Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »AutoMiPro«
Das Ziel des Verbundvorhabens »AutoMiPro« war ein Logistikkonzept, das auf die besonderen Randbedingungen der Mikroproduktion angepasst ist. Es fasste die Entwicklung methodischer (Konzept), informationstechnischer (Software) und anlagentechnischer (Hardware) Komponenten zusammen und schaffte so für die Mikroproduktion erstmals eine hoch automatisierte und durchgängige Verknüpfung automatisierter Lager-, Transport- bzw. Anlagentechnik.
Im Verbundvorhaben »AutoMiPro« entwickeln die Projektpartner innerhalb des BMBF-Rahmenkonzepts »Forschung für die Produktion von morgen« Methoden sowie Hardware- und Softwarelösungen für einen robusten und gleichzeitig wandelbaren Materialfluss in Mikroproduktionsumgebungen.
Die spanende, abtragende oder generierende Produktion von Mikrobauteilen entspricht dem Stand der Technik. Entsprechende Produktionsanlagen stehen dem Anwender auf dem Markt jedoch nur begrenzt zur Verfügung. Analog zur konventionellen Produktion (Automobil, Konsumgüterindustrie) sind Produktionsmittel für die Mikroproduktion in einem industriellen, wirtschaftlich konkurrenzfähigen Rahmen in kleinen bis sehr großen Stückzahlen nicht ausreichend verfügbar. Ein Schlüssel für für eine ökonomischere Produktion hin zu skalierbaren Produktionsumgebungen sind Automatisierungslösungen, die Prozesse entlang der Wertschöpfungskette stringent logistisch knüpfen und zu hocheffektiven und autonomen Produktionszellen führen.
Solche Automatisierungskonzepte, die für eine Mikroproduktion im industriellen Maßstab dringend erforderlich sind, scheitern heute vor allem daran, dass geeignete Konzepte zur Handhabung und zum Transport von Mikrobauteilen zwischen den einzelnen existenten Bearbeitungsmaschinen gänzlich fehlen. Es existieren weder Transportanlagen noch Schnittstellen, die einzelne Produktionsanlagen zu autonomen Prozessketten verknüpfen können, noch gibt es standardisierte Transporteinheiten oder modularisierte Werkstückträger, die die Grundlage für die Übergabe des Mikrobauteils zwischen einzelnen Produktionsanlagen oder die Einrichtung von Warenflüssen in dezentralen Produktionsumgebungen und Wertschöpfungsketten bilden. Dies führt dazu, dass heute mit hohen wirtschaftlichen Einbußen eine Vielzahl manueller Bearbeitungsschritte in die Wertschöpfungskette integriert werden müssen.
Die Kenntnis charakteristischer Produktmerkmale, wie die lokale Oberflächenqualität und höchste Anforderungen an die Form- und Lagetoleranzen, sind in der Mikroproduktion eine Voraussetzung für eine durchgehende Automatisierung der einzelnen Bearbeitungsschritte bis hin zum fertigen Produkt. Anders als bei der konventionellen Produktion ist deshalb die genaue Charakterisierung des Produkts, beispielsweise bezüglich seiner Positionierung innerhalb des gegebenen Toleranzfelds, und die Beschreibung der Produktionshistorie eine Voraussetzung für die Montage- und Funktions- fähigkeit einer Baugruppe aus Mikrobauteilen. Eine solche Datenerfassung und -weitergabe an nachfolgende Bearbeitungsschritte ist heute aufgrund mangelnder Verfügbarkeit der notwendigen Anlagen- und Informationstechnik nicht Bestandteil der Produktionskette von Mikroprodukten. Diese Defizite werden erneut zu Lasten der Wirtschaftlichkeit der Produktion durch manuelle Arbeitsschritte kompensiert, innerhalb derer die Entscheidung über eine Bauteilpaarung, der Gutteil-/Ausschuss-Entscheid sowie die Montageoperation durch einen geschulten Bearbeiter intuitiv und individuell durchgeführt wird.
