Raus aus der Komfortzone: Wie Co-Kreation die Zukunft der Automobilproduktion prägt

Wir schreiben das Jahr 2036. Vor 150 Jahren erblickte das erste Automobil das Licht der Welt. Das leise heranrollende Auto glänzt im Sonnenlicht. Ohne schädliche Abgase, ohne Stau und ganz ohne Fahrer erreicht es sein Ziel: die Forschungsinitiative ARENA2036

Ein herausragendes Beispiel wie an dieser Zukunftsvision bereits heute gearbeitet wird, ist der Forschungscampus ARENA2036 (Active Research Environment for the Next Generation of Automotives), an dem auch Balluff als Mitglied beteiligt ist. Als größte Forschungsplattform für Mobilität in Deutschland bündelt die Initiative Kompetenzen von Wissenschaftlern und führenden Wirtschaftsunternehmen der Region Stuttgart. 2013 von sieben Mitgliedern gegründet, arbeiten heute bereits mehr als 40 innovative Unternehmen, Institute und Start-Ups gemeinsam an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie von der Europäischen Union geförderten Forschungscampus. Ziel ist es, das Automobil und dessen Produktion zukunftssicher zu machen. Den Schlüssel liefern wandlungsfähige Produktionsformen, intelligent, funktionsintegriert und mit neuen Werkstoffen.

Produktion der Zukunft

Wie wird die Mobilität von morgen aussehen? Selbstfahrende Autos, neue Mobilitätskonzepte und innovative Werkstoffe verändern nicht nur die Art und Weise wie das Auto genutzt wird, sondern auch dessen Herstellung. Der Trend hin zu immer individuelleren Produkten. Die Fertigung wird deutlich flexibler. Starre Linienfertigung à la Henry Ford gehört der Vergangenheit an. Das Fahrzeug bewegt sich autonom von einer Arbeitsstation zur nächsten – überwacht durch neuartige Sensoren. Doch weiterhin spielt der Mensch eine wichtige Rolle. Hochflexible Roboter – sogenannte Cobots – arbeiten mit Menschen Hand in Hand. Gebaut wird nur das, was individuell bestellt ist. Der gesamte Produktlebenszyklus wird digital abgebildet und das zu fertigende Auto steht im Austausch mit Industrierobotern und den Menschen in der Produktion. Alternative Antriebstechnologien haben vollends Einzug gehalten: Batterie und Brennstoffzellen ersetzen den klassischen Antriebsstrang des Verbrennungsmotors.

Zielstrebig Richtung Zukunft

Die Forschungsbereiche sind konsequent auf Megatrends der Zukunft ausgerichtet: Die vernetzte Produktion, die Mobilität der Zukunft, die Digitalisierung und die Arbeit der Zukunft. Zu jedem Themenschwerpunkt gibt es ein vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Verbundprojekt. Außerdem existieren zahlreiche weitere Projekte, die an diese gekoppelt sind und sich ganz neuen Themen wie dem neuen Mobilfunkstandard 5G widmen. Aktuell arbeiten sieben Mitarbeiter sowie mehrere Studenten von Balluff an ARENA2036-Projekten. Die Gründe für das Engagement von Balluff sind eindeutig. „Wir gestalten die digitale Transformation der Automobilproduktion im Sinne des Industrial Internet of Things aktiv mit und können die Entwicklungen von morgen beeinflussen“, erklärt Roland Schaefer, Vice President Innovation Management bei Balluff und gleichzeitig auch Vorstandsmitglied der Initiative. Zukunftstechnologien wie 5G oder die Digitalisierung ganzer Wertschöpfungsketten lassen sich nicht allein bearbeiten. „Wir sind überzeugt, dass wir als Unternehmen in einem Ökosystem kollaborieren müssen, um die daraus entstehenden Chancen zu nutzen. Wir können unsere Kernkompetenz in Zukunftsfeldern im Partnernetz der Initiative anwenden und erhalten dadurch Zugang zu Spitzenforschung“, so Schaefer. „Zudem hat der Automobilsektor eine Sonderposition als Innovationstreiber. Es handelt sich um einen weltweiten Absatzmarkt und die darin eingesetzten Spitzentechnologien treiben technologische Innovationen in anderen Branchen voran.“

„Durch die unterschiedlichen Perspektiven werden alte Gewissheiten herausgefordert, wir denken Dinge neu und verlassen unsere Komfortzone.“

