Produktion von morgen 01.06.2022, 08:53 Uhr

Produktionsprozesse biologisch transformieren

Globale Herausforderungen wie Ressourcenknappheit und Klimawandel erfordern ein Umdenken in der Industrie. Ein neuartiger Ansatz wäre es, Prinzipien aus der Natur auf die Industrie 4.0 zu übertragen.

Biologische Transformation: Die im Projekt entwickelten Lösungen werden unter anderem in der Automobilindustrie bei der Montage von Energiesteuermodulen erprobt. Foto: Mercedes-Benz AG

Biologische Transformation: Die im Projekt entwickelten Lösungen werden unter anderem in der Automobilindustrie bei der Montage von Energiesteuermodulen erprobt.

Foto: Mercedes-Benz AG

Als Partner im Projekt „BioFusion 4.0“ möchte Contact Software jetzt den Einsatz biologischer Prinzipien für eine nachhaltigere industrielle Produktion erschließen. Im neuen Forschungsvorhaben untersuchen aktuell die Partner aus Industrie und Wissenschaft, was die Industrie aus der Natur für die Umsetzung von Industrie 4.0 lernen kann. Die sogenannte „Biologische Transformation“ soll ressourcen- und klimaschonende Produkte und Produktionsprozesse ermöglichen. Unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) werden dafür bis 2024 Lösungen für verschiedene Anwendungsfälle erarbeitet und erprobt.

Welche Vorbilder gibt es in der Natur?

Die Biologische Transformation basiert auf den Konzepten Inspiration, Integration und Interaktion. Inspiration bezeichnet die Entwicklung neuer Produkte oder Produkteigenschaften anhand von Vorbildern aus der Natur. Typische Beispiele sind der Lotusblüten-Effekt oder Leichtbaustrukturen. Biologische Integration bindet natürliche Prozesse in Produktionsverfahren ein, etwa indem Mikroorganismen chemische Verfahren ersetzen. Die biologisch transformierte Interaktion orientiert sich unter anderem am sogenannten „Ameisenalgorithmus“ und sorgt durch ständige Adaption für stabile Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen.

Ein vielversprechender Ansatz des Projekts ist die intelligente Rückführung von Wertstoffen, um sie zu Ausgangsmaterial für die additive Fertigung weiterzuverarbeiten. Humanzentrierte Assistenzsysteme für Werker:innen sollen Produktionsprozesse ergonomischer machen; biogene und biologisch abbaubare Polymere neue Einsatzfelder für Kunststoffe eröffnen. Der Fokus von BioFusion 4.0 liegt auf Anwendungen für die Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Entsorgungswirtschaft, Energieerzeugung, Antriebstechnik, Elektromobilität und Fahrzeugbau.

Erprobungsphase unter anderem im Automobilbau

Tests am Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science (WvSC), im Mercedes-Benz Werk in Berlin und bei weiteren Projektpartnern sollen zeigen, wie die Umsetzung in die Praxis gelingen kann. Die erarbeiteten Anwendungen müssen sich unter anderem in der Montage von Energiesteuermodulen für batterieelektrische Fahrzeuge bewähren. Mit einem Technologiedemonstrator wollen die Konsortialpartner den Nutzen der Forschungsergebnisse veranschaulichen und quantifizieren. 

Die Plattform „Contact Elements for IoT“ erfasst dabei die CO2-Emissionen entlang aller Logistik- und Produktionsschritte im Digitalen Zwilling der Produktionslinie, um künftig die gesetzlichen Nachweispflichten zu erfüllen. Außerdem lassen sich die tatsächlichen und erwarteten Emissionen gegenüberstellen und daraus Optimierungspotenziale ableiten. „Mit diesem ambitionierten Projekt wollen wir eine Industrie 4.0 formen, die dem Menschen zugewandt ist und unsere Lebensgrundlagen schützt“, sagt Dr.-Ing. Thomas Damerau, der das Projekt als PLM (Product Lifecycle Management)-Analyst bei Contact betreut. Das Softwarehaus aus Bremen nutzt die Projektergebnisse für die Entwicklung von Industrielösungen, mit denen Unternehmen ressourcen- und klimaschonender wirtschaften können. 

An BioFusion 4.0 sind neun Industriepartner sowie jeweils zwei Forschungs- und assoziierte Partner beteiligt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert. Projektträger ist das Forschungszentrum Karlsruhe, Bereich Produktion und Fertigungstechnologien (PTKA-PFT).

Erfahrungsaustausch auf der Hannover Messe

Die Hannover Messe gilt als führende Wissens- und Networking-Plattform für die produzierende Industrie, die Energiewirtschaft und die Logistik. Von KI (Künstliche Intelligenz) und Robotik über Automatisierungstechnik, Logistik-IT und Industrie-Software bis hin zu Batterien und Brennstoffzellen: Unter dem Leitthema „Industrial Transformation“ präsentieren die Vordenker der Industrie ihre Technologien und Ideen für die Fabriken, Energiesysteme und Lieferketten der Zukunft. Am Messestand von Contact Software (Stand B29, Halle 11) dreht sich vom 30. Mai 2022 bis zum 2. Juni 2022 alles um das Motto „IoT needs PLM, PLM needs IoT“. Besucher können hier erfahren, wie sie den Closed-Loop-Prozess nutzen und ihr PLM-System mit dem Internet of Things für den entscheidenden Wettbewerbsvorteil bei der Gestaltung der nächsten Produktgeneration verknüpfen.

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