Eine Fabrikhalle mit Maschinen und Industrierobotern von oben.
Überblick über die E³-Forschungsfabrik Bildrechte: MDR/Kristin Kielon

Seite an Seite mit dem Roboter Die Fabrik der Zukunft steht in Chemnitz

Wie wird die Zukunft der industriellen Produktion aussehen? Die Vision der Chemnitzer Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut heißt E³-Konzept. Es geht um Effizienz, Energieeinsparung und bedeutet praktisch: Die Maschine macht die Arbeit - der Mensch löst die Probleme.

Eine Fabrikhalle mit Maschinen und Industrierobotern von oben.
Überblick über die E³-Forschungsfabrik Bildrechte: MDR/Kristin Kielon

In einem unscheinbaren Gebäude ganz am Rande des Campus der Technischen Universität in Chemnitz ist die Zukunft schon jetzt Wirklichkeit. Dort haben die Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (Fraunhofer IWU) ihre Vision der Fabrik der Zukunft entworfen: Die "E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion". Dort forscht das Fraunhofer-Team an der Umsetzung ihres E³-Konzepts.

Rahmenbedingung der Industrieproduktion der Zukunft

Ein orange-farbener Industrieroboter steht hinter durchsichtigen Schutzwänden in einer Fabrikhalle.
Große Industrieroboter werden in der Forschungsfabrik zum Kollegen. Bildrechte: MDR/Kristin Kielon

Die Bedingungen für die industrielle Produktion in Deutschland sind im Wandel. Die Rolle der Menschen ändert sich: Der einfache Arbeiter am Fließband, der immer die gleiche monotone Tätigkeit ausführt, ist vielerorts schon durch viel effizientere Maschinen ersetzt worden. Er kümmert sich stattdessen um die Maschine, die seine frühere Tätigkeit ausführt. Auch die alternde Gesellschaft ist künftig eine Herausforderung: Wenn Fabrikarbeiter immer älter werden, sollte die Arbeit bestenfalls für den Körper immer leichter werden.

Die demographische Entwicklung, der zunehmende Wunsch nach Individualisierung, das sich verändernde Mobilitätsbedürfnis oder auch die Frage nach der Rolle des Menschen in einer zunehmend automatisierten Fertigung sind die Herausforderungen, die das Fraunhofer IWU für die Produktion der Zukunft identifiziert hat. Diese Probleme wollen die Wissenschaftler lösen, damit Deutschland als Produktions- und Hochtechnologiestandort konkurrenzfähig bleiben kann.

Die Antwort des Fraunhofer IWU: Das E³-Konzept

Die Chemnitzer Wissenschaftler haben statt nach Einzellösungen für jedes dieser Probleme zu suchen, einen ganzheitlichen Ansatz entwickelt: das E³-Konzept. In der E³-Produktion sollen die verschiedenen Ebenen der industriellen Produktion - also etwas der Herstellungsprozess, das Fabrikgebäude und das Fabrikumfeld - ganzheitlich betrachtet und nach Synergieeffekten gesucht werden.

Neue Technologien sollen dafür sorgen, dass Energie und Ressourcen gespart werden. Eine Möglichkeit das zu erreichen: die sogenannten Prozessketten verkürzen. Das heißt, es könnte etwa statt mehrerer nur noch eine Maschine zur Fertigung eines bestimmten Bauteils benötigt werden.

Ein weiterer zentraler Punkt des Konzepts ist die Entwicklung und Erprobung eines ganzheitlichen Energie- und Ressourcenmanagementsystems in der Fabrik. Das könnte beispielsweise dafür sorgen, dass immer dann, wenn ein Produktionsprozess gerade Energie entstehen lässt, diese automatisch genutzt und von der vernetzten Fabrik an die Stelle transportiert wird, wo sie gerade gebraucht wird. Dazu müssen alle Maschinen der Fabrik ein Netzwerk bilden, in dem ständig Daten ausgetauscht werden. Zusätzlichen soll die Fabrik der Zukunft bestenfalls keine Schadstoffe mehr ausstoßen, also emissionsneutral sein.

Dahinter stehen drei Faktoren: Das eine sind ressourcen- und speziell auch energieeffiziente Prozesse - da sind wir auf der Ebene der Produktionsanlage. Der zweite Punkt ist die emissionsfreie Fabrik - also eine Ebene höher in der Produktionstechnik. Und der dritte Punkt: die Einbindung des Menschen.

Marko Pfeifer, Abteilungsleiter Montagetechnik & Robotik

Der Mensch steht im E³-Konzept als kreativer Problemlöser im Mittelpunkt. Dass sich die Rolle des Arbeiters weiter ändern wird, ist unvermeidlich, ist sich Marko Pfeifer sicher. Es wird künftig zwar neue, komplexere Berufsbilder geben, aber auf den Menschen verzichten können, wird man auch in der Fabrik der Zukunft nicht. In der Vision der Chemnitzer Wissenschaftler wird er beispielsweise Seite an Seite mit Robotern arbeiten. Dazu forscht die Pfeifers Abteilung unter anderem an der Mensch-Roboter-Kooperation.

ein Roboter in der Produktion 4 min
Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Vom Konzept zur Praxis: Die Forschungsfabrik

Luftaufnahme des Standorts des Chemnitzer Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik mit seinen riesigen Werkhallen.
Die Forschungsfabrik (Gebäude ganz rechts) auf dem Gelände des Fraunhofer IWU in Chemnitz. Bildrechte: Fraunhofer IWU

Das Fraunhofer IWU in Chemnitz ist einer von vier Standorten, an denen das E³-Konzept in sogenannten Demonstratoren in die Praxis übersetzt wird. 2014 wurde hier die "E³-Forschungsfabrik Ressourceneffiziente Produktion" eröffnet. In einer solchen Forschungsfabrik wird anhand verschiedener Anwendungsbeispiele demonstriert, wie das ganzheitliche Konzept funktionieren kann. Dazu wird an echten, industrienahen Anwendungen geforscht.

Auf einer Fläche von mehr als 1.600 Quadratmetern und gemeinsam mit Partnern aus der Industrie forschen die Wissenschaftler in drei Bereichen an neuen Lösungen für die Produktionstechnik von morgen: an der Herstellung von Antriebssträngen und dem Karosseriebau in der Automobilindustrie und dem sogenannten Daten- und Energiemanagement 2.0.

Daten & Fakten + Demonstrator für das E³-Konzept
+ Eröffnung 2014
+ Grundhallenfläche: 1640 qm
+ Leistungsangaben: Blockheizkraftwerk (200 KW elektrisch, 300 kW thermisch), Photovoltaikanlage (60 kW),
Kälteleistung (360 kW Prozesskälte, 360 kW Klimakälte)
+ 160 Messstellen zur Erfassung von ca. 1500 Messwerten
+ alle Ressourcenströme (z. B. Elektroenergie oder Druckluft) sind erzeuger- und verbraucherseitig erfassbar, auswertbar
und visualisierbar
+ Datenerfassung erfolgt durch IWU-Software »Linked Factory« in hoher zeitlicher Auflösung

Zuletzt aktualisiert: 02. November 2016, 10:38 Uhr