt unsere Wettbewerbsfähigkeit.“
Einige der beschriebenen Transferprojekte werden auf dem OWL-Gemeinschaftsstand auf der Hannover Messe präsentiert (Halle 16, Stand A04) und auf dem Fachkongress Industrie 4.0 für die Praxis.
