KEM Konstruktion 07-08.2024
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Ausgabe <strong>07</strong>-08 | 2024<br />
www.kem.de<br />
<strong>Konstruktion</strong><br />
Automation<br />
WIS-<br />
Ideenaustausch für<br />
mehr Nachhaltigkeit<br />
Engineering-Konferenz<br />
» Seite 9<br />
Treiber sind 3D-Druck,<br />
KI und Digitalisierung<br />
Produktentwicklung<br />
» Seite 38<br />
„Für Sicherheitsbremsen<br />
gilt das Prinzip der<br />
Energie-Trennung“<br />
Bernd Kees,<br />
mayr Antriebstechnik<br />
» Seite 48<br />
Engineering-Tipps für Produkt- und Produktionsentwicklung<br />
» IM FOKUS<br />
Zur Zukunft<br />
des Engineerings<br />
» ab Seite 15<br />
TITELSTORY<br />
Nachhaltige,<br />
innovative und<br />
maßgeschneiderte<br />
Antriebslösungen<br />
» Seite 52
Industrie<br />
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» EDITORIAL<br />
Spannende und fordernde<br />
Zeiten für das Engineering<br />
KI, Generative KI, Nachhaltigkeit, Agilität – die Produktentwicklung<br />
kann gleichermaßen neue Tools wie etwa die Künstliche Intelligenz (KI)<br />
nutzen, muss gleichzeitig aber immer schneller (agiler) agieren und nicht<br />
zuletzt nachhaltigere Lösungen finden, die mehr leisten bei gleichzeitig<br />
geringerem Ressourcenverbrauch und weniger Umweltbelastung. Gerade<br />
die letztgenannten Aspekte stehen immer häufiger auch in Lastenheften.<br />
Die Redaktion hat sich deshalb umgehört und gefragt, wie sich die Arbeit<br />
im Engineering ändern wird und wie die genannten Herausforderungen<br />
bewältigt werden können. Einmal mehr wird dabei deutlich, dass Nachhaltigkeit<br />
zuvorderst eine Aufgabe für die Produktentwicklung ist –<br />
und wie bei der Einbeziehung der Fertigungstechnik gilt: Je früher alle Aspekte<br />
bereits bei der Werkstoffwahl oder der CO 2-Footprint auch während<br />
des Betriebs einer Maschine berücksichtigt werden, desto leichter<br />
lassen sich bessere – und damit nachhaltigere – Lösungen finden.<br />
Neben diesem Ausblick zur Zukunft des Engineerings (ab S. 15) ist die<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation auch Organisator der Ende November<br />
diesen Jahres in der Arena2036 in Stuttgart stattfindenden Konferenz<br />
Engineering 2036 (siehe Detailinfos ab S. 9). Diese will gezielt den Ideenaustausch<br />
zum Thema Nachhaltigkeit fördern und dazu die Verantwortlichen<br />
aus <strong>Konstruktion</strong> und Fertigung zusammenbringen. Mit an Bord sind<br />
auch vier Fachbereiche des Fraunhofer IPA in Stuttgart, mit denen zusammen<br />
das Konferenzprogramm erstellt wurde (siehe S. 12/13).<br />
Übrigens: Das Thema KI und speziell Generative KI entwickelt sich so dynamisch,<br />
dass wir darauf vertieft in der Dezember-Ausgabe eingehen werden,<br />
die im Vorfeld der Engineering 2036 erscheint. Und bereits in der<br />
März-Ausgabe (ab S. 16ff) haben Roman Dumitrescu, Tommy Falkowski,<br />
Aschot Hovemann und Rik Rasor vom Fraunhofer IEM einen lesenswerten<br />
Ausblick darauf gegeben, wie ChatGPT & Co. die Produktentwicklung<br />
revolutionieren. Online ist der Artikel hier zu finden: koninfo.de/OyIgd<br />
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» INHALT <strong>07</strong>-08 | 2024 61. JAHRGANG<br />
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Konzept für den Antriebs -<br />
strang – vom Elektromotor<br />
über den Frequenz umrichter<br />
bis zur digitalen Lösung.<br />
TITELSTORY<br />
Nachhaltige,<br />
innovative und<br />
maßgeschneiderte<br />
Antriebslösungen<br />
» Seite 52<br />
Titelbild: WEG/Konradin Mediengruppe<br />
KONFERENZ-TIPP<br />
» EINLADUNG<br />
Bild: Ilya/stock.adobe.com<br />
Engineering 2036: Konferenz zur Zukunft im Engineering<br />
Nachhaltigkeit –<br />
mehr als ein Buzzword?<br />
Know-how von Ingenieur:innen aus Forschung und Praxis<br />
für eine lebenswerte Umwelt<br />
27. + 28. November 2024<br />
ARENA2036, Stuttgart<br />
ARENA2036<br />
ARENA2036<br />
DER FORSCHUNGS-CAMPUS<br />
DER Die FORSCHUNGS-CAMPUS<br />
Innovationsplattform<br />
für Mobilität<br />
Die Innovationsplattform<br />
und Produktion<br />
für Mobilität<br />
der Zukunft<br />
und Produktion<br />
der Stuttgart<br />
Zukunft<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » 04 | 2024 3<br />
Engineering 2036: Im Fokus der Konferenz steht<br />
das Thema Nachhaltigkeit in Produktentwicklung<br />
und Produktion. Sie findet Ende November 2024<br />
in der Arena 2036 in Stuttgart statt.<br />
» ab Seite 9<br />
IM FOKUS<br />
Veranstalter<br />
sponsored by<br />
Gast-Impulsvortrag<br />
»Leben im Weltraum –<br />
Treiber innovativer<br />
Kreislaufwirtschaft«<br />
Prof. Ulrich Walter, Diplom-Physiker<br />
und Wissenschafts-Astronaut<br />
Kooperationspartner<br />
Die Zukunft des Engineerings: Generative KI,<br />
Nachhaltigkeit und vieles mehr – wir werfen<br />
einen Blick auf Chancen und Herausforderungen<br />
in der Produktentwicklung.<br />
» ab Seite 15<br />
Bild: NASA<br />
Bild: Ilya/stock.adobe.com/Konradin Mediengruppe<br />
Bild: Gorodenkoff/stock.adobe.com<br />
» MAGAZIN<br />
Branchennews<br />
Stellungnahme des Forschungsbeirats und der<br />
Plattform Industrie 4.0 zum Begriff „Industrie 5.0“ 6<br />
3D-Druck profitiert von KI und Werkstoffvielfalt 7<br />
KONFERENZ-TIPP<br />
Engineering 2036<br />
Konferenz zur Zukunft im Engineering<br />
nimmt das Thema Nachhaltigkeit in den Fokus 9<br />
» TRENDS<br />
Die Zukunft des Engineerings<br />
<strong>KEM</strong> PERSPEKTIVEN<br />
Produktentwicklung im Sinne der Nachhaltigkeit 15<br />
SEW-Eurodrive setzt auf „Neuwertreparatur“<br />
im Sinne der Kreislaufwirtschaft 24<br />
Lösungsansätze für eine nachhaltige<br />
Produktentwicklung und IT 27<br />
On-Demand-Fertigungsplattformen unterstützen<br />
Konstrukteure im Produktentwicklungsprozess 30<br />
KI in Engineering und Produktion bei Schaeffler 32<br />
Prof. Markus Glück zum Thema Nachhaltigkeit<br />
und Engineering aus Sicht der Hochschule Aalen 35<br />
Wie verändert die nächste Dekade die<br />
Produkt- und Produktionsentwicklung? 38<br />
Software für die virtuelle Inbetriebnahme und Avatare 42<br />
Industrial Metaverse und KI beschleunigen Engineering 44<br />
Herausforderung Gewicht sparen und nachhaltiger<br />
werden am Beispiel von Leichtbaukupplungen 46<br />
4 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Bild: Konradin Mediengruppe<br />
Know-how: Zusammen mit Bernd Kees, Produktmanager<br />
Sicherheitsbremsen bei mayr Antriebstechnik, werfen wir<br />
einen Blick auf die grundlegenden <strong>Konstruktion</strong>sprinzipien<br />
von Sicherheitsbremsen und geben Tipps für ihren Einsatz.<br />
» Seite 48<br />
» ANTRIEBSTECHNIK<br />
<strong>KEM</strong> PORTRÄT<br />
Bernd Kees, Produktmanager Sicherheitsbremsen<br />
bei mayr Antriebstechnik, Mauerstetten:<br />
„Sicherheitsbremsen sind bei uns<br />
immer als Federdruckbremsen ausgeführt“ 48<br />
TITELSTORY<br />
Elektrische Antriebe<br />
Nachhaltige, innovative und<br />
maßgeschneiderte Antriebslösungen 52<br />
Effiziente Antriebslösungen durch Eco-Service 56<br />
RUBRIKEN<br />
Editorial 3<br />
Wir berichten über 8<br />
Vorschau 58<br />
Impressum 58<br />
Inserentenverzeichnis 58<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 5
MAGAZIN » Branchen-News<br />
Gemeinsame Stellungnahme des Forschungsbeirats und der Plattform Industrie 4.0<br />
Der Begriff „Industrie 5.0“<br />
ist weder notwendig noch hilfreich<br />
Die Plattform Industrie 4.0 und der Forschungsbeirat Industrie 4.0 kritisieren die leichtfertige Nutzung des<br />
Begriffs „Industrie 5.0“. Dieser sei weder notwendig noch hilfreich, da er keine neuen Inhalte umfasse,<br />
aber suggeriere, dass die vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) abgeschlossen sei. Das sei nicht der<br />
Fall und speziell die „Menschzentriertheit“ sei von Beginn an eines der wichtigsten Ziele von Industrie 4.0.<br />
Henrik Schunk,<br />
Vorsitzender des<br />
Lenkungskreises der<br />
Plattform Industrie 4.0<br />
und Vorsitzender des<br />
Verwaltungsrats der<br />
Schunk SE & Co. KG<br />
Bild: Schunk<br />
Der Gedanke liegt zwar nah: Nach Industrie<br />
4.0 kommt Industrie 5.0. Allerdings<br />
stellt sich die Frage, worin sich<br />
Industrie 5.0 von Industrie 4.0 unterscheidet<br />
und vor allem, welche inhaltlichen<br />
Aspekte sich ändern beziehungsweise<br />
hinzukommen. Dazu schreiben Plattform<br />
Industrie 4.0 und Forschungsbeirat<br />
Industrie 4.0:<br />
Als Kern des Begriffes „Industrie 5.0“ wird<br />
neben einigen Inhalten aus dem KI-Bereich<br />
gern die „Menschzentriertheit“ definiert,<br />
letztlich also der Wunsch, eine<br />
möglichst für den Menschen optimale<br />
Gestaltung von Arbeitsprozessen einhergehend<br />
mit einer bestmöglichen Unterstützung<br />
in den neuen Produktionsprozessen<br />
der Industrie 4.0 zu erreichen. Diese<br />
Inhalte sind nicht zu kritisieren, aber<br />
den neuen Begriff „Industrie 5.0“ benötigt<br />
man zu deren Beschreibung nicht, denn<br />
»Die Diskussion ist nicht nur irreführend, sondern riskiert<br />
auch die essenzielle Akzeptanz und Teilnahme speziell des<br />
Mittelstands. Die Kernthemen wie Arbeitsgestaltung,<br />
menschzentrierte Ansätze sowie die Entwicklung und<br />
Integration von KI und generativer KI werden bereits intensiv<br />
in den Arbeitsgruppen von Industrie 4.0 adressiert.«<br />
Menschzentriertheit und der Nutzen für<br />
die Gesellschaft sind von Beginn an die<br />
wichtigsten Ziele von Industrie 4.0.<br />
Industrie 4.0 erfordert Zeit<br />
Industrie 4.0 ist heute ein Begriff, der für<br />
eine Veränderung steht, die potentiell alle<br />
gesellschaftlichen Bereiche betrifft, denn<br />
er steht für die vierte industrielle Revolution.<br />
Es ist davon auszugehen, dass diese<br />
– so wie die vorangegangenen drei industriellen<br />
Revolutionen – einerseits weitreichende<br />
Veränderungen bewirken wird,<br />
andererseits aber zu ihrer vollständigen<br />
Umsetzung auch eine ähnlich lange Zeitspanne<br />
benötigt. Wie jede industrielle Revolution<br />
erfordert auch die vierte industrielle<br />
Revolution aufeinander aufbauende<br />
Maßnahmen. Das bedeutet, dass zu Beginn<br />
einer Entwicklung zunächst technische<br />
Grundlagen und internationale Standards<br />
geschaffen werden müssen, die die<br />
Basis für darauf aufbauende Fähigkeiten<br />
und die Unterstützung der Menschen in<br />
der Produktion bilden. Eine aktive Beteiligung<br />
der Beschäftigten ist essenziell.<br />
Die Inhalte von Industrie 4.0 auf technologische<br />
Inhalte zu reduzieren, wäre völlig<br />
falsch. Und es wäre ebenso falsch, unterwegs<br />
auf einem langen, aber wichtigen<br />
und richtigen Weg, das Kürzel „4.0“ wie<br />
eine Versionszählung zu behandeln und<br />
durch „5.0“ zu ersetzen. Es ist vielmehr zu<br />
erwarten, dass diese unnötigen Begrifflichkeiten<br />
zu Verunsicherungen bei Unternehmen<br />
und eingespielten internationalen<br />
Kooperationen führen können, die<br />
sich aktuell mit der Umsetzung der vierten<br />
industriellen Revolution befassen. (co)<br />
www.plattform-i40.de<br />
6 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Trendreport 3D-Druck: KI und Werkstoffvielfalt lassen Branche wachsen<br />
Weg vom Prototyping hin zur Serie<br />
Was die Frühjahrsumfrage der Arbeitsgemeinschaft<br />
Additive Fertigung des VDMA Anfang Mai zeigte, belegt<br />
nun auch der Trendreport des 3D-Druck-Spezialisten<br />
Protolabs: Es herrscht eine erkennbar positive<br />
Stimmung innerhalb des Marktes. Die Einsatzmöglichkeiten<br />
der Technologie gingen mittlerweile mehr<br />
und mehr über das Prototyping hinaus. Insbesondere<br />
durch besonders klein- und großformatige<br />
3D-Druck-Anwendungen<br />
sowie durch das wachsende<br />
Potenzial für die additive<br />
Fertigung auf Produktionsebene<br />
werde der Markt gestärkt,<br />
so die Studie.<br />
Zu den wichtigsten Ergebnissen<br />
gehören:<br />
• Der Markt für 3D-Druck<br />
wächst um 10,5 %<br />
schneller als bislang angenommen<br />
• Das gesamte Volumen<br />
dieses Marktes wird für<br />
das Jahr 2024 auf<br />
25,89 Milliarden Euro<br />
geschätzt<br />
• Bis Ende 2028 wird der<br />
Markt für additive Fertigung<br />
ein Volumen von<br />
52,7 Milliarden US-Dollar<br />
erreichen<br />
• 70 % der Unternehmen<br />
haben im Jahr 2023<br />
mehr Teile gedruckt als<br />
im Jahr 2022<br />
• 77 % der Befragten gaben<br />
an, dass die Medizinbranche<br />
das größte Potenzial<br />
für die Nutzung<br />
von 3D-Drucktechnologien<br />
aufweist<br />
Die Ergebnisse der Studie<br />
von Protolabs zeigen unter<br />
anderem klar auf, dass sich<br />
die zentralen Anwendungsfelder<br />
der additiven Fertigung<br />
zunehmend vom Prototyping<br />
zu einer Vielzahl<br />
an Fertigungsanwendungen<br />
weiterentwickeln. So lässt<br />
sich feststellen, dass ein<br />
stetiges Produktionsvolu-<br />
men mittels 3D-Druck bedient<br />
wird. Fast ein Drittel der Befragten<br />
gab an, dass der Mul-<br />
Die Ergebnisse des Trendreports von Protolabs zeigen:<br />
Der 3D-Druck entwickelt sich weg vom alleinigen<br />
Prototyping hin zur Serienproduktion.<br />
timaterialdruck den größten<br />
Einfluss auf den 3D-Druck haben wird, gefolgt von<br />
der Hybridfertigung, bei der die additive Fertigung<br />
mit traditionellen Fertigungs- und Herstellungsverfahren<br />
kombiniert wird.<br />
(eve)<br />
WENIGER STECKER<br />
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Bild: Protolabs<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 7
MAGAZIN » Branchen-News<br />