Diese beschriebenen Defizite sind keine produktbezogenen Fragestellungen, sondern bilden vielmehr für die Mikroproduktion im Allgemeinen ein charakteristisches Forschungs- und Entwicklungsfeld. Mit einer wissenschaftlichen, konzeptionellen Herangehensweise müssen daher grundlegende Lösungsprinzipien entwickelt werden. Auf dieser Basis fokussierte das Verbundvorhaben »AutoMiPro« deshalb auf ein Logistikkonzept, das auf die besonderen Randbedingungen der Mikroproduktion angepasst ist und aus methodischen (Konzept), informationstechnischen (Software) und Anlagentechnik (Hardware) entwickelnden Arbeitspaketen besteht. So wurde für die Mikroproduktion erstmals eine hoch automatisierte und durchgängige Verknüpfung automatisierter Lager, Transport- und Anlagentechnik geschaffen.
Eine Grundlage für den durchgängigen Informationsfluss, bildet der Einsatz moderner RFID-Technik. Damit gelingt es erstmals, nicht nur reine Routing-Informationen, sondern auch alle für die Mikrobearbeitung notwendigen Daten (Bauteilabmaße, Bauteillage auf dem Träger, spezifische Bearbeitungsparameter) auf dem Bauteilträger zu speichern. Diese Informationen lassen sich so in die Logistik-Kette integrieren und der Anlagentechnik innerhalb der gesamten Mikroproduktionskette direkt zur Verfügung stellen.
Ein Ziel dieses Projekts war es auch, die Befähigung zur Durchgängigkeit dieses mikrologistischen Konzepts sowie der zugehörigen Hard- und Software durch eine exemplarische Mikroproduktionskette zu demonstrieren – beginnend bei verschiedenen Mikroteilelagern über die einzelnen Fertigungsanlagen bis hin zu einem abschließenden Prozessschritt. Zur Verifikation diente eine Wertschöpfungskette für die Herstellung von Diodenlasern, anhand derer auch die Fähigkeit zum Transfer in andere Branchen und Anwendungen nachgewiesen wurden.
Projektträger
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes »Forschung für die Produktion von morgen« gefördert und vom Projektträger Forschungszentrum Karlsruhe (PTKA), Bereich Produktion und Fertigungstechnologien (PFT), betreut.
Verbundpartner
Systemhersteller
RUCH NOVAPLAST GmbH + Co. KG
Dipl. Ing. (FH) Thomas Doll
Appenweierer Str. 54
77704 Oberkirch
Tel.:07802 806-746
Fax: 07802 806-879
www.ruch.de
IEF Werner GmbH
Hr. Bär
Wendelhofstraße 6
78120 Furtwangen
Tel.: 07723-925-0
Fax: 07723-925-100
www.ief-werner.de
ficonTEC GmbH
Dipl.-Ing. Thorsten Vahrenkamp
Fahrenheitstraße 1
28359 Bremem
Tel.: 0421-690-118-40
Fax: 0421-690-118-90
www.ficontec.com
Anwender
CeramOptec GmbH
Dr. Tilmann Trebst
Siemensstraße 44
53121 Bonn
Tel.: 0228-97967-0
www.ceramoptec.de
INGENERIC GmbH
Dr. Volker Sinhoff
Dennewartstraße 25-27
52068 Aachen
Tel.: 0241-963134-3
www.ingeneric.com
Curamik Electronics GmbH
Herr Michael Schürr
Am Stadtwald 2
92676 Eschenbach, Oberpf.
Tel.: 09645-9222-329
Fax: 09645-9222-22
www.curamik.com
Forschungsinstitute
ZLW/IMA der RWTH Aachen
Dipl.-Ing. Sebastian Jursch
Dennewartstraße 27
52068 Aachen
Tel.: 0241-80911-46
Fax: 0241-80911-22
www.zlw-ima.rwth-aachen.de
Fraunhofer IML
Dipl.-Logist. Niko Hossain
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4
44227 Dortmund
Tel.: 0231-3989-270
Fax: 0231-3989-311
www.iml.fraunhofer.de
Fraunhofer IPT
Dipl.-Ing. Martin Freundt
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Tel.: 0241-8904-253
Fax: 0241-8904-6253