Roland Schaefer, Vice President Innovation Management bei Balluff

Kollaboration statt Silodenken

Experten aus unterschiedlichen Disziplinen aus Wissenschaft und Wirtschaft arbeiten in der ARENA2036 gemeinsam unter einem Dach an neuen Lösungen und Innovationen. So wird der Weg von der Idee zum Projekt und vom Projekt zum Transfer erheblich verkürzt. Die Initiative gibt es, um den Dialog zwischen allen an der Wertschöpfungskette beteiligten Akteuren zu fördern und so die Effizienz von Ideation zur Innovation zu erhöhen. Darüber hinaus soll sie als Beispiel für innovative Zusammenarbeit über Produktgrenzen hinweg dienen. Diese entstehen durch die Kooperation innovativer Unternehmen und zukunftsorientierter wissenschaftlicher Institutionen. „Balluff ist als Spezialist für Sensortechnik für uns ein sehr wichtiges Mitglied in unserem Konsortium. Hinsichtlich zukünftiger Entwicklung werden Sensoren eine große Rolle spielen, darum unterstützt Balluff in Projekten wie der Fluiden Produktion oder der 5G Modellregion“, erklärt Peter Froeschle, Geschäftsführer der ARENA2036.

Die kollaborative Arbeitsweise in einem Partnernetzwerk aus verschiedenen Organisationen vom Start-up, über Unternehmen bis zu Forschungseinrichtungen eröffnen dem Sensor- und Automatisierungsspezialist ganz neue Wege der kollaborativen Zusammenarbeit. „Kein Silodenken, alle Partner unter einem Dach, kurze Entwicklungszyklen und ein intensiver Austausch – also ein Inkubator für wirkliche Innovation“, stellt Schaefer fest. „Durch die unterschiedlichen Perspektiven werden alte Gewissheiten herausgefordert, wir denken Dinge neu und verlassen unsere Komfortzone.“

FlexCAR – 3D-Druck auf dem Weg zum Shop Floor

„Die Produktion von morgen wird wandelbar und modular aufgebaut sein. Deshalb wird es absolut notwendig, jederzeit über alle Informationen des Produktionsprozesses zu verfügen,“ prognostiziert Albert Dorneich, Forschungskoordinator von Balluff. „Das bedeutet für uns, dass sich auch die Anforderungen an unsere Sensoren ändern. Sie werden in Zukunft eine noch größere Rolle spielen, darum unterstützt Balluff die Initiative in zahlreichen Projekten: Für das Projekt FlexCAR arbeitet Balluff gemeinsam mit Bosch und dem Institut für Flugzeugbau an der Entwicklung neuer additiver Produktionsverfahren für teilindividualisierte Spritzgussbauteile. Dabei werden Standardprozesse vor Ort durch additive 3D-Druckverfahren um individuelle Komponenten ergänzt. Die Vorteile: Neue komplexe Formen können ohne die Nutzung geometriegebundener Werkzeuge erstellt werden. Balluff bringt dabei sein Wissen im Bereich der Nachverfolgbarkeit der einzelnen Teile durch RFID-Technologie ein und entwickelt gemeinsam eine Software zur Visualisierung des Produktionsflusses.

Fluide Produktion – mehr Freiheit in der Fertigung

Innerhalb des Projekts Fluide Produktion arbeitet Balluff zusammen mit dem Fraunhofer IPA und Bär Automation am Aufbau mehrerer Prototypen für eine rekonfigurierbare Sensoreinheit mit passender Software. Die Basis bildet die Kombination verschiedener Sensortechnologien wie Radar-, optoelektronische und Condition Monitoring Sensoren und industrieller Kameras mit moderner Bildverarbeitung. Die Fluide Produktion macht die Werkstattfertigung flexibler, denn das Set-up der Fertigung wird je nach Arbeitsauftrag kontextabhängig angepasst: Nicht ein starrer Prozess definiert den Fertigungsablauf, die Reihenfolge der Arbeitsschritte oder die Position der Arbeitsmittel, sondern der zu produzierenden Auftrag.

DIREKT – Sensoren aus dem Drucker

Auch um Hochleistungsfaserverbundbauteile herzustellen, müssen die Produktionsverfahren weiterentwickelt werden. Bei dem Projekt DIREKT entwickelt Balluff gemeinsam mit der Hochschule der Medien, dem Institut für Flugzeugbau und dem Startup Cikoni eine digital rekonfigurierbare Produktionsumgebung für karbonfaserverstärkte Leichtbauwerkstoffe. Für die kontinuierliche Überwachung des Pre-Forming-Prozesses nutzen die Forscher „gedruckte“ Dehnungssensoren und setzen Methoden der Künstlichen Intelligenz ein, um Sensor- und Simulationsdaten auszuwerten und Prozesse zu optimieren. Dabei sollen neue Edge-Analytics-Konzepte mit dem etablierten IO-Link Kommunikationssystem kombiniert werden.

Zwar steckt im Jahr 2021 das autonom fahrende Auto noch in den Kinderschuhen. Sicher ist jedoch, dass sich die Mobilität radikal verändern wird. Initiativen wie die ARENA2036 schaffen hierfür eine Plattform, um diese Zukunft kollaborativ zu gestalten.

ARENA2036

Die hochflexible Forschungsplattform für die Mobilität und Produktion der Zukunft.

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