simus systems unterstützt Forschungsprojekt<br />
Weniger Varianz bei gleichbleibender Produktvielfalt<br />
Bild: simus systems GmbH<br />
Geometrische Vergleiche von CAD Daten führen zu geringerem Suchaufwand und höherer<br />
Wiederverwendung von Bauteilen.<br />
Das Projekt PrEvelOp zielt darauf, KMU die Identifikation<br />
von Potenzialen und Maßnahmen zur Reduzierung<br />
der Fertigungsprogrammvarianz bei gleichbleibender<br />
Produktvielfalt zu ermöglichen. Denn: Eine<br />
geringere Varianz erhöht die Profitabilität. Der<br />
gemeinnützige Verein Forschung. Innovation (FIR)<br />
am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen<br />
hat das Projekt initiiert, das unter anderem simus<br />
systems mit seiner Software classmate CAD unterstützt.<br />
Als bewährte Mittel gelten, neben Abkündigungen,<br />
Maßnahmen zur Standardisierung des Fertigungs-<br />
programms. Darum geht es in dem FIR-Forschungsprogramm<br />
an der RWTH Aachen: „Im Rahmen des<br />
Projekts werden Funktionen entwickelt, die in Artikel-<br />
sowie Fertigungsprozessdaten Ähnlichkeiten<br />
mithilfe von Methoden des unüberwachten Lernens<br />
(unsupervised learning) erkennen“, sagt Hendrik Eisbein<br />
M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung<br />
Produktionsmanagement am WZL. „Über Gruppierungen<br />
von Aufträgen nach artikel- und prozessspezifischen<br />
Merkmalen werden Maßnahmen zur<br />
Reduzierung der Fertigungsprogrammvarianz zur<br />
Entscheidung vorgeschlagen.“<br />
Als Ergebnis wird eine Open-Source-Bibliothek angestrebt<br />
– mit Funktionen zur ML-basierten Reduzierung<br />
der Varianz im Fertigungsprogramm, die KMU<br />
über eine permissive Lizenz sowie auch zu Test- und<br />
Übungszwecken in Form einer Demo-Applikation bereitgestellt<br />
wird.<br />
Die von simus systems bereitgestellte, patentierte<br />
Software classmate CAD analysiert 3D CAD-Modelle<br />
vollautomatisch. Dabei werden Formelemente wie<br />
Außen- oder Innenkonturen, Bohrungen, Bohrungsanordnung,<br />
Fasen, Rundungen und Ausklinkungen<br />
berücksichtigt. So entsteht ein „geometrischer Fingerabdruck“<br />
mit Schemazeichnungen, 2D-Vorschaubildern<br />
und 3D- Viewerformaten, die eine zielführende<br />
Suche nach Modellen und Bauteilen ermöglichen.<br />
Im Alltag profitieren Konstrukteure von geringerem<br />
Suchaufwand bei höherer Trefferquote direkt in ihrem<br />
CAD-System.<br />
(eve)<br />
Dassault Systèmes und Pepperl+Fuchs kooperieren<br />
Digitale Geschäftsmodelle<br />
Wir berichten über<br />
Dassault Systèmes und Pepperl+Fuchs haben eine enge Zusammenarbeit<br />
bekanntgegeben, um Lösungsansätze für die<br />
Herausforderungen in der Automatisierungsbranche zu entwickeln.<br />
Pepperl+Fuchs wird hierfür die 3DExperience-Plattform<br />
von Dassault Systèmes einsetzen und in engem Austausch<br />
mit der R&D-Abteilung von Dassault Systèmes stehen.<br />
Adressiert werden vor allem Geschäftsmodelle für die<br />
digitale Wirtschaft. Pepperl+Fuchs leistet zudem einen Beitrag<br />
zur internationalen Initiative Manufacturing-X. Digital<br />
vernetzt soll die deutsche Industrie so nachhaltiger, resilienter<br />
und wettbewerbsstärker werden. Die 3DExperience-<br />
Plattform in der Cloud kann hier intelligente Neuentwicklungen<br />
fördern und helfen, KI-basierte Anwendungen künftig<br />
schnell und unkompliziert einzuführen.<br />
(eve)<br />
Dassault Systèmes ....................... 8<br />
FIR ...................................................... 8<br />
Forschungsbeirat<br />
Industrie 4.0 ................................... 6<br />
H+B technics ............................... 44<br />
Hochschule Aalen ...................... 35<br />
igus .................................................. 44<br />
Inneo Solutions .......................... 26<br />
ISG ................................................... 42<br />
mayr Antriebstechnik .............. 48<br />
Misumi ........................................... 30<br />
Nord ................................................ 56<br />
Pepperl+Fuchs ............................... 8<br />
Phoenix Contact ........................ 38<br />
Plattform Industrie 4.0 .............. 6<br />
Protolabs ......................................... 7<br />
R+W Antriebselemente ........... 46<br />
Schaeffler ..................................... 32<br />
SEW-Eurodrive ........................... 24<br />
Siemens ......................................... 15<br />
simus systems ............................... 8<br />
WEG ................................................ 52<br />
WZL .................................................... 8<br />
8 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Engineering<br />
2036<br />
supported by<br />
» EINLADUNG<br />
Engineering 2036: Konferenz zur Zukunft im Engineering<br />
Nachhaltigkeit –<br />
mehr als ein Buzzword?<br />
Know-how von Ingenieur:innen aus Forschung und Praxis<br />
für eine lebenswerte Umwelt<br />
27. + 28. November 2024<br />
ARENA2036, Stuttgart<br />
Gast-Impulsvortrag<br />
Bild: NASA<br />
»Leben im Weltraum –<br />
Treiber innovativer<br />
Kreislaufwirtschaft«<br />
Prof. Ulrich Walter, Diplom-Physiker<br />
und Wissenschafts-Astronaut<br />
Bild: Ilya/stock.adobe.com<br />
ARENA2036<br />
ARENA2036<br />
DER FORSCHUNGS-CAMPUS<br />
DER Die FORSCHUNGS-CAMPUS<br />
Innovationsplattform<br />
für Mobilität<br />
Die Innovationsplattform<br />
und Produktion<br />
für Mobilität<br />
der Zukunft<br />
und Produktion<br />
der Stuttgart Zukunft<br />
Veranstalter<br />
<strong>Konstruktion</strong><br />
Automation<br />
sponsored by<br />
Kooperationspartner<br />
<strong>KEM</strong> <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 » 04 | 2024 93
» KONFERENZ<br />
Fragestellungen der Nachhaltigkeit verlangen<br />
eine unternehmensweite Zusammenarbeit vom<br />
Design bis in die Fertigung hinein – denn es<br />
geht um mehr als nur den CO 2 -Fußabdruck.<br />
Echte Nachhaltigkeit bedeutet auch, die ersten<br />
Schritte hin zu einer Kreislaufwirtschaft<br />
(Circular Economy) zu machen. Als Konferenz<br />
für die Zukunft im Engineering nimmt die<br />
Engineering 2036 deswegen das Thema Nachhaltigkeit<br />
in den Fokus und lädt dazu ein,<br />
Ideen vorzustellen und zu diskutieren.<br />
Sie verstehen unter Nachhaltigkeit mehr als nur einen<br />
geringen CO 2 -Fußabdruck? Und Sie blicken nicht nur<br />
auf die Herstellung Ihrer Produkte, sondern haben auch<br />
deren Nutzung im Blick? Dann bietet Ihnen die Konferenz<br />
Engineering 2036 die Chance, sich mit Gleichgesinnten<br />
auszutauschen und mehr aus Praxis und Forschung<br />
zu erfahren über:<br />
• methodische Ansätze für mehr Nachhaltigkeit<br />
• Ideen für den Einstieg in die Kreislaufwirtschaft<br />
• den effizienten Einsatz von Ressourcen durch<br />
personalisierte Produkte (Mass Personalization)<br />
• Chancen und Support durch künstliche Intelligenz<br />
(KI) in der Produkt- und Produktionsentwicklung<br />
• (Best-Practice-)Ansätze zur Bewältigung der<br />
umfangreichen Regularien (ESG)<br />
• eine synergetisch verlustfreie Produktion<br />
in der Ultraeffizienzfabrik<br />
• den effizienten Umgang<br />
mit Energie –<br />
und hier insbesondere<br />
die Chancen<br />
ANMELDUNG<br />
Hier geht es zur Anmeldung:<br />
der Gleichstrom -<br />
hier.pro/4YH45<br />
versorgung<br />
(DC-Industrie)<br />
Prof. Dr.-Ing. Alexander Sauer,<br />
Leiter des Fraunhofer IPA<br />
ENGINEERING 2036<br />
Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper,<br />
Projektgruppe Prozessinnovation<br />
Konferenz zur Zukunft<br />
im Engineering<br />
27. + 28. November 2024<br />
ARENA2036, Stuttgart<br />
Bild: Fraunhofer IPA/Rainer Bez<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Bild: Skinmade<br />
Dr.-Ing. Walter Koch,<br />
Vorsitzender der GfSE e.V.<br />
Julian Große-Erdmann,<br />
Projektgruppe Prozessinnovation<br />
Bild: GfSE<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Bild: Fraunhofer IBP<br />
»Der Weltraum ist<br />
Triebfeder für regenerative<br />
Lebenserhaltungs-<br />
und Versorgungssysteme,<br />
deren<br />
Technik inzwischen auch<br />
auf der Erde eingesetzt<br />
wird. Hier zeigt sich mehr denn<br />
je: Eine extreme Herausforderung ist der<br />
Vater aller disruptiven Innovationen.«<br />
Bild: Eib Eibelshäuser<br />
Prof. Dr. rer. nat. Ulrich Walter, Diplom-Physiker und<br />
Wissenschafts- Astronaut, hält den Gast-Impulsvortrag.<br />
Viktor Balzer,<br />
Geschäftsführer, Skinmade<br />
Isabella Bianchini,<br />
Industrielle Mikronetze<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Ann-Kathrin Briem,<br />
Projektleiterin, Fraunhofer IBP<br />
Christoph Steinherr,<br />
Controls Engineer, Kuka Systems<br />
Bild: Kuka<br />
10 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Ingenieur:innen stellen Ideen vor – und zur Diskussion<br />
Networking zu Wegen und Chancen<br />
für mehr Nachhaltigkeit<br />
Bild: Fraunhofer IAO<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Bild: COGD<br />
Bild: COGD<br />
Bild: Fraunhofer IEM<br />
Bild: talsen team<br />
Bild: Scheer<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu,<br />
Direktor am Fraunhofer IEM<br />
Dr.-Ing. Hans Egermeier,<br />
Geschäftsführer talsen team<br />
Prof. Dr. August-Wilhelm Scheer,<br />
Innovationsmotor der Scheer Group<br />
Dr.-Ing. Timm Kuhlmann, Leitung<br />
Industrielle Energiesysteme<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Bild: Fraunhofer IAO<br />
Joachim Tosberg, Stellvertretender<br />
Vorsitzender COGD e.V./RAFI<br />
Dr. Wolfgang Heinbach,<br />
Vorstand COGD e.V./Syliom<br />
Dr.-Ing. Erwin Groß, Leistungs -<br />
zentrum für Mass Personalization<br />
Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier,<br />
Institutsdirektor, Fraunhofer IAO<br />
Bild: Fraunhofer IEM<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Fabian Edel, Wissenschaftlicher<br />
Mitarbeiter, Fraunhofer IAO<br />
Anne-Kathrin Nuffer,<br />
Sustainability and Material Compl.<br />
Dr.-Ing. Stefan Pfeifer, Systems<br />
Engineering, Fraunhofer IEM<br />
David Koch,<br />
Projektleiter Ultraeffizienzfabrik<br />
Die Zukunft im Team meistern –<br />
mit <strong>Konstruktion</strong>s- und Fertigungs-Know-how<br />
Christian Schneider,<br />
Datengetr. Energiesystemoptimierung<br />
Bild: Fraunhofer IPA<br />
Konferenz mit Fachausstellung – in Kooperation mit<br />
dem Fraunhofer IPA und dem Industrieanzeiger<br />
27./28. November 2024, ARENA2036, Stuttgart<br />
Veranstalter<br />
<strong>Konstruktion</strong><br />
Automation<br />
Industriepartner<br />
<strong>KEM</strong> <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 » 04 | | 2024 115
» PROGRAMM<br />
Tag 1 der Konferenz Engineering 2036<br />
(Änderungen vorbehalten)<br />
Mittwoch, 27. November 2024<br />
13:00<br />
13:15<br />
13:45<br />
14:15<br />
14:45<br />
15:15<br />
15:45<br />
16:15<br />
16:45<br />
17:30<br />
18:00<br />
19:00<br />
20:00<br />
bis etwa<br />
21:00<br />
22:30<br />
Begrüßung und Ausblick<br />
Nachhaltigkeit – und wie mehr als ein Buzzword daraus wird<br />
Keynote<br />
Die Hebel für eine nachhaltigere Produktgestaltung und -nutzung:<br />
Chancen und Möglichkeiten zu mehr Nachhaltigkeit in Engineering und Fertigung<br />
Prof. Dr.-Ing. Alexander Sauer,<br />
Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart<br />
Impulsvortrag<br />
INCOSE SE-Vision 2035:<br />
Ein Beitrag der weltweit größten Systems-Engineering-Community für eine bessere Welt<br />
Dr.-Ing. Walter Koch, Vorsitzender der Gesellschaft für Systems Engineering – GfSE e.V.<br />
Pause<br />
Themenblock 1 (Hauptbühne):<br />
Kreislaufwirtschaft (Circular Economy)<br />
Kreislaufwirtschaft 1:<br />
Die Batterie als zentrales Element der Elektromobilität<br />
Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper,<br />
Projektgruppe Prozessinnovation,<br />
Fraunhofer IPA, Bayreuth<br />
Kreislaufwirtschaft 2:<br />
Remanufacturing von Elektromotoren<br />
für die Elektromobilität<br />
Julian Große-Erdmann, Projektgruppe Prozessinnovation,<br />
Fraunhofer IPA, Bayreuth<br />
Kreislaufwirtschaft 3:<br />
Nachhaltigkeit durch proaktives Obsoleszenzmanagement<br />
für elektronische Bauelemente<br />
Joachim Tosberg, Stellvertretender Vorsitzender<br />
und Dr. Wolfgang Heinbach, Vorstand, COGD e.V.<br />
Pause<br />
Pitches zu<br />
10 Produkt- und Lösungsansätzen für mehr Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung und Fertigung<br />
Kurzvorstellung von Industrielösungen, anschließend besteht die Möglichkeit zum individuellen Austausch mit den Unternehmen<br />
Individuelle Gespräche mit den beteiligten Unternehmen<br />
und Besuch der Fachausstellung<br />
Führung durch die ARENA2036<br />
Beginn der Abendveranstaltung mit Abendessen in der ARENA2036<br />
Gast-Impulsvortrag zur Abendveranstaltung<br />
Leben im Weltraum – Treiber innovativer Kreislaufwirtschaft<br />
Extreme Herausforderungen treiben disruptive Innovationen<br />
Prof. Dr. rer. nat. Ulrich Walter,<br />
Diplom-Physiker und Wissenschafts-Astronaut<br />
Ende der Abendveranstaltung<br />
Themenblock 2 (Raum 2):<br />
Auf Kundenwünsche eingehen (Mass Personalization)<br />
Mass Personalization 1:<br />
Herausforderungen und Nutzen der Personalisierung<br />
– Ergebnisse einer Expertenbefragung<br />
Dr.-Ing. Erwin Groß, Leistungszentrum für Mass Personaliza -<br />
tion|Smart Factory und Industrie 4.0, Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />
Dr.-Ing. Manfred Dangelmaier, Institutsdirektor für<br />
Engineering-Systeme am Fraunhofer IAO, Stuttgart<br />
Mass Personalization 2:<br />
Personalisierte Hautpflege – eine Success Story<br />
zur Losgröße-1-Produktion aus der Praxis<br />
Viktor Balzer, Geschäftsführer, Skinmade GmbH,<br />
eine Ausgründung des Fraunhofer IPA<br />
Mass Personalization 3:<br />
Chancen der Mass Personalization<br />
für eine nachhaltige Produktentwicklung<br />
Ann-Kathrin Briem, Projektleiterin, Fraunhofer IBP<br />
Fabian Edel, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Fraunhofer IAO<br />
Aufgrund der begrenzten Platzzahl in der ARENA2036 bitten wir um Anmeldung bis zum 08.11.2024 unter:<br />
kem.industrie.de/engineering-2036<br />
Ein Tag: 495,- € (zzgl. MwSt.), zwei Tage: 649,- € (zzgl. MwSt.)<br />
Bucher bis zum 08. Oktober 2024 bezahlen nur 396,- €/519,- € (zzgl. MwSt.)<br />
Frühbucher bis einschließlich 08. August 2024 sogar nur 297,- €/389,- € (zzgl. MwSt.)<br />
12 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Tag 2 der Konferenz Engineering 2036<br />
(Änderungen vorbehalten)<br />
Engineering<br />
2036<br />
supported by<br />
Donnerstag, 28. November 2024<br />
09:00<br />
10:00<br />
10:25<br />
10:30<br />
11:00<br />
11:30<br />
12:00<br />
12:30<br />
13:00<br />
13:30<br />
14:30<br />
15:00<br />
16:00<br />
Rundgang Fraunhofer IPA mit Kurzvorstellung ausgewählter Projekte<br />
(mit separater Anmeldung zur Organisation, Treffpunkt: Eingangsbereich ARENA2036)<br />
Ankunft ARENA2036<br />
Begrüßung und Ausblick<br />
Tipps für die Realisierung von mehr Nachhaltigkeit und neue Tools in der Praxis<br />
Keynote<br />
Komplexität managen:<br />
Advanced Systems Engineering und Künstliche Intelligenz (KI)<br />
Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Direktor am Fraunhofer IEM und Geschäftsführer it‘s OWL<br />
Impulsvortrag<br />
Produktentwicklung im Maschinen- und Anlagenbau:<br />
Lastenheft vs. Scrum – zielorientiert agil entwickeln, aber wie?<br />
Dr.-Ing. Hans Egermeier, Geschäftsführer, talsen team GmbH<br />
Pause<br />
Themenblock 3 (Hauptbühne):<br />
Nachhaltigkeit in der Praxis<br />
Wege zu mehr Nachhaltigkeit 1:<br />
ESG und Material Compliance<br />
– Zunehmende Heraus- und Anforderung für Unternehmen<br />
Anne-Kathrin Nuffer,<br />
Gruppenleiterin Sustainability and<br />
Material Compliance Management,<br />
Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />
Wege zu mehr Nachhaltigkeit 2:<br />
Modellbasierte Entscheidungsunterstützung<br />
für nachhaltige Systementwicklung<br />
Dr.-Ing. Stefan Pfeifer, Abteilungsleiter Systems Engineering,<br />
Fraunhofer IEM, Paderborn<br />
Wege zu mehr Nachhaltigkeit 3:<br />
Digitales Nachhaltigkeitsmanagement<br />
in der Ultraeffizienzfabrik<br />
David Koch,<br />
Projektleiter Ultraeffizienzfabrik,<br />
Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />
Mittagspause<br />
Impulsvortrag<br />
Software als Schlüsseldisziplin:<br />
Alles im Blick und im Griff mit dem Composable Enterprise<br />
Prof. Dr. August-Wilhelm Scheer, Gründer und Innovationsmotor der Scheer Group, Scheer PAS<br />
Abschlussvortrag<br />
Das Energiesystem klimafreundlich gedacht<br />
Neue Ansätze zur Sektorkopplung, zur Wasserstoffnutzung und Flexibilisierung der industriellen Energieversorgung<br />
Dr.-Ing. Timm Kuhlmann, Leitung Industrielle Energiesysteme, Fraunhofer IPA<br />
Ende<br />
Themenblock 4 (Raum 2):<br />
Energie im Griff<br />
Energie im Griff 1:<br />
Die Gleichstromfabrik – Effizienz und Flexibilität<br />
der elektrischen Energieversorgung in der Fabrik<br />
auf einem neuen Level mittels DC-Netzen<br />
Isabella Bianchini,<br />
Gruppenleiterin „Industrielle Mikronetze“,<br />
Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />
Energie im Griff 2:<br />
Praxis Know-how DC-Industrie – Energieeffizienz und<br />
Lastspitzenmanagement am Beispiel einer Roboterzelle<br />
Christoph Steinherr, Controls Engineer, R&D Systems EMEA,<br />
Kuka Systems GmbH, Augsburg<br />
Energie im Griff 3:<br />
Digitalisierung trifft Energie –<br />
Klug das Energiesystem digitalisieren und so<br />
von intelligenten Services profitieren<br />
Christian Schneider, Gruppenleiter<br />
„Datengetriebene Energiesystemoptimierung“,<br />
Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />
ANMELDUNG<br />
Hier geht es zur Anmeldung:<br />
hier.pro/4YH45<br />
<strong>KEM</strong> <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 » 04 | | 2024 137<br />
Bild: Ilya/stock.adobe.com
Die passende Location für den Ideenaustausch<br />
Engineering<br />
2036<br />
supported by<br />
ARENA2036<br />
Pfaffenwaldring 19,<br />
70569 Stuttgart<br />
Anreise mit der Bahn<br />
bis S-Bahnhaltestelle<br />
„Universität“.<br />
arena2036.de<br />
Bild: ARENA2036<br />
ARENA2036<br />
Innovationsplattform für Mobilität und Produktion der Zukunft<br />
Bild: Ilya/stock.adobe.com<br />
Die Engineering 2036 findet auf dem Forschungscampus<br />
ARENA2036 statt. Basierend auf interdisziplinärer Grund -<br />
lagen- und Anwendungsforschung sollen hier vor allem<br />
disruptive und Sprunginnovationen hervorgebracht und in<br />
die Industrie transferiert werden. Schlüssel dazu sind die<br />
Mitglieder der ARENA2036 und deren co-kreative Arbeit an<br />
unterschiedlichsten Projekten. Der Engineering 2036 bietet<br />
sich damit ein hochspannender Veranstaltungsort, der die<br />
Vernetzung aller Beteiligten fördert und Anregungen gibt.<br />
ARENA2036 steht für „Active Research Environment for the Next generation of Automobiles” und die Forschungshalle ist einer von neun Forschungscampi der Förderinitiative<br />
„Forschungs campus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ in Deutschland. Die ARENA2036 wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt.<br />
14 8 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation »» 04<strong>07</strong>-08 | 2024| 2024<br />
Übrigens: Die Jahresangabe 2036 ist bewusst gewählt –<br />
denn mit dem Standort Stuttgart ist im Jahr 2036 das dann<br />
150-jährige Jubiläum des Automobils eng verbunden. Am<br />
29. Januar 1886 meldete Carl Benz sein „Fahrzeug mit<br />
Gasmotorenbetrieb“ zum Patent an – die Patentschrift gilt<br />
als Geburtsurkunde des Automobils.
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings » Perspektiven<br />
Produktentwicklung im Sinne der Nachhaltigkeit<br />
Schlüsselrolle bei der<br />
Nachhaltigkeit von Produkten<br />
Um Umwelteinwirkungen von Produkten ganzheitlich verbessern zu können, bedarf es eines<br />
ganzheitlichen Verständnisses wechselwirkender Abhängigkeiten der Entwicklungsparameter<br />
und ihrer Ursache- und Wirkungsketten über alle Produktlebensphasen hinweg. Richtete sich<br />
die Produktentwicklung lange Zeit auf die Zielkriterien Zeit, Kosten und Qualität aus, rücken<br />
heute besonders Nachhaltigkeitsaspekte und Regularien mit in den Fokus.<br />
Dr. Chantal Sinnwell, Domain Lead Systems Engineering und Pina Schlombs, Sustainability Lead,<br />
Siemens Digital Industries Software<br />
IM ÜBERBLICK<br />
Die Produktentwicklung<br />
nimmt eine Schlüsselrolle<br />
ein, wenn es um<br />
Nachhaltigkeit geht. Das<br />
Engineering verändert sich<br />
grundlegend.<br />
Bild: stock.adobe.com/Naiyana<br />
Unterschiedliche<br />
Aspekte der<br />
Nachhaltigkeit – und<br />
entsprechende Regularien<br />
dazu – sind heute<br />
zusätzlicher Teil und<br />
Fokus der Produkt -<br />
entwicklung.<br />
Produzierende Unternehmen haben ihre Produkte<br />
jahrelang nach festgeschriebenen, bei allen Mitarbeitern<br />
tief verinnerlichten Zielkriterien entwickelt:<br />
dem sogenannten „magischen Dreieck“ aus<br />
Zeit, Kosten und Qualität. Diese drei Parameter in<br />
Einklang zu bringen, gilt als die hohe Kunst der<br />
Unternehmensführung und ist als Optimierungsziel<br />
eine stetige Herausforderung. Darauf, diese Herausforderung<br />
mit allen dazugehörigen Aufwänden zu<br />
meistern, basiert nicht zuletzt der gesellschaftliche<br />
Wohlstand Deutschlands. Doch diese Parameter<br />
ändern sich zusehends.<br />
Zu beobachten ist eine Entwicklung von magischen<br />
Dreieck zum Fünfeck. Dabei treten insbesondere<br />
Aspekte wie Nachhaltigkeit und Einhaltung einer<br />
Vielzahl von Regularien zusehends in den Fokus von<br />
Unternehmen und werden zu weiteren Komplexitätstreibern,<br />
die Geschäftsprozesse verlangsamen, signifikante<br />
Aufwände generieren und Unsicherheit in der<br />
Wirtschaft schaffen.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 15
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings » Perspektiven<br />
Die Produktkomplexität<br />
steigt angesichts<br />
angepasster Ausprägungen<br />
für Organisation,<br />
Methode & Prozess,<br />
Daten, Applikation<br />
(IT & OT) und so<br />
fort.<br />
Bild: Siemens<br />
Schlüsselrolle der<br />
Produkt entwicklung bei Nachhaltigkeit<br />
Dafür gibt es unterschiedliche Ursachen in Hinblick<br />
auf die beiden Aspekte der Nachhaltigkeit und der<br />
stark ausgeweiteten Regulatorik. Beiden Aspekten ist<br />
dabei gemein, dass sie einerseits hochgradig mit den<br />
anderen Zielkriterien wechselwirken und andererseits,<br />
dass sie sich nicht trennscharf auf eine spezifische<br />
Lebenszyklusphase reduzieren lassen, sondern<br />
den gesamten Produktlebenszyklus in unterschiedlicher<br />
Intensität beeinflussen.<br />
Der Produktentwicklung kommt eine Schlüsselrolle<br />
bei der Optimierung von Produkten in Hinblick auf<br />
deren Nachhaltigkeit zu, denn in dieser Phase des<br />
Produktlebenszyklus werden 80% der Umwelteinwirkungen<br />
eines Produktes festgelegt, wobei sich diese<br />
Umwelteinwirkungen allerdings weitgehend erst in<br />
den darauffolgenden Produktlebensphasen materialisieren<br />
[Quelle: EU Science Hub].<br />
Um eine ganzheitliche Verbesserung der Umwelteinwirkungen<br />
von Produkten zu realisieren und eine reine<br />
Verschiebung von negativen Effekten, sogenannte<br />
„shifts of burden“, zu vermeiden, ist ein ganzheitliches<br />
Verständnis der wechselwirkenden Abhängigkeiten<br />
der Entwicklungsparameter und ihrer Ursache-<br />
und Wirkungsketten über alle Produktlebensphasen<br />
hinweg notwendig. Einerseits bedeutet dies,<br />
dass Unternehmen viel intensiver als bisher über<br />
Unternehmensgrenzen hinweg Kollaboration betreiben<br />
müssen, da die tatsächliche Nachhaltigkeit von<br />
Handlungen eines Unternehmens nicht nur von diesem<br />
selbst beeinflusst wird, sondern von seinem<br />
kompletten Ökosystem bestehend aus der gesamten<br />
Lieferkette, Partnern, Kunden und gegebenenfalls<br />
weiteren Stakeholdern. Andererseits ist für eine<br />
Betrachtung der Nachhaltigkeitsauswirkungen spezifisch<br />
in der Entwicklung von Produkten erforderlich,<br />
dass Entwickler in die Lage versetzt werden<br />
müssen, die Auswirkungen ihrer Entscheidungen im<br />
Designprozess in Hinblick auf deren Effekt auf die<br />
Nachhaltigkeit von Produkten zu bewerten und<br />
anderen vier Parametern abwägen zu können, um ein<br />
Optimum in Gesamtgefüge aller Parameter zu erreichen.<br />
Dazu gibt es heute allerdings noch keine<br />
durchgängigen Ansätze, sodass auch hier Unsicherheiten<br />
entstehen und Fehlentscheidungen vorprogrammiert<br />
sind.<br />
Systems Thinking nutzen<br />
Ein vielversprechender Ansatz, um dieser Problemstellung<br />
zu begegnen, sind die Methoden des System<br />
Thinking sowie deren Manifestation in den Methoden<br />
des (modellbasierten) Systems Engineerings.<br />
System Thinking strebt ultimativ danach, ein ganzheitliches<br />
systemisches Verständnis von Zusammenhängen<br />
innerhalb eines abgegrenzten Systems zu<br />
schaffen, wobei auch hier die Systemgrenze das<br />
betrachtete System von seiner Umwelt abgrenzt, die<br />
von außen auf das System einwirkt und es sowohl<br />
positiv als auch negativ beeinflusst. Wird in der Produktentwicklung<br />
die Systemgrenze durch die methodische<br />
Anwendung von Systems Engineering groß<br />
genug gewählt, sodass sie den gesamten Produktlebenszyklus<br />
inklusive etwaiger zweiter oder dritter<br />
Produktleben bis zur endgültigen Stilllegung und<br />
dem abschließenden Recycling in den Betrachtungsraum<br />
einschließt, so kann das sich dadurch ausprägende<br />
ganzheitliche Systemverständnisses dazu beitragen,<br />
Entscheidungen gezielt an der Optimierung<br />
der ganzheitlichen Produktnachhaltigkeit sowie den<br />
anderen Zielkriterien auszurichten.<br />
Herausfordernd an der Betrachtung von Nachhaltigkeitseinflüssen<br />
aus der Produktentwicklung ist vor<br />
allem die Vielfältigkeit der Angriffspunkte und das<br />
16 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
weite Geflecht an Kausalzusammenhängen zwischen<br />
Entscheidungen und deren Auswirkungen. Jeder<br />
Aspekt, der die Nachhaltigkeit eines Produktes<br />
bedingt, unterliegt neben dem komplexen Geflecht<br />
an wechselwirkenden Abhängigkeiten dazu einer<br />
hohen Dynamik aufgrund einer zeitabhängigen Komponente.<br />
Darüber hinaus ist das Feld der Nachhaltigkeitsbetrachtung<br />
in der Produktentwicklung keineswegs<br />
abschließend erforscht. Es gibt beispielsweise<br />
keine klare Definition dafür, was ein Produkt als<br />
nachhaltig charakterisiert, da das Thema in der Vergangenheit<br />
eher eine Nischenrolle eingenommen<br />
hat. Beispielsweise befassen sich aktuelle öffentlich<br />
geförderte Forschungsvorhaben aktuell mit den Fragestellungen<br />
der Zusammenführung etablierter Entwicklungsmethodiken<br />
und den Konzepten der Nachhaltigkeit<br />
– unter anderem SLE, Sustainable Lifecycle<br />
Engineering, mit Siemens-Beteiligung. Ähnliche<br />
Defizite bestehen auch in der Verfügbarkeit, Durchgängigkeit<br />
und der Anwendbarkeit in der industriellen<br />
Praxis von Methodiken zur Quantifizierung von<br />
Umwelteinwirkungen. Standards befinden sich noch<br />
in der Entstehung, beispielsweise für dedizierte Produktklassen<br />
im Nachhaltigkeitskontext. Und die auf<br />
die Nachhaltigkeit von Produkten bezogene Regulatorik<br />
befindet sich aktuell in stetigem Wandel.<br />
Fragen der Produktentwicklung<br />
werden deutlich komplexer<br />
In Summe führen alle voran beschriebenen Entwicklungen<br />
zu einer Potenzierung der Komplexität der<br />
Produktentwicklung, die gerade für den Menschen,<br />
der auch heute noch das Zentrum innovativer Entwicklungen<br />
in Deutschland ist, zunehmend schwerer<br />
greifbar und damit auch schwerer handhabbar wird.<br />
Es ist folglich eine neue oder zumindest adaptierte<br />
Herangehensweise erforderlich, um Produktentwicklung<br />
auch in Zukunft erfolgreich, mit sich verringernden<br />
Ressourcen – angesichts des demographischen<br />
Wandels und Fachkräftemangels – und gesteigerter<br />
Effizienz betreiben zu können. Eine mögliche Herangehensweise<br />
ist die konsequente Etablierung von<br />
Methoden des Systems Engineering (SE) in Unternehmen<br />
weit über die Grenzen der Entwicklungsabteilung<br />
hinweg, verbunden mit einer konsequenten<br />
Digitalen Transformation von Unternehmensprozessen,<br />
sodass auch ein modellbasiertes Systems Engineering<br />
(MBSE) als Kollaborationsmechanismus auf<br />
Basis digitaler Modelle seine vollen Potenziale heben<br />
kann und nicht nur die Produktdokumentation in den<br />
virtuellen Raum verlagert.<br />
Dem gegenüber stehen in Unternehmen jedoch über<br />
Jahrzehnte gewachsene, etablierte Arbeitsweisen<br />
und silo-artige Abteilungsstrukturen, die sich nicht<br />
„über Nacht“ ändern lassen. Nicht umsonst heißt es<br />
von Peter Drucker „Culture eats strategy for breakfast“.<br />
Experten sind tief in ihren methodischen, prozessualen<br />
und tool-zentrierten Domänen verhaftet<br />
und blicken lediglich auf ihr Wissensgebiet wie<br />
Prozesse und Technologien<br />
ermöglichen<br />
eine kontinuierliche<br />
Verbesserung der<br />
Produkte mithilfe von<br />
Erkenntnissen zur<br />
Produktnutzung.<br />
Bild: Siemens<br />
Ganzheitliches<br />
Verständnis und die<br />
Abbildung im Systemmodell<br />
des Produktund<br />
Portfoliosystems<br />
als Grundlage gezielter<br />
Optimierungsmaßnahmen<br />
Bild: Siemens<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 17
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings » Perspektiven<br />
Nachhaltigkeit durch<br />
Produktentwicklung<br />
und Design am Beispiel<br />
eines Robotergreifers –<br />
Optimierungen im<br />
Überblick dargestellt<br />
Bild: Siemens<br />
Mechanik, Elektrik/Elektronik, Software und die<br />
Lebenszyklusphase von Produkten, für die sie selbst<br />
verantwortlich sind, anstatt auch die beschriebenen<br />
lebenszyklusüberspannenden Auswirkungsketten im<br />
Blick zu haben. Demzufolge erfordern Transformationsprozesse<br />
in Unternehmen eine ganzheitliche<br />
Betrachtung, die neben der Implementierung technologischer<br />
Applikationen (IT & OT) und Daten insbesondere<br />
auch die Organisation, Prozess & Methoden<br />
sowie die Menschen und deren Enablement und Teilhabe<br />
im Unternehmen miteinschließen. Für das Engineering<br />
konkret bedeutet dies eine Methodik zu<br />
etablieren, die sogar noch weiter geht als das klassische<br />
Systems Engineering und sich recht gut mit<br />
dem Begriff „System Lifecycle Engineering“ zusammenfassen<br />
lässt.<br />
Nachhaltigkeitsfragen<br />
im Systemverbund: Systems of Systems<br />
System Lifecycle Engineering vereint verschiedene<br />
der voran beschriebenen Aspekte in einer gemeinsamen<br />
Betrachtungsweise und fördert dadurch sowohl<br />
das gemeinsame Verständnis fachlicher Experten für<br />
ihren Individuellen Einfluss auf die zuvor genannten<br />
Zielkriterien Zeit, Kosten, Qualität, Regulatorik und<br />
Nachhaltigkeit als auch schafft es ein interdisziplinäres<br />
Kollaborationsmodell, das fachliche Silos aufbricht<br />
und sie in cross-funktionalen Teams zusammenführt.<br />
Dabei begünstigen einige Rahmenbedingungen<br />
bezüglich der zu entwickelnden Produkte die<br />
Notwendigkeit für die Einführung von System Lifecycle<br />
Engineering.<br />
Ein wesentlicher Aspekt ist die Evolution, die Produkte<br />
als Kernergebnis der unternehmerischen Wertschöpfung<br />
in der Vergangenheit durchlaufen haben.<br />
Vormals rein physikalische Produkte haben sich<br />
durch den Zuwachs von Elektrik, Elektronik und Software<br />
zu intelligenten und letztendlich auch kommunikativen,<br />
netzwerkfähigen Produkten entwickelt.<br />
Diese Produkte haben die Fähigkeit erlangt, Teil<br />
sogenannter Produkt-Systeme oder Systems of Systems<br />
zu werden und innerhalb dieser mit anderen<br />
Systemen zu kollaborieren um Mehrwerte zu schaffen,<br />
die jedes Systemelement alleine nicht hätte<br />
schaffen können. Folglich besitzen Produkte heute<br />
intrinsisch viel elaboriertere Fähigkeiten beziehungsweise<br />
Potenziale, um nicht nur individuell, sondern<br />
auch im Systemverbund Antworten auf Fragen der<br />
Nachhaltigkeit geben zu können, wenn sie den Systemverbund<br />
adäquat orchestrieren. Diese Fähigkeit<br />
zur Orchestrierung muss allerdings in der Produktentwicklung<br />
zu einem bestimmten Grad bereits vorgedacht<br />
werden, um sie in Systems of Systems<br />
anwenden zu können.<br />
„Software-defined Everything“<br />
Dabei unterstützen kann das aktuell weit verbreitete<br />
Paradigma des „Software-defined Everything“, welches<br />
darauf abzielt, ein deutlich breiteres Spektrum<br />
an Produktfähigkeiten mithilfe von Software anstatt<br />
Hardware und einer stärkeren Plattform- und Baukastenorientierung<br />
zu gewährleisten. Dieses Paradigma<br />
setzt auf weniger Varianz in der Ausprägung von<br />
Produkthardware und einer Ausprägung von Produktfähigkeiten<br />
– as a Service – mithilfe von Software.<br />
Mit der Fokussierung auf „Software-defined<br />
Everything“ gehen auch neue Möglichkeiten zur<br />
Adressierung von Nachhaltigkeitsanforderungen an<br />
Produkte einher, gleichzeitig erfordert die Realisierung<br />
dieses Paradigmas aber geänderte Kollaborationsmodelle,<br />
Mitarbeiterfähigkeiten, Entwicklungsmethoden,<br />
Infrastruktur und insbesondere architektonische<br />
Anpassungen am Produkt mit einer deutlich<br />
stärkeren Verwebung der beteiligten Einzeldiszipli-<br />
18 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
nen. Gerade die Kollaboration über Unternehmensgrenzen<br />
gewinnt hier an enormer Relevanz, da Produktfähigkeiten<br />
so verwoben sind, dass sie gemeinsam<br />
mit Partnern und Zulieferern entwickelt werden<br />
müssen, wo zuvor das Prinzip der Arbeitsteilung<br />
stringent angewendet werden konnte. Dies wiederum<br />
begünstigt die Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten,<br />
die ebenfalls Unternehmensgrenzenübergreifend<br />
thematisiert werden müssen.<br />
Softwarebasierte Produkt fähigkeiten –<br />
as a Service<br />
Aufgrund der beschriebenen<br />
Änderungen der Produktfähigkeiten<br />
ist es recht<br />
naheliegend, dass solche<br />
Produkte nicht mehr<br />
zwangsläufig erfolgreich<br />
mit den Methoden konzipiert,<br />
entwickelt, hergestellt,<br />
betrieben, instandgehalten<br />
und außer Betrieb<br />
genommen werden können,<br />
als dies bei den rein physikalischen<br />
Produkten der<br />
Fall war. Vielmehr braucht<br />
es einen ganzheitlichen<br />
Ansatz, der wie ein Schalenmodell<br />
verschiedene<br />
Aspekte verknüpft, die sich<br />
sowohl auf das Produkt<br />
selbst als auch die Fähigkeiten<br />
eines Unternehmens<br />
beziehen und die erforderlich<br />
sind, um entsprechende<br />
Produkte realisieren,<br />
betreiben und während des<br />
gesamten Produktlebens<br />
betreuen zu können. Dieser<br />
Ansatz stellt die Produkte<br />
eines Unternehmens – als<br />
Basis des unternehmerischen<br />
Erfolgs – in das Zentrum<br />
aller Betrachtungen<br />
und erfordert eine konsequente<br />
Ausrichtung aller<br />
unternehmerischen Anstrengungen<br />
an diesen Produkten.<br />
Das letztendliche<br />
Ziel dahinter ist es, Produkte<br />
durch eine robuste Produktarchitektur<br />
resilient<br />
sowie anpassungsfähig und<br />
damit auch nachhaltiger zu<br />
machen, was eine dementsprechend gestaltete Kombination<br />
von geeigneter IT und OT erfordert. Aus<br />
Sicht der Unternehmensfähigkeiten bedeutet dies<br />
der Produktkomplexität angepasste Ausprägungen<br />
für die Fähigkeitsdimensionen Organisation, Methode<br />
& Prozess, Daten, Applikation (IT & OT), Menschen<br />
& Enablement auszugestalten, sodass diese ihre Wirkung<br />
während des gesamten zu gestaltenden Produktlebenszyklus<br />
in geeigneter Weise für die Produkte<br />
entfalten können. Dabei sind ebenfalls Fähigkeiten<br />
zu etablieren, die explizit auf die Berücksichtigung<br />
und den adäquaten Umgang mit Einflüssen aus dem<br />
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TRENDS » Die Zukunft des Engineerings » Perspektiven<br />
Bild: Siemens<br />
Eco-System von Unternehmen ausgerichtet sind und<br />
demnach einen systemischen Blickwinkel auf ein Unternehmen<br />
mit seinen Produkten, Fähigkeiten im Enabling<br />
System und seinem Systemumfeld einnimmt.<br />
Nachhaltigkeit im Engineering<br />
ganzheitlich betrachten<br />
Bezogen auf die Engineering-Disziplinen in Unternehmen<br />
– wie Entwicklung und Produktion – bedeutet<br />
dies die Notwendigkeit einer Transformation, die<br />
in einem ganzheitlichen Ansatz auf alle fünf Fähigkeitsdimensionen<br />
einzahlt. Damit Unternehmen in<br />
der Lage sind die Komplexität der Produkte von heute<br />
und morgen handzuhaben und sie effizient zu entwickeln,<br />
braucht es eine Verschiebung des Fokus weg<br />
von den reinen Managementfähigkeiten und wieder<br />
hin zur Engineering Excellence mithilfe von Systemdenken<br />
und methodischem Systems Engineering für<br />
ganze Produktlebenszyklen, die sich als Enabler auf<br />
ein geeignetes Prozess- und Datenmanagement<br />
stützten. Dies erfordert deutlich mehr Kollaboration<br />
zwischen allen an der Entwicklung beteiligten Disziplinen<br />
und vormals getrennten Unternehmensbereichen.<br />
Damit dies gelingen und die damit verbundene<br />
Komplexität beherrscht werden kann, sind<br />
geeignete digitale Werkzeuge erforderlich, um die<br />
genannte Kollaboration zu unterstützen und die<br />
zugehörigen Kollaborationsprozesse zu verschlanken.<br />
Ein gemeinsames, digitales Systemmodell bildet hier<br />
die Grundlage für die cross-funktionale Zusammenarbeit<br />
über Funktionsbereiche, fachliche Domänen<br />
und Unternehmensgrenzen hinweg. Und nur im Kontext<br />
der Existenz eines solchen Systemmodells ist es<br />
realistisch, Aspekte der Nachhaltigkeit in ihrer<br />
Gesamtheit – anstatt als Stückwerk – erfassen,<br />
bewerten und gestalten zu können. Demnach ist die<br />
interdisziplinäre Kollaboration auf Grundlage von<br />
modellbasiertem Systems Engineering die notwen -<br />
Mit Tecnomatix Process Simulate konnte das Zusammenspiel des generativ konstruierten<br />
Robotergreifers und dem kleineren Roboter simuliert und auf die Zykluszeiten sowie eine<br />
Verringerung der Energiespitzen optimiert werden.<br />
dige Bedingung für eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsbetrachtung.<br />
Es stellt sich die Frage, wie Unternehmen diese<br />
Fähigkeiten erreichen können? Basierend auf einem<br />
Mindset, das eine ganzheitliche Sicht auf das Engineering<br />
für Produkt, Produktion und Service unter<br />
Einsatz von System Thinking und Systems Engineering<br />
etabliert, ist die Organisation dahingehend<br />
umzugestalten, dass sie effiziente Kollaboration<br />
befördert und einfordert, anstatt in Solis zu verbleiben.<br />
Engineering-Prozesse sind so zu gestalten, dass<br />
sie explizit eine ganzheitliche Sicht auf dem Lebenszyklus<br />
einschließen. Hierbei ist eine systemische<br />
Betrachtung essentiell, um zu verstehen, wie die einzelnen<br />
Phasen grundsätzlich voneinander abhängen.<br />
Diese systemische Betrachtung schließt explizit auch<br />
die Betrachtung des Eco-Systems eines Unternehmens<br />
ein, sodass die Produktgestaltung konsequent<br />
am Kundennutzen beziehungsweise Marktwert des<br />
Produkts ausgerichtet und externe Einflussfaktoren<br />
berücksichtigt werden können. Auf dieser Grundlage<br />
können dann auch ganzheitliche Nachhaltigkeitsbetrachtungen<br />
in die Engineeringprozesse und -methoden<br />
einfließen und als zusätzliches Entscheidungskriterium<br />
berücksichtigt werden. Ebenso zu etablieren<br />
sind Prozesse in Verbindung mit entsprechenden<br />
Technologien, die eine kontinuierliche Verbesserung<br />
der Produkte aus den Erkenntnissen der Produktnutzungsphase<br />
im Produktleben ermöglichen. Diese<br />
können ebenfalls dazu genutzt werden, um die Erreichung<br />
der zuvor gesetzten Nachhaltigkeitsanforderungen<br />
in der Realität zu validieren.<br />
System Lifecycle Engineering<br />
Die hierzu erforderlichen Anpassungen an den individuellen<br />
Unternehmensfähigkeiten im Kontext einer<br />
digitalen Transformation sind zielgerichtet, bedarfsgerecht<br />
und nutzenzentriert zu gestalten (nicht digitalisieren,<br />
um der Digitalisierung Willen), um Unternehmen<br />
schlussendlich in Digital Enterprises zu<br />
transformieren. Diese Transformation bedarf starker<br />
Partner, die Erfahrungen und Know-how bezüglich<br />
verschiedener Fähigkeitsdimensionen in entsprechende<br />
Transformationsprogramme einbringen und<br />
diese im Verbund zum Erfolg führen.<br />
Zusammenfassend lassen sich für das Konzept des<br />
System Lifecycle Engineering zwei konstituierende<br />
Merkmale benennen, die zur Neugestaltung der<br />
Zusammenarbeit zwischen allen Engineering-Disziplinen<br />
in Unternehmen beitragen. Bezüglich des<br />
Datenmanagements ist eine Transition vom PLM<br />
(Product Lifecycle Management) zum SysLM (System<br />
Lifecycle Management) erforderlich, um datenseitig<br />
den systemischen Blickwinkel auf den gesamten<br />
20 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Lebenszyklus des Produkts zu etablieren, der neben<br />
dem Blickwinkel auf das Product & Service Engineering<br />
auch alle anderen Lebenszyklusphasen wie die<br />
Herstellung, Nutzung, Instandhaltung und Außerbetriebnahme<br />
miteinschließt und somit auch die<br />
Zusammenhänge zum Enabling System mit abbildet.<br />
Begrifflich liegt der Fokus jedoch im „Engineering“,<br />
nicht nur im „Management“ von Entwicklungsprozessen,<br />
sodass übergreifend statt SysLM explizit der<br />
Begriff SLE (System Lifecycle Engineering) verwendet<br />
wird. Die Unterscheidung liegt hier in der gestalterischen<br />
Tiefe des Ansatzes. Während SysLM ein reaktiver<br />
Ansatz ist, um entsprechende, produktbezogene<br />
Aspekte lebenszyklusübergreifend abzubilden, ist SLE<br />
proaktiv. Es stützt sich auf die Abbildung des SysLM<br />
und gestaltet den gesamten Systemlebenszyklus.<br />
Und ebendiese gestalterische Komponente kommt im<br />
SLE auch den Nachhaltigkeitsaspekten von Produkten<br />
zu. Es ist nicht das endgültige Ziel diese nur<br />
abbilden und verstehen zu können, sondern sie aktiv<br />
in die gestalterische Produktentwicklung einbeziehen<br />
und damit positiv für den gesamten Lebenszyklus<br />
beeinflussen zu können.<br />
Möglichkeiten der <strong>Konstruktion</strong> zur<br />
nachhaltigen Produktentwicklung<br />
In der nachhaltigen Produktentwicklung spielt die<br />
<strong>Konstruktion</strong> als Teil des Engineerings eine entscheidende<br />
Rolle, da sie die Weichen für den gesamten<br />
Lebenszyklus eines Produkts stellt. Der große Hebel,<br />
den diese Phase des Produktlebenszyklus zur Optimierung<br />
der Nachhaltigkeit bringt, birgt jedoch zeitgleich<br />
auch große Herausforderungen. Hier besteht<br />
gleichzeitig die größte Einflussmöglichkeit Nachhaltigkeit<br />
zu bestimmen, aber auch die geringste Verfügbarkeit<br />
an Informationen, wie sich die Umwelteinwirkungen<br />
eines Produktes tatsächlich realisieren<br />
werden. Um das „window of opportunity“ in der frühen<br />
Phase bestmöglich nutzen zu können, ist daher<br />
ein ganzheitlicher systemischer Ansatz zentral. Mithilfe<br />
des vorangehend beschriebenen Ansatzes des<br />
System Lifecycle Engineerings können die Einflüsse<br />
von Designentscheidungen auf den gesamten Lebenzyklus<br />
eines Produktes bereits im frühen Stadium des<br />
Produktentwicklungsprozesses evaluiert werden. Ein<br />
ganzheitliches Systemmodell bietet hier die Grundlage<br />
die Ursache- und Wirkungsketten abzubilden und<br />
so bewertbar zu machen.<br />
Um die größtmögliche Wirkung von Optimierungsmaßnahmen<br />
für nachhaltige Produkte in der <strong>Konstruktion</strong><br />
zu realisieren, sind vier Faktoren wesentlich:<br />
• ein ganzheitliches Systemverständnis<br />
• ein früher und iterativer Ansatz zur Optimierung<br />
• eine gezielte Nutzung der Hebel eines nachhaltigen<br />
Produktdesigns<br />
• eine effektive Nutzung von Softwarelösungen zur<br />
Beschleunigung und Skalierung.<br />
Das ganzheitliche Systemverständnis liefert die<br />
Transparenz darüber, welche Einflussfaktoren entlang<br />
des Produktlebenszyklus welchen Anteil am<br />
Gesamtumweltfußabdruck eines Produktes haben. So<br />
kann identifiziert werden, wo die größten Hebel für<br />
eine gezielt Optimierung liegen. Neben Nachhaltigkeitsaspekten<br />
ist der Kontext mit weiteren Anforderungsbereichen<br />
zu Betrachten. Anforderungen an die<br />
<strong>Konstruktion</strong> kommen, wie eingangs beschrieben,<br />
ebenso aus den Unternehmenszielen, regulatorischen<br />
Vorgaben, Kundenanforderungen und Kriterien wie<br />
Zeit, Qualität und Kosten. Hier ist stets zu evaluieren,<br />
wie sich die unterschiedlichen Anforderungen<br />
gegenseitig bedingen und keine isolierte Perspektive<br />
einzunehmen. Nur so können Trade-Off Effekte<br />
erkannt und Synergien effektiv genutzt werden.<br />
Da die Möglichkeiten, um die Nachhaltigkeit von<br />
Produkten zu beeinflussen, mit zunehmendem<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 21
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings » Perspektiven<br />
Fortschritt im Produktlebenszyklus abnehmen, ist ein<br />
früher Ansatz essenziell. Er beginnt mit einer klaren<br />
Definition der Anforderungen an die Nachhaltigkeit<br />
des Produktes über den gesamten Produktlebenszyklus.<br />
Die Anforderungen bieten zugleich die Eingangsdaten<br />
und den Rahmen für die Systemarchitektur.<br />
Das mithilfe von System Lifecycle Engineerings<br />
sukzessive entstehende und kontinuierlich mit Informationen<br />
angereicherte Systemmodell ermöglicht es<br />
dabei nicht nur, Optimierungsmaßnahmen an einem<br />
Produkt bezüglich der Nachhaltigkeit zu identifizieren<br />
und zu evaluieren, sondern auch mögliche Synergie-<br />
und Skalierungseffekte über das Produktportfolio<br />
durch spezifische Sichten zu erkennen.<br />
Das ganzheitliche Verständnis und die Abbildung im<br />
Systemmodell des Produkt- und Portfoliosystems<br />
bietet die Grundlage gezielte Optimierungsmaßnahmen<br />
mithilfe der vielfältigen Hebel für nachhaltiges<br />
Produktdesign zu evaluieren. Im Zusammenspiel der<br />
interdisziplinären Systemmodellierung, des mechanischen,<br />
elektrisch/elektronischen und Software-<br />
Designs sowie der Simulation lassen sich die verschiedenen<br />
Hebel zur Optimierung der Produktnachhaltigkeit<br />
iterativ und kontinuierlich erkennen, evaluieren,<br />
simulieren und validieren in ihrem Einfluss<br />
auf den Gesamtumweltfußabdruck des Produktes.<br />
Die kontinuierliche datengestützte Evaluierung von<br />
Optimierungsmaßnahmen ist wichtig, um bewusste<br />
Designentscheidungen mit einer hohen Zuversicht in<br />
ihre Effektivität treffen können. Hierbei die gewinnbringendste<br />
Kombination der möglichen Designhebel,<br />
in Abhängigkeit der weiteren Optimierungskriterien<br />
(Zeit, Qualität, Kosten und Regulatorik) über den<br />
kompletten Produktlebenszyklus und dem Kontext<br />
des Portfolios zu finden, ist eine hoch komplexe Aufgabe.<br />
Hier kann künstliche Intelligenz genutzt werden,<br />
um effektiv Optima zu identifizieren. Künstliche<br />
Intelligenz kann bereits in dem Design der Systemarchitektur<br />
zur Optimierung genutzt werden, aber auch<br />
in der 3D-Modellierung mit den Ansätzen des Generativen<br />
Designs. Mithilfe von KI können deutlich größere<br />
Möglichkeitsräume für Produktdesign genutzt<br />
und Zeit- und Ressourcen-intensive Trial-and-Error-<br />
Vorgehensweisen vermieden werden. Außerdem<br />
ermöglicht KI-unterstütztes Generatives Design es<br />
über die Grenzen der menschlichen Vorstellungskraft<br />
und Erfahrungsschatz hinweg Lösungen zu finden.<br />
Siemens befasst sich damit, dass Nachhaltigkeit als weiteres Optimierungskriterium in der<br />
<strong>Konstruktion</strong> von Produkten integriert werden kann.<br />
Bild: Siemens<br />
Multiphysik-Systemsimulation,<br />
KI-Einsatz und Digital Twins<br />
Zuversicht nicht nur in die positiven Effekte der<br />
Umwelteinwirkungen, sondern genauso in die Leistungsfähigkeit<br />
der Produktdesignoptionen wird<br />
durch Multiphysik-Systemsimulation erzielt. So kann<br />
validiert werden, dass nicht nur die Nachhaltigkeitsanforderungen,<br />
sondern auch die Leistungsanforderungen<br />
an das Produkt erfüllt werden. Um Technologien<br />
wie KI gewinnbringend nutzen zu können, ist<br />
eine durchgängige Datengrundlage erforderlich. Diese<br />
kann auch genutzt werden um zweckspezifische,<br />
umfassende Digital Twins entlang von Digital Threads<br />
gezielt zu generieren. Die datenseitige Grundlage<br />
für jeden Digital Thread und Digital Twin ist dabei die<br />
Traceability, da sie die semantischen Zusammenhänge<br />
von Daten initial herstellt und diese erst verständlich<br />
macht. Mit ihrer Hilfe entsteht aus Daten Wissen<br />
und damit auch eine Nachvollziehbarkeit von informatorischen<br />
Zusammenhängen in verschiedenen<br />
Kontexten. Erst mit dem Kontext der Zusammenhänge<br />
und ihrem Verständnis können Daten für vielfältige<br />
Zwecke sinnvoll genutzt werden.<br />
Tool-Landschaft aus IT & OT<br />
Wie vorangehend beschrieben ist die IT- beziehungsweise<br />
datenseitige Grundlage des SLE das System<br />
Lifecycle Management als Weiterführung des PLM, in<br />
Verbindung mit einer geeigneten IT-OT-Architektur<br />
als Schnittstelle zur Produktion und Produktnutzung<br />
und den dabei entstehenden Datenflüssen. In diesem<br />
Kontext bietet Siemens eine ganzheitliche Tool-<br />
Landschaft aus IT (Informationstechnologie) und OT<br />
(Operationstechnologie), die bedarfs- und nutzengerecht<br />
auf die individuellen Bedürfnisse von Unternehmen<br />
für deren digitale Transformation zugeschnitten<br />
werden kann. Kernstück dieser Tool-Landschaft<br />
auf der IT-Seite ist Siemens Teamcenter, das<br />
22 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
die relationale Datenbasis für alle Zusammenhänge<br />
und Wechselwirkungen eines Produktes während des<br />
gesamten Lebenszyklus als Traceability-Netz abzubilden<br />
vermag. Das Traceability-Netz als Single Source<br />
of Truth für alle Engineering-Disziplinen im System<br />
Lifecycle Engineering kann aus sehr unterschiedlichen<br />
und spezifischen Autorenwerkzeugen<br />
gespeist werden, wobei die interdisziplinär relevanten<br />
Zusammenhänge allesamt in Teamcenter zusammengeführt<br />
und in ihrem Lebenszyklus durch Revisionierung<br />
und Change Management gesteuert werden.<br />
Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft, wie<br />
so eine exemplarische Lösungsarchitektur im Wissensgebiet<br />
Systems Engineering mit Siemens Tools<br />
ausgestaltet sein kann. Aufgrund der von Siemens<br />
selbst gesteckten Kriterien der Offenheit und Interoperabilität<br />
im Kontext der Siemens Xcelerator Businessplattform<br />
lässt solch eine Architektur auch Komponenten<br />
von Marktbegleitern zu, die durch geeignete<br />
Schnittstellen und abgestimmte Konzepte in der<br />
Datenarchitektur in die Gesamtarchitektur eingebunden<br />
werden können.<br />
Neben den reinen Softwarelösungen (IT) und Bausteinen<br />
für die OT bietet Siemens verschiedene Beratungsansätze,<br />
um die digitale Transformation von<br />
Unternehmen in einem offenen Ökosystem ganzheitlich<br />
gestalten und begleiten zu können – von der initialen<br />
Bedarfsaufnahme über die Definition ganzer<br />
Transformationsprogramme bis zur Breitenetablierung.<br />
Diese Ansätze referenzieren auf den zuvor<br />
erläuterten Fünfklang von Fähigkeitsdimensionen,<br />
die erforderlich sind um Unternehmensfähigkeiten<br />
ganzheitlich zu transformieren. Dazu operiert Siemens<br />
in einem starken Partnernetzwerk im Kontext<br />
der Siemens Xcelerator Businessplattform, um all<br />
diejenigen Aspekte der Digitalen und der Nachhaltigkeits<br />
Transformation für unsere Kunden abdecken zu<br />
können, für die es bei Siemens keine eigenständige<br />
Expertise gibt.<br />
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Details zum Aspekt „Nachaltiges<br />
Produkt design am Beispiel<br />
eines Robotergreifers“,<br />
im Online-Artikel, unter:<br />
koninfo.de/GPpIi<br />
2020/1<br />
sos-kinderdoerfer.de
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Zum Einfluss des Themas Nachhaltigkeit auf die Produktentwicklung<br />
„Wir versetzen das gebrauchte Produkt<br />
in einen annähernden Neuzustand“<br />
Nachhaltigkeit benötigt eine unternehmensweite Zusammenarbeit vom Design bis in die Fertigung.<br />
Denn es geht um mehr als nur den CO 2 -Fußabdruck. Diesbezüglich gewinnt auch das Thema Kreislaufwirtschaft<br />
an Bedeutung. SEW-Eurodrive setzt Kreislaufwirtschaft schon lange unter der Bezeichnung<br />
„Neuwertreparatur“ um. Das gebrauchte Produkt wird in einen annähernden Neuzustand versetzt und<br />
Kunden erhalten darauf wieder eine Gewährleistung.<br />
Fragen: Johannes Gillar und Michael Corban, Chefredaktion <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />
geht SEW-Eurodrive die Herausforderung<br />
zur Realisierung einer Kreislaufwirtschaft<br />
an, um langfristig nachhaltig<br />
zu agieren?<br />
Gregor Dietz (SEW-Eurodrive): Nachdem<br />
das Thema Energieeffizienz der elektrischen<br />
Komponenten und Verbraucher<br />
in den letzten 20 Jahren eine große Bedeutung<br />
erlangte, hat sich der Fokus nun<br />
auf weitere Felder ausgedehnt. Eines der<br />
neuen Themen ist die Kreislaufwirtschaft.<br />
In mehr als 90 Jahren, die SEW-Eurodrive<br />
jetzt am Markt tätig ist, wurden<br />
die Produkte am Ende des<br />
Produktlebenszyklus niemals<br />
verbrannt oder deponiert.<br />
Wenn sie nicht mehr gebrauchsfähig<br />
waren und auch<br />
nicht mehr repariert werden<br />
konnten, wurden sie an einen<br />
Altmetallhändler verkauft, das<br />
heißt, verschrottet. Im Sinne<br />
der Kreislaufwirtschaft wäre damit der<br />
äußere Kreis der stofflichen Wiederverwendung<br />
abgedeckt.<br />
Aber die heutigen Definitionen der Kreisläufe<br />
gehen weiter. Das, was früher Instandsetzung<br />
hieß, ist heute stellenweise<br />
ein Re-Use, eine Re-Paratur oder ein<br />
Re-Furbishment, das heißt, ein Aufarbeiten<br />
am Produkt. Das praktiziert SEW-<br />
Eurodrive schon sehr lange unter der Bezeichnung<br />
„Neuwertreparatur“. Wir versetzen<br />
das gebrauchte Produkt in einen<br />
Gregor Dietz ist Marktmanager Motoren<br />
bei SEW-Eurodrive in Bruchsal.<br />
»Für den kreativen Prozess in unserer<br />
Produktentwicklung ist das Mitdenken<br />
einer Kreislaufbefähigung ‚nur‘ ein<br />
weiteres Element – und damit<br />
kein Störfaktor.«<br />
Bild: SEW-Eurodrive<br />
annähernden Neuzustand und geben darauf<br />
wieder eine Gewährleistung. Neue<br />
Prozesse der Kreislaufwirtschaft sind nun<br />
die Rücknahme eines kompletten Produkts<br />
sowie die Zerlegung mit anschließender<br />
Bewertung der Teilequalität. Die<br />
Aufbereitung der wirtschaftlichen Elemente<br />
und Rückführung ins Teilelager<br />
schließen dann das Product Mining ab.<br />
Man erkennt dann nicht mehr, ob es ein<br />
völlig neu produziertes Bauteil ist oder<br />
ein aus dem Rücknahmeprozess gewonnenes.<br />
Wir stehen für die gleiche, hohe<br />
Qualität ein. Unklar – auch seitens des<br />
Gesetzgebers – ist nur, ob wir eine Informationspflicht<br />
an den neuen Kunden haben,<br />
dass Teile seines Produkts auch aus<br />
einem Kreislauf stammen könnten, und<br />
wie detailliert sie erfolgen soll.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Vor<br />
welche Herausforderungen stellt ein<br />
Cradle-to-cradle-Ansatz insbesondere<br />
die Produktentwickler bei Ihnen?<br />
Dietz: Für den kreativen Prozess in unserer<br />
Produktentwicklung ist das Mitdenken<br />
einer Kreislaufbefähigung<br />
„nur“ ein weiteres Element –<br />
und damit kein Störfaktor. Ein<br />
erheblicher Zusatzaufwand<br />
entsteht jedoch durch die Anforderungen<br />
zu neuen und anderen<br />
Dokumentationsprozessen.<br />
Dadurch werden zeitliche<br />
Ressourcen gebunden. Der<br />
Ausbau einer entsprechenden<br />
Tool-Landschaft wird diesen zeitlichen<br />
Nachteil jedoch wieder ausgleichen. Es<br />
reicht zum Beispiel nicht mehr aus, eine<br />
Legierung auszusuchen, die die Anforderungen<br />
der Anwendung erfüllt und dazu<br />
die produktionstechnischen Optimierungen<br />
einer großtechnischen, industriellen<br />
Fertigung ermöglicht. Die Wahl der Legierung<br />
muss nun mit den Aspekten des Rezyklatanteils<br />
gewählt werden, um die<br />
prozentualen Kreislaufvorgaben im Detail<br />
zu erfüllen. Da genügt es nicht mehr, das<br />
technische Datenblatt zu kennen. Son-<br />
24 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Das Complete-Drive-Management CDM entlastet den Wiederbeschaffungsprozess.<br />
dern wir müssen auch gleich die potenziellen<br />
Lieferanten ins Boot zu holen, um<br />
von ihnen ihre Kreislaufdaten zu erhalten.<br />
Deren Scope-3-Angaben fließen in unsere<br />
Scope-1- und -2-Werte und -Betrachtungen<br />
ein.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Können<br />
Sie Ihren Anwendern Tipps geben,<br />
wie diese selbst mit dem Einsatz Ihrer<br />
Produkte nachhaltiger werden können?<br />
Dietz: Der wichtigste Baustein in der<br />
Nachhaltigkeit ist der sorgsame Umgang<br />
mit dem Einsatz der Energie. Hier reicht<br />
es nicht mehr nur aus, hocheffiziente<br />
Komponenten zu kaufen, sondern die Anlage<br />
oder Maschine muss bedarfs- und<br />
zeitorientiert verwendet werden. Wenn<br />
wir als Hersteller durch einen hohen konstruktiven<br />
Aufwand und einem deutlichen<br />
Mehr an Material den Wirkungsgrad um<br />
ein Prozent verbessern, so kann durch eine<br />
vorausschauende Planung, was die Anlage<br />
beziehungsweise Maschine in den<br />
nächsten fünf bis zehn Stunden tun muss,<br />
eine Einsparung von 20 % und mehr erreicht<br />
werden, wenn eine Drehzahlregelung<br />
umfangreich zum Einsatz kommt.<br />
Der nächst-wichtigste Baustein ist die<br />
TIPP<br />
SEW-Eurodrive ist<br />
Aussteller unserer Konferenz<br />
Engineering 2036, die den<br />
Ideenaustausch zum Thema<br />
Nachhaltigkeit fördern will.<br />
(siehe S. 9ff)<br />
Pflege und Wartung der Investition in die<br />
Anlage oder Maschine. Das triviale Einhalten<br />
und Durchführen von Inspektionszyklen<br />
verlängert die Nutzbarkeit und damit<br />
den Produktlebenszyklus. Funktionierende<br />
Maschinen müssen nicht erneuert<br />
oder verschrottet werden. Man spart so<br />
Rohstoffe bei der Neuproduktion ein.<br />
SEW-Eurodrive als Hersteller von Antriebskomponenten<br />
trägt seinen Teil dazu<br />
Bild: SEW-Eurodrive<br />
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die Analytik und Labortechnik<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 25
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Bild: SEW-Eurodrive<br />
Das Variantenmanagement hilft, den Überblick über die installierten Antriebe zu behalten.<br />
bei und verlängert durch gezielte Optionen<br />
die Intervalle zwischen den Inspektionen.<br />
Je nach Nutzung kann das bis zur<br />
Verdoppelung des zeitlichen Abstandes<br />
führen. Und wenn bei der Inspektion dann<br />
doch mal ein Verschleiß entdeckt wird,<br />
muss der Aufwand zum Bestellen der Ersatz-<br />
und Einzelteile so gering wie möglich<br />
ausfallen. Mit einem QR-Code auf<br />
dem Antrieb gelangt man online in die<br />
Ersatzteilwelt von SEW-Eurodrive. Mit<br />
wenigen Klicks ist das Bauteil auf dem<br />
Weg, kann eingebaut werden und den Lebenszyklus<br />
aufrechterhalten. Das Recht<br />
auf Reparatur bietet SEW-Eurodrive seinen<br />
Kunden schon immer an. Man bekommt<br />
immer noch Ersatzteile, auch<br />
wenn es das Produkt schon zehn Jahre<br />
nicht mehr neu zu kaufen gibt.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche<br />
Engineering-Unterstützung kann<br />
SEW-Eurodrive hier anbieten?<br />
Dietz: Die Toolwelt von SEW-Eurodrive<br />
bietet in allen Phasen des Lebenszyklus<br />
entsprechende Hilfe zur Unterstützung<br />
an. Das beginnt bei der Auswahl mit der<br />
Bestimmung und Berechnung der Antriebskomponenten.<br />
Hierbei zeigt der<br />
Energiereport die Einsparungen unterschiedlicher<br />
Lösungen an. Das Bestellwesen<br />
und Liefermanagement wird umfangreich<br />
durch Online-Tools auf der Webseite<br />
von SEW-Eurodrive begleitet. Dort finden<br />
sich auch die Dienstleistungsangebote,<br />
die sich nicht allein auf den Lebenszyklus<br />
nach der Lieferung beziehen. Ein Variantenmanagement<br />
hilft, den Überblick zu<br />
behalten und das Complete-Drive-<br />
Management CDM entlastet den Wiederbeschaffungsprozess.<br />
Inspektionsangebote<br />
wie Thermografie und Endoskopie vermeiden<br />
die Anschaffung teurer Geräte<br />
und nutzen die Erfahrung der SEW-Fachleute<br />
bei Diagnose und Therapie. Doch<br />
zuvor kann mit dem Kurzcheck eine erste<br />
Bestandssichtung vorgenommen werden.<br />
Falls erforderlich, holt der SEW-Service<br />
mit eigenen Fahrzeugen die defekten Antriebe<br />
bei den Kunden ab.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />
lässt sich sowohl bei Ihnen als auch<br />
Ihren Anwendern Nachhaltigkeit „messen“?<br />
Welche Rolle spielen dabei die<br />
Scope-1-, -2- und 3-Emissionen beziehungsweise<br />
wie vollständig und verlässlich<br />
können aus Ihrer Sicht solche<br />
Angaben sein?<br />
Dietz: Messungen setzen einen vereinbarten<br />
Vergleichsvorgang voraus. Diese<br />
Vereinbarungen sind europäische oder internationale<br />
Normen und Standards. Aus<br />
konstruktiver und werkstofflicher Sicht ist<br />
die Normenwelt nahezu vollständig abgebildet<br />
beziehungsweise wird durch die<br />
Fortschreibung beständig auf der Höhe<br />
gehalten. Damit können wir als Hersteller<br />
die Emissionen im Scope 1 und 2 ermitteln<br />
– nicht aufwandsarm, aber verlässlich<br />
und reproduzierbar. Beim Scope 3<br />
wird das schon komplexer. Hier lassen<br />
sich die Vielzahl und die Unterschiede in<br />
der Nutzung von Antriebskomponenten<br />
nicht normativ korrekt und genau beschreiben.<br />
Dadurch kommt es zu Vereinfachungen<br />
und Zusammenfassungen, die<br />
zunächst nur eine Annäherung an den<br />
tatsächlichen Einsatzfall darstellen. Diese<br />
sogenannten Lastprofile bilden die Nutzungsphase<br />
mit Zeitscheiben der Belastung<br />
ab. Aus heutigen, wenigen Profilen<br />
in Normen wird es dann künftig etwa ein<br />
Dutzend voll vereinbarter Profile geben.<br />
Bei der Berechnung und Auslegung des<br />
Antriebes wird dann das Scope-3-Profil<br />
ausgewählt, das der tatsächlichen Verwendung<br />
am nächsten ist. Je nach Vereinbarung<br />
wird der Scope 3 dann für die<br />
gesamte Lebensdauer errechnet (zum<br />
Beispiel für 15 Jahre mit 5.000 h/a) oder<br />
als eine relative Größe in kg CO 2 /100 h<br />
angegeben. Diese Scope-3-Werte werden<br />
aber nur im Verkaufsprozess zur Ansicht<br />
kommen, denn in Fortsetzung der Lieferkette<br />
sind unsere Scope-3-Angaben letztlich<br />
die Scope-1- oder -2-Werte beim<br />
Maschinen- und Anlagenhersteller. Der<br />
Betreiber wird sich für seinen Nachhaltigkeitsbericht<br />
nicht auf die theoretischen<br />
Angaben aus der Lieferkette stützen wollen,<br />
sondern dort werden die Echtwerte<br />
und -verbräuche erfasst und ausgewiesen.<br />
Somit sind die zwischenzeitlichen<br />
Vereinfachungen zur Scope-3-Ermittlung<br />
zulässig und angebracht.<br />
www.sew-eurodrive.de<br />
INFO<br />
Mehr Informationen zum<br />
Complete Drive Management<br />
von SEW-Eurodrive:<br />
koninfo.de/sROgK<br />
26 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Bild: Kannapat/stock.adobe.com<br />
Eine Kreislaufwirtschaft lässt sich anstoßen, in dem Produkte modular aufgebaut und sauber nachverfolgt werden,<br />
um in jedem Fall eine Aufarbeitung oder Weiterverwendung am Produktlebensende zu erreichen.<br />
Nachhaltige Produktentwicklung und IT<br />
Herausforderungen und innovative<br />
Lösungsansätze für die Industrie<br />
IM ÜBERBLICK<br />
Mittelständler können<br />
(wie Inneo selbst) nach -<br />
haltigere Produkte – ohne<br />
Greenwashing – mit eigener<br />
Innovationsstärke und<br />
bewährten Methoden<br />
entwickeln.<br />
Um der wachsenden Bedeutung der Nachhaltigkeit gerecht zu werden, streben Unternehmen nachhaltige Produkte<br />
und eine effizientere Pro duktion an. Die drängendsten Gründe werden für viele in den nächsten Jahren<br />
steigende Energiepreise und Berichtslegungspflichten sein. Doch selbst wenn sie nicht von diesen Veränderungen<br />
betroffen sind, gibt es immer noch viele gute Gründe, sich schon heute dem Thema zu widmen und den<br />
neuen Herausforderungen zu stellen. Beruhigend dabei ist, dass durch konsequente Digitalisierung – dem digitalen<br />
roten Faden folgend – und unter Einsatz der richtigen Tools bereits heute nachhaltige Wege beschritten<br />
und PLM-Ansätze genutzt werden können.<br />
Dr. Martin Hennig, Solution Architect IIoT, Inneo Solutions GmbH, Ellwangen<br />
Die EU hat sich verpflichtet, dass bis<br />
2050 alle Unternehmen CO2-neutral<br />
zu sein haben. Deutschland will dieses<br />
Vorhaben bereits 2045 erreicht haben.<br />
Darüber hinaus sollen bis 2030 die Emissionen<br />
gegenüber dem Referenz-Level<br />
von 1990 um 65 % reduziert worden sein.<br />
Für die meisten Unternehmen bedeutet<br />
dies, dass zunächst Transparenz geschaffen<br />
werden muss, um die Referenzwerte<br />
zu erhalten. In der Regel kann man das<br />
mit Nachforschungen in der Buchhaltung<br />
und dem Beschaffungswesen bewerkstelligen.<br />
Verbesserungen der Gesamtemissionen<br />
im kurzen Zeithorizont der nächsten<br />
Jahre lassen sich meist noch recht<br />
simpel erreichen, indem man auf einen<br />
grünen Strommix wechselt und in den<br />
Overhead-Emissionen des Unternehmens<br />
Verbesserungen erzielt. Das bedeutet beispielsweise<br />
die Firmenwagen-Flotte zu<br />
elektrifizieren, eine Solaranlage auf die<br />
Werkshalle zu bauen und allgemein die<br />
Gebäudetechnik zu modernisieren.<br />
Die nächsten Verbesserungen sind jedoch<br />
deutlich herausfordernder, weil wir<br />
uns nun mit den sogenannten Scope-<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 27
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Nachhaltigere<br />
Pro dukte erfordern<br />
modulare Bauweisen,<br />
Simulationen von aufgearbeiteten<br />
Produktkonfigurationen<br />
sowie<br />
eine lückenlose Nachverfolgung<br />
aller Produkte<br />
im Feld – unter<br />
Nutzung digitaler<br />
Tools.<br />
Bild: Gorodenkoff/stock.adobe.com<br />
3-Emissionen auseinandersetzen müssen.<br />
Das sind die Emissionen, die durch<br />
die Lieferkette entstehen, also durch externe<br />
Dienstleistungen und gekaufte Teile,<br />
die in den eigenen CO 2 -Fußabdruck<br />
einfließen.<br />
Produktsysteme neu denken<br />
In diesen Emissionen signifikante Verbesserungen<br />
zu erzielen, ist ein Engineering-<br />
Thema, welches die heutige<br />
Produktentwicklung vor enorme<br />
Herausforderungen stellt –<br />
da Produktsysteme völlig neu<br />
gedacht werden müssen. Hier<br />
reicht es nicht aus, bei den<br />
verwendeten Materialien Einsparungen<br />
vorzunehmen oder<br />
Recyclingquoten zu verbessern,<br />
sondern es müssen<br />
grundlegende Änderungen im<br />
Umgang mit Produkten überdacht<br />
werden.<br />
So könnten beispielsweise Aspekte einer<br />
Kreislaufwirtschaft angestoßen werden,<br />
in denen Produkte modular aufgebaut<br />
und sauber nachverfolgt werden, um in<br />
jedem Fall eine Aufarbeitung oder Weiterverwendung<br />
am Produktlebensende einer<br />
stofflichen Verwertung (Recycling)<br />
vorziehen zu können. Dies erfordert radikal<br />
modulare Bauweisen, Simulationen<br />
von aufgearbeiteten Produktkonfigurationen<br />
sowie eine lückenlose Nachverfolgung<br />
aller Produkte im Feld. Letzteres ist<br />
mit dem europäischen „Digital Product<br />
Passport“ ohnehin in den nächsten Jahren<br />
für viele Kategorien von in der EU in<br />
Verkehr gebrachten Produkten verpflichtend<br />
vorgesehen.<br />
Neue Geschäftsmöglichkeiten<br />
»Für den Umgang mit steigender<br />
technischer Komplexität ist ein sauberer<br />
und durchgehender digitaler roter Faden<br />
von der Produktkonzeption bis zum<br />
Einsatz beim Kunden und danach<br />
entscheidend.«<br />
Obwohl dies für viele Hersteller organisatorische<br />
Herausforderungen mit sich<br />
bringt, eröffnet es auch neue Möglichkeiten<br />
für eine aktive Kundenbindung und<br />
zusätzliche Umsatzströme durch erweiterte<br />
Serviceleistungen mit hohen Margen.<br />
Leider gibt es für diese Vorhaben keine<br />
Lösung mit Allgemeingültigkeit, da die<br />
Wege, welche dort einzuschlagen sind,<br />
hochindividuell sein können.<br />
• Produzenten mit geringem Eigenfertigungsanteil<br />
müssen sich zum Beispiel<br />
auf eine bessere Kontrolle und Restrukturierung<br />
ihrer Lieferketten konzentrieren,<br />
während Zulieferfirmen, die<br />
viele Teile selbst herstellen, ihre Fertigungs-<br />
und Maschineneffizienz verbessern<br />
müssen.<br />
• Unternehmen, deren Endprodukte eine<br />
hohe Umweltbelastung haben, müssen<br />
Wege finden, diese Belastung durch<br />
Recycling oder Wiederverwendung<br />
nach dem Gebrauch zu minimieren.<br />
• Wiederum anders müssen Unternehmen<br />
vorgehen, die Produkte herstellen,<br />
die selbst viel Energie im<br />
Betrieb benötigen. Hier ist<br />
auf eine verstärkte Vernetzung<br />
der Maschinendaten<br />
zu achten, um mit vorausschauender<br />
Wartung und<br />
beispielsweise automatisierter<br />
Anomalie-Detektion<br />
Ineffizienzen zu vermeiden<br />
oder den Einsatz von Servicekräften<br />
und Ersatzteilen<br />
zielgerichteter aussteuern<br />
zu können.<br />
Nachhaltigkeit als Dimension<br />
Es wird deutlich, dass Aspekte der Nachhaltigkeit<br />
in viele Richtungen gedacht<br />
werden können. Für das Engineering<br />
oder Geschäftsprozesse eröffnet sich<br />
durch diese Herausforderungen unserer<br />
Zeit eine weitere Dimension, die bei allen<br />
Entscheidungen zu Buche schlägt.<br />
Nachhaltigkeit wird neben Kosten, Qualität<br />
und Schnelligkeit zukünftig immer<br />
häufiger eine Rolle spielen, wenn es um<br />
28 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
unternehmerischen Erfolg, Zusagen bei<br />
Vergabeprozessen oder technische Innovation<br />
geht.<br />
Herausforderung Komplexität<br />
Ingenieure und Ingenieurinnen stehen<br />
damit heute vor einer wachsenden Komplexität,<br />
sei es bei täglichen technischen<br />
Entscheidungen oder langfristigen Unternehmensstrategien.<br />
Um die technische<br />
Komplexität zu bewältigen, können sie jedoch<br />
auf bewährte Erfahrungen und Konzepte<br />
zurückgreifen. Wie schon seit Jahrzehnten<br />
ist die Antwort auf die Frage<br />
nach dem Umgang mit steigender technischer<br />
Komplexität ein sauberer und<br />
durchgehender digitaler roter Faden von<br />
der Produktkonzeption bis zum Einsatz<br />
beim Kunden und danach. Mit Methoden<br />
und Technologien aus den Bereichen Digitalisierung,<br />
PLM, IIoT, Simulation und<br />
Datenerfassung über Lieferketten hinweg<br />
können viele innovative Konzepte umgesetzt<br />
werden. Daher ist es nicht überraschend,<br />
dass Technologie- und Lösungsanbieter<br />
nicht überstürzt in Richtung<br />
Nachhaltigkeit drängen, sondern zeigen,<br />
wie vorhandene Technologien für neue<br />
Zwecke genutzt werden können – ohne<br />
bestehende Anforderungen außer Acht zu<br />
lassen.<br />
Natürlich braucht es auch neue Kompetenzen<br />
und Tools, um beispielsweise eine<br />
auditierbare CO 2 -Bilanz oder einen stichhaltigen<br />
CSRD-Report (entsprechend der<br />
Corporate Sustainability Reporting Directive)<br />
zu erstellen. Um aber die Produkte,<br />
Produktionsprozesse oder unternehmerisches<br />
Handeln nachhaltiger gestalten<br />
zu können, ist man mit einer durchgehenden<br />
Digitalisierung und innovationsfreundlichen<br />
Unternehmenskultur bereits<br />
bestens für die Zukunft gewappnet. (co)<br />
www.inneo.de<br />
ultrawendig<br />
360°<br />
Webinare zur Nachhaltigkeit<br />
Als Lösungsanbieter für Digitalisierung im deutschen Mittelstand hat Inneo<br />
bereits eine Webinar-Reihe zum Thema Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung<br />
und IT angeboten. Darin werden die unterschiedlichen Aktionsbereiche<br />
von Digitalisierung in der Produktentwicklung durchleuchtet und Fach -<br />
experten der einzelnen Sparten diskutieren, wie man die bekannten Tools auf<br />
neue Art und Weise einsetzen kann, um Nachhaltigkeitsziele zu adressieren.<br />
Behandelt werden naheliegende Themen wie<br />
• der frühzeitige Einsatz von Simulationen, um bereits in der Konzeptphase<br />
Material einzusparen, oder<br />
• die Vernetzung von Produktionsmaschinen durch automatisierte Daten -<br />
analyse zur Steigerung der Anlageneffizienz.<br />
Vorgestellt werden aber auch Themen, die viele nicht direkt im Themenkomplex<br />
„Nachhaltigkeit“ verorten würden. Mit einem durchgehend digitalen Anforderungsmanagement<br />
lassen sich etwa Nachhaltigkeitsziele im Produktentwurf sicherstellen.<br />
Diskutiert wird zudem, welche Vor- aber auch Nachteile die Verlagerung<br />
der eigenen IT-Kapazitäten und Workstations in die Cloud mit sich bringen.<br />
Die Webinar-Reihe wird durch Beiträge abgerundet, die zeigen, wie sich die<br />
Produktplanung für mehr Nachhaltigkeit verändern muss, und welche Verpflichtungen<br />
sowie Chancen sich für den deutschen Mittelstand durch die CSRD-<br />
Berichtspflicht und die Förderung von Nachhaltigkeitsinitiativen ergeben.<br />
Hier kommen Sie direkt zu den Aufzeichnungen:<br />
cube<br />
Neuer, ultrawendiger Ultraschallsensor:<br />
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dank drehbarem Sensorkopf und<br />
QuickLock-Montagehalterung!<br />
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› 1 Analogausgang + 2 Push-Pull-<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 29
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
meviy von Misumi unterstützt Konstrukteure im Produktentwicklungsprozess<br />
On-Demand-Fertigungsplattformen<br />
dienen mehr als nur der Beschaffung<br />
Qualitativ hochwertige On-Demand-Fertigungsplattformen helfen nicht nur, den Beschaffungsprozess zu<br />
optimieren. Auch Konstrukteure können von der intelligenten Unterstützung im Entwicklungsprozess profitieren.<br />
Der Automobilzulieferer Denso und der Elektronikkonzern Panasonic beispielsweise arbeiten mit der<br />
On-Demand-Fertigungsplattform meviy von Misumi.<br />
Stephan Stammberger, Geschäftsführer, Misumi Europa<br />
Im Produktionszentrum von Panasonic,<br />
Japan, wird seit einigen Jahren<br />
mit der On-Demand-Fertigungsplattform<br />
meviy von Misumi gearbeitet.<br />
Wenn die Konstrukteure von Panasonic<br />
die 3D-CAD-Dateien ihrer Bauteile auf<br />
die kostenfreie Online-Plattform hochladen,<br />
erhalten sie innerhalb von Sekunden<br />
ein Angebot inklusive Lieferzeiten.<br />
Dies führt nach Angaben der Verantwortlichen<br />
von Panasonic dazu, dass die<br />
Fehlerquote gesunken ist und sich sowohl<br />
die Genauigkeit als auch die Geschwindigkeit<br />
der Fertigung verbessert<br />
haben.<br />
Zuvor erfolgte die Bestellung maßgefertigter<br />
Bauteile auf Basis der Übertragung<br />
von 3D- auf 2D-Fertigungszeichnungen.<br />
Im Zuge dessen war es durchaus<br />
nicht ungewöhnlich, dass Zeichnungen<br />
überarbeitet werden mussten.<br />
Grund waren meist manuelle Fehler, wie<br />
zum Beispiel fehlende Maßangaben.<br />
Dies verursachte mitunter einen erheblichen<br />
Zeitaufwand, denn selbst kleinere<br />
Baugruppen können aus bis zu 50 Einzelteilen<br />
bestehen. Im Schnitt dauerte es<br />
etwa zwei Tage, bis sämtliche Bauteilzeichnungen<br />
eines solchen Projekts nach<br />
Abschluss der 3D-<strong>Konstruktion</strong> endgültig<br />
fertiggestellt waren.<br />
Mithilfe der On-Demand-Fertigungsplattform<br />
geht es deutlich schneller: Obwohl<br />
Panasonic lediglich die Hälfte seiner<br />
Komponenten mittels der Plattform<br />
meviy produziert, ließ sich das Arbeitsaufkommen<br />
um einen ganzen Tag reduzieren.<br />
Maßgebliche Unterstützung<br />
des Entwicklungsprozesses<br />
Ein effizienterer Beschaffungsprozess<br />
und mehr Flexibilität bei der Auswahl<br />
von Materialien – die Vorteile einer Lösung<br />
wie meviy liegen auf der Hand und<br />
sind vielfältig. Seit etwa zehn Jahren<br />
nimmt daher die Zahl an Fertigungsportalen<br />
entsprechend zu, obgleich die<br />
meisten Anbieter reine Plattformunternehmen<br />
sind – im Gegensatz zum japanischen<br />
Unternehmen Misumi, das<br />
selbst auch Hersteller und Lieferant von<br />
Industriekomponenten ist.<br />
Schade ist aber, dass die digitalen On-<br />
Demand-Lösungen in Deutschland in der<br />
Regel nur als „Beschaffungsplattform“<br />
bekannt sind. Somit steht nämlich ein<br />
wichtiger Effekt – anders als in Japan –<br />
weniger im Fokus der öffentlichen<br />
Wahrnehmung: On-Demand-Fertigungsplattformen<br />
wie meviy können<br />
Konstrukteure der Fertigungsindustrie<br />
maßgeblich im <strong>Konstruktion</strong>sprozess<br />
unterstützen.<br />
Mehr Zeit für<br />
Innovation und Kreativität<br />
Dabei deckt die automatisierte Unterstützung<br />
den gesamten Fertigungsprozess<br />
ab – vom Entwurf über die Beschaffung<br />
bis hin zur Lieferung. Und die intelligenten<br />
Features von meviy haben<br />
durchaus das Potential, den kreativen<br />
Prozess des Entwurfs auf verschiedene<br />
Weise zu begleiten:<br />
• Zum einen aufgrund des erheblichen<br />
Arbeitsaufwandes, den die Konstrukteure<br />
sparen. So bleibt mehr Zeit für<br />
Innovation und Kreativität.<br />
• Zum anderen kann der Konstrukteur<br />
die 3D-Zeichnungen nicht nur einfach<br />
auf die meviy-Plattform hochladen, er<br />
kann auch einige Spezifikationen<br />
direkt dort bearbeiten.<br />
Sprich: Er kann in der 3D-Ansicht weitere<br />
Anpassungen vornehmen, zum Beispiel<br />
Toleranzen und Gravuren hinzufügen<br />
oder den Bohrungstyp ändern. Die<br />
KI-basierte Software errechnet dann jeweils<br />
in Sekundenschnelle die neuen<br />
Produktionskosten und Lieferzeiten.<br />
Daneben signalisiert die On-Demand-<br />
Fertigungsplattform, wenn ein hochgeladenes<br />
Bauteil technisch nicht über die<br />
Plattform hergestellt werden kann. Sie<br />
informiert, dass es einen Fehler gibt, erläutert,<br />
was genau nicht funktioniert<br />
und in einigen Fällen sogar, wie sich der<br />
Fehler beheben lässt. meviy wird deshalb<br />
gerne zu Schulungszwecken eingesetzt.<br />
Verbesserungsvorschläge per<br />
künstlicher Intelligenz (KI)<br />
Auch bei Panasonic werden genau diese<br />
Eigenschaften geschätzt. Weil jetzt<br />
mehr Zeit für Kreativität bleibt, hat sich<br />
die Qualität der Entwürfe deutlich verbessert.<br />
Die Tatsache, dass meviy über<br />
verbesserungswürdige Bereiche von<br />
Zeichnungen informiert, hat ein Stück<br />
weit das Know-how der Konstrukteure<br />
erweitert. Daneben befanden die dortigen<br />
Entscheider, dass die Benutzeroberfläche<br />
der Plattform gut durchdacht und<br />
intuitiv zu bedienen ist.<br />
30 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Misumi hat kürzlich das Angebot der 3D-Fertigungsplattform meviy erweitert und bietet<br />
nun auch Drehteile on demand an. Hier zu sehen ist eine Welle für den Maschinenbau<br />
mit fünf unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen.<br />
Zeit gespart beim<br />
Entwurf von Prototypen<br />
Die Erfahrungen des japanischen Automobilzulieferers<br />
Denso sind ähnlich positiv:<br />
meviy wird vor allem für Entwürfe<br />
von Prototypen genutzt. Vor dem Einsatz<br />
der On-Demand-Beschaffungsplattform<br />
war es üblich, dass der Konstrukteur zunächst<br />
eine 2D-Zeichnung erstellte. Dazu<br />
benötigte er schon bei einfachen Formen<br />
zirka eine bis zwei Stunden. Bei<br />
komplexen Aufgaben erstreckte sich die<br />
Arbeitszeit auf zwei bis drei Tage. Dann<br />
erst erfolgte die Angebotsanfrage direkt<br />
beim Zulieferer.<br />
Nicht selten mussten die Konstrukteure<br />
jedoch nach ein bis zwei Wochen Wartezeit<br />
erfahren, dass sich der Entwurf<br />
technisch nicht umsetzen ließ. Es mussten<br />
Änderungen vorgenommen und eine<br />
weitere Abstimmung eingeleitet werden.<br />
Weitere wertvolle Zeit ging verloren. Um<br />
eine kleine Vorrichtung zu produzieren,<br />
dauerte es auf diese Weise etwa zwei,<br />
bei größeren Vorrichtungen bis zu drei<br />
Monate.<br />
Mit meviy dagegen lässt sich eine kleine<br />
Vorrichtung in etwa drei Wochen, eine<br />
größere in etwa anderthalb Monaten<br />
herstellen. Weil sich der Entwicklungszyklus<br />
erheblich beschleunigt hat, gibt<br />
es mehr Freiraum für detaillierte Arbeiten<br />
während der Entwurfsphase.<br />
Fazit<br />
Bild: Misumi<br />
Noch setzen viele Industrieunternehmen<br />
überwiegend auf den traditionellen Entwicklungs-<br />
und Beschaffungsprozess inklusive<br />
der Beauftragung von Zulieferern<br />
und den dazugehörigen Schritten: Es<br />
werden Zeichnungen angefertigt, danach<br />
wird sich per E-Mail und Telefon<br />
ausgetauscht, was sich – wenn Anpassungen<br />
vorgenommen werden müssen –<br />
über Tage oder sogar Wochen hinziehen<br />
kann.<br />
Doch in den vergangenen Jahren und<br />
mit dem wachsenden Angebot an On-<br />
Demand-Fertigungsplattformen findet<br />
ein Umdenken statt. Höhere Effizienz<br />
sowie Zeit- und Kostenersparnis sind<br />
hier ausschlaggebend. Gleichzeitig<br />
wächst das Bewusstsein dafür, dass sich<br />
mit Online-Plattformen nicht nur Geld<br />
sparen, sondern auch die Innovationskraft<br />
stärken lässt – indem Konstrukteure<br />
mehr Zeit für Kreativität erhalten. Das<br />
wirkt sich auch positiv auf die Wettbewerbsfähigkeit<br />
von Unternehmen aus,<br />
die meviy nutzen.<br />
(eve)<br />
www.misumi-europe.com<br />
INFO<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 31
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
KI im Engineering und der Produktion<br />
„KI im R&D-Prozess bis hin<br />
zu Smart Products as a Service nutzen“<br />
Schaeffler nutzt KI im eigenen Engineering und bietet auch kundenseitig Engineering Tools<br />
beziehungsweise Simulationstools an, die auf künstliche Intelligenz basieren. Die Details, gerade zum<br />
Nutzen, erläutern Patrick Mirring, Vice President R&D Analysis Tools & Methods bei Schaeffler sowie<br />
Daniel Merk, Senior Expert Validation Bearings & Industrial Solutions bei Schaeffler.<br />
Nico Schröder, Korrespondent <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation, Augsburg<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche<br />
Rolle spielt KI/AI im Engineering<br />
bei Schaeffler?<br />
Patrick Mirring: Bei uns werden<br />
beispielsweise physikalische<br />
Methoden entwickelt. Diese<br />
Berechnungen sind teilweise<br />
sehr zeitintensiv. Deshalb geht<br />
man unter anderem dazu über,<br />
Tausende oder Zehntausende Rechnungen<br />
basierend auf physikalischen<br />
Methoden durchzuführen und daraus<br />
mithilfe von Machine-Learning Ersatzmodelle<br />
zu entwickeln, die dann deutlich<br />
performanter bezüglich der Geschwindigkeit<br />
sind. Das wird in Engineering Tools<br />
implementiert.<br />
Daniel Merk: Letztendlich unterstützt<br />
dies unser Closed Loop Engineering. Von<br />
der chronologischen Abfolge her kann<br />
man sich die Zusammenhänge so vorstellen,<br />
dass sich aus der Validierung – also<br />
Vordergründig aus physikalischen Versuchen<br />
mit Wälzlagern und Systemen – jene<br />
Vielfalt an unterschiedlichen Daten, beispielsweise<br />
in Form von Prüfstandsmessdaten<br />
oder geometrischen Oberflächenmessungen,<br />
ergeben. Diese stellen wiederum<br />
wertvollen Input für die Simulationstools<br />
dar und optimieren sie nachhaltig.<br />
Weitergedacht nimmt die in der R&D entstehende<br />
digitale Plattform die gesamte<br />
Thematik „KI in der Produktion“ mit – zum<br />
Beispiel insofern, als die Wälzlager, die wir<br />
auf den Prüfstand nehmen, bereits als di-<br />
gitaler Zwilling dort „ankommen”. Der Anwender<br />
der Simulationstools ist wahlweise<br />
der Anwendungsingenieur oder auch<br />
der Endkunde, womit wir wieder beim<br />
Thema sind, KI mehr und mehr ganzheitlich<br />
im gesamten R&D-Prozess bis hin zu<br />
Smart Products as a Service zu nutzen.<br />
Hier sehen wir fließende Übergänge.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie ist<br />
der Workflow? Wie nutzen Sie Kundendaten?<br />
Wie geschlossen ist das Ganze<br />
und wie sicher ist das für die Kunden?<br />
Bild: Schaeffler<br />
»Worauf KI und Machine<br />
Learning einzahlen,<br />
sind gerade Aspekte<br />
der Effizienz -<br />
steigerung und des<br />
Time-to-Market.«<br />
Patrick Mirring, Vice President<br />
R&D Analysis Tools & Methods bei Schaeffler<br />
Mirring: Es gibt Bereiche, wo wir sehr<br />
weit sind. Das angesprochene Closed<br />
Loop Engineering ist im Windbereich<br />
stark verbreitet. Wir stellen beispielsweise<br />
unsere physikalischen Methoden und<br />
unser Knowhow in der Cloud zur Verfügung.<br />
Der Kunde hat dann die Möglichkeit,<br />
diese zu nutzen. Der Kunde bekommt<br />
aber die volle Funktionalität, den vollen<br />
Leistungsumfang – und kann unser Angebot<br />
unabhängig von uns nutzen. Das finale<br />
Freigabe-Review wird wieder seitens<br />
Schaeffler realisiert. Unseren Kunden<br />
stellen wir eine Plattform zur Verfügung,<br />
innerhalb derer das Knowhow von Schaeffler<br />
nutzbar ist, ohne aber, dass<br />
Knowhow abfließen fließen kann. Bei uns<br />
läuft das unter dem Begriff High Volume<br />
Computation (HVC). In der Vergangenheit<br />
war es so, dass Anfragen an unsere<br />
Anwendungstechniker gerichtet worden<br />
sind, diese die Berechnung durchführten<br />
und das Ergebnis zurücklieferten. Jetzt ist<br />
es so, dass der Kunde ein Modell hochladen<br />
kann – und zwar entweder mit unserer<br />
bestehenden Software oder über entsprechende<br />
Schnittstellen mit seiner<br />
alternativen Software. Damit haben Kun-<br />
32 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
den eine Funktionalität und vollen<br />
Zugriff, um Berechnungen eigeninitiativ<br />
durchzuführen. Der Kunde bekommt vorläufige<br />
Berichte, sogenannte Preliminary<br />
Reports, in geforderter Menge. Wir wissen<br />
gleichzeitig, was der Kunde tut, und stellen<br />
sicher, dass es mit unserem Knowhow<br />
stattfindet, sodass wir die erzielten<br />
Ergebnisse einschätzen beziehungsweise<br />
bewerten können und auch sicher sind,<br />
dass sie validiert und verifiziert sind. Dies<br />
können wir mit der notwendigen Sicherheit<br />
tun, da die Kunden schließlich die<br />
gleichen Engineering Tools nutzen, die<br />
auch Schaeffler intern verwendet.<br />
Merk: Unsere Engineering Tools sind wiederum<br />
mit validen Daten untermauert. An<br />
der Stelle hilft uns KI in einer weiteren<br />
Variante, nämlich dahingehend, dass wir<br />
diese extreme Vielfalt an verschiedenen<br />
Datei-Formaten, die weltweit in unseren<br />
Testfeldern tagtäglich erzeugt werden,<br />
KI-gestützt so harmonisieren, dass diese<br />
sowohl lesbar als auch vergleichbar sind<br />
und wieder gut von den Simulationstools,<br />
die wir intern und extern anbieten, eingelesen<br />
und verarbeitet werden können.<br />
Vereinfacht ausgedrückt, stellen wir<br />
somit sicher, dass unsere Engineering<br />
Tools die benötigten Daten stets in der<br />
geforderten Menge, Schnelligkeit und<br />
Qualität erhalten.<br />
Umfangreiche Wälzlagervalidierung<br />
– wie<br />
hier an FE8-Prüfständen<br />
– ist das Rückgrat<br />
für performante Simulationsmodelle.<br />
Jahrzehntelang<br />
generiertes<br />
Wissen wird nun mittels<br />
KI und ML vollumfänglich<br />
nutzbar.<br />
Bild: Schaeffler<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche<br />
datenbasierten Services und Produktvorteile<br />
ergeben sich?<br />
Mirring: Mit Data as a Service werden<br />
dem Kunden tatsächlich Produktdaten,<br />
die über die klassischen Katalogdaten<br />
hinausgehen, für seine weitere Nutzung<br />
zugänglich gemacht. Teilweise ist eben<br />
der Wunsch vorhanden, eine mikroskopische<br />
Beschreibung der Produkte wie<br />
Oberflächenrauheit oder Laufbahnrundheit<br />
zu bekommen. Von Fall zu Fall wird<br />
natürlich entschieden, welche Daten weitergegeben<br />
werden. Für ein besseres Systemverständnis<br />
ist es jedenfalls notwendig,<br />
derartige Daten zu haben. Und diese<br />
Daten stellen wir je nach Fall entgeltlich<br />
oder unentgeltlich zur Verfügung.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />
kommen Sie von KI im Engineering auch<br />
zu Smart Products?<br />
Merk: Unsere Entwicklung und das Angebot<br />
smarter Produkte und Services wird<br />
im Unternehmensbereich der Lifetime Solutions<br />
verantwortet. Das umfasst beispielsweise<br />
innovative Sensoren wie<br />
Schaeffler Optime, die dahingehend<br />
smart agieren, dass sie einfach von unseren<br />
Kunden adaptiert, bei Bedarf mit<br />
intelligenten Nachschmiersystemen verknüpft<br />
und in einer gemeinsamen App in<br />
einer User Experience gesteuert werden<br />
können. Die Algorithmen, die hinter diesen<br />
Sensoren stecken, werden durch valide<br />
Daten und durch KI-gestützte Auswertungen<br />
on the Fly, also während des laufenden<br />
Prüfstandsbetriebs, immer intelligenter.<br />
Die in der Validierung verbauten<br />
Optime-Sensoren nutzen dabei ein sehr<br />
breites Spektrum an perfekt dokumentierten<br />
Maschinendaten, um deren Algorithmen<br />
immer weiter zu verfeinern.<br />
Damit haben wir ein verkaufsfähiges Produkt<br />
aus dem Engineering-Prozess heraus<br />
unterstützt und gestaltet.<br />
Bild: Schaeffler<br />
Machine-Learning-gestützte Datenklassifizierung und -harmonisierung eröffnet gänzlich neue<br />
Möglichkeiten bezüglich Geschwindigkeit und Qualität der Simulations-Modellbildung.<br />
Mirring: Als Software-Programm hat<br />
Schaeffler Bearinx zur Berechnung von<br />
Wälzlagern in Wellensystemen und von<br />
Linearführungssystemen geschaffen. Mit<br />
dem Programm ermöglichen wir die<br />
detaillierte Analyse von Wälzlagern an<br />
Ort und Stelle im Wellensystem. Die<br />
gesamte Berechnung erfolgt dabei in<br />
einem durchgängigen Berechnungsmodell<br />
– vom gesamten System bis hin zum<br />
einzelnen Wälzkontakt. Die Bearinx<br />
Simulation Suite gibt es in verschiedenen<br />
Abstufungen – und zwar als Bearinxonline<br />
Module für Kunden, Vertriebspartner<br />
& Hochschulen mit Nutzungsvertrag,<br />
als Bearinx-online Easy-Module für<br />
Jedermann und frei verfügbar sowie als<br />
Bearinx VIP, das in erster Linie für Entwicklungspartner<br />
gedacht ist.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 33
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche<br />
Marktvorteile können sich Anwender<br />
verschaffen?<br />
Mirring: Worauf KI und Machine<br />
Learning einzahlen, sind gerade Aspekte<br />
der Effizienzsteigerung und des<br />
Time-to-Market. Es macht einfach den<br />
Unterschied, in der Lage zu sein, innerhalb<br />
von zwei Wochen eine komplette<br />
Auslegung durchzuführen , während ein<br />
Wettbewerber vielleicht ein bis zwei Monate<br />
braucht. Es geht uns eben<br />
darum, Entwicklungszyklen im<br />
Engineering bestmöglich zu unterstützen.<br />
Mit unseren Engineering<br />
Tools wollen wir uns<br />
zudem in den Entwicklungsprozess<br />
unserer Kunden integrieren.<br />
Das heißt, der Kunde kann<br />
am Ende des Tages Entwicklungsprozesse<br />
mit deutlich weniger<br />
Personal unterstützen,<br />
wenn er mit Schaeffler<br />
zusammenarbeitet. Das ist ein<br />
deutlicher Marktvorteil, unabhängig vom<br />
Produkt selbst. Im Windbereich wird das<br />
extensiv praktiziert und stellt tatsächlich<br />
ein Alleinstellungsmerkmal dar.<br />
Bild: Schaeffler<br />
»Das reine System verständnis wird<br />
nun um eine ganzheitlich verknüpfte,<br />
digitale Systemlandschaft ergänzt:<br />
Das nächste Level des Closed Loop<br />
Engineerings.«<br />
Daniel Merk, Senior Expert Valididation Bearings<br />
& Industrial Solutions bei Schaeffler<br />
Merk: Wir machen den Unterschied in der<br />
Engineering-Power, die wir haben. Durch<br />
langjährige Erfahrung und umfangreiche<br />
Produktvalidierung haben wir bereits ein<br />
tiefes Produkt- und Systemverständnis<br />
erlangt. Mittels KI und über unser digitales<br />
Plattformdenken heben wir das Ganze<br />
jetzt auf die nächste Ebene. Das reine<br />
Systemverständnis wird nun um eine<br />
ganzheitlich verknüpfte digitale Systemlandschaft<br />
ergänzt, die nicht nur eine<br />
vollumfängliche Datenbereitstellung,<br />
sondern auch eine KI-gestützte Datenanalyse<br />
bis hin zu Designoptimierungen<br />
ermöglicht. Diese Kombination ist unser<br />
klares Differenzierungsmerkmal, das wir<br />
gegenüber Wettbewerbern haben. Wir<br />
schöpfen all das Wissen der Vergangenheit,<br />
sowie des tagtäglich Erzeugten,<br />
unter anderem mittels KI aus und machen<br />
es intern sowie für Kunden zugänglich,<br />
um den Wertbeitrag signifikant zu steigern.<br />
Anders gesagt: Wir schöpfen all das<br />
Wissen aus Berechnungen und Versuchen<br />
voll aus, unabhängig vom originären Versuchsziel<br />
eines Einzelversuchs. Konkret<br />
bedeutet das, dass in der Vergangenheit<br />
ein Kunde A einen Versuch mit einem<br />
spezifischen Thema beauftragt hatte,<br />
wobei eine entsprechend spezifische<br />
Antwort dabei herauskam. Durch den<br />
datenbasierten Ansatz heute, der mit<br />
dem Wissen kombiniert werden kann,<br />
kann aus diesem Versuch praktisch alles<br />
extrahiert werden, was dieser Versuch<br />
aus Sicht der erhobenen Messdaten<br />
hergibt. Somit kann auch Kunde B,C,D<br />
oder E vom Versuch mit teils<br />
abweichenden Fragestellungen<br />
profitieren, wo früher nur Kunde<br />
A profitiert hat. Das ist das<br />
Entscheidende, was dafür<br />
sorgt, dass wir nicht nur in die<br />
Zukunft gerichtet Wissen generieren,<br />
was perfekt zugänglich<br />
ist, sondern auf einmal besonders<br />
von unserem historischen<br />
Wissensschatz profitieren<br />
können. Das heißt, auch<br />
dieses historische Wissen können<br />
wir nun zugänglich machen. Das wiederum<br />
stellt ein maßgebliches Alleinstellungsmerkmal<br />
dar, weil wir stets auf<br />
umfangreiche Versuchs- und Validierungsaktivitