Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTLeistungsfähige und kostengünstige Montage optischer Systeme im Rahmen des Exellenzclusters »Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer«
Automatisierte Aufnahme einer Optik mit hochpräzisem Mikromanipulator
Individuelle Produkte in geringen Stückzahlen - von Einzelstücken bis zu wenigen Tausend - kennzeichnen die heutige Produktion mikrooptischer Systeme für Laseranwendungen. Die Vielfalt an Varianten führt zu einem hohen Anteil an manuellen Vorgängen in der Montage und wird so zu einem starken Kostenfaktor. Ein Beitrag zur Wertschöpfung von mehr als 80 Prozent ist keine Seltenheit. Der Grund: Heutige Produktionssysteme können die Anforderungen an Rüst- und Planungseffizienz nicht erfüllen.
Um Qualität, Individualisierung und Wirtschaftlichkeit zu vereinen, hat sich der Exellenzcluster »Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer« aus Aachen dieser Aufgabe gestellt, um den Produktionsstandort Deutschland zu stärken. In einem Teilprojekt des Exzellenzclusters entwickelte das Fraunhofer IPT als Partner der RWTH Aachen Lösungen für die Montage optischer Systeme, um die Produktion von Klein- und Kleinstserien, flexibler und leichter skalierbar zu gestalten. Das Ziel war eine Senkung der Kosten technologisch hochanspruchsvoller Produkte in moderaten Stückzahlen. Der gewählte Lösungsansatz umfasste selbstoptimierende Prozesstechnik und erfahrungsbasierte Prozessplanungswerkzeuge. Auf diese Weise entstand eine leistungsfähige Produktionsumgebung, die sich kostengünstig aber dennoch dynamisch auf veränderliche Rahmenbedingungen und Unsicherheiten im Produktionsalltag einstellen kann.
Von der Supply-Chain-Ebene über die Auftragsabwicklung und Produktionssteuerung bis hin zur Prozess- und Maschinensteuerung wurden alle Stufen des Produktionssystems betrachtet. Die durchgehende Digitalisierung sowohl der Engineering-Kette als auch der Produktion war hier ausschlaggebend. Das modellbasierte Engineering hat sich in der Produktentwicklung bereits etabliert. Dieser Ansatz wurde im Projekt konsequent fortgesetzt, indem die vorhandenen Produktmodelle als Grundlage für die modellbasierte Prozessplanung dienten.
Im bisherigen Projektverlauf wurden die Grundlagen der automatisierten Präzisionsjustage, des Präzisionsklebens und der modellbasierten Prozessplanung sowie modulare Anlagenkonzepte und Werkzeuge für die flexible Montageautomatisierung erarbeitet und gemeinsam mit Partnern des Fraunhofer IPT, beispielsweise der AIXEMTEC GmbH, in die industrielle Anwendung überführt. Die lange Laufzeit des Exzellenzclusters hat den Vorteil, dass Lösungsansätze bis zu einer hohen Technologiereife weiterentwickelt und nutzbar gemacht werden konnten.
Projektpartner im Teilprojekt »Selbstoptimierende Montagesysteme«
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
- Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen
- Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
- Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme TOS
- Institut für Getriebetechnik und Maschinendynamik IGM
Projektförderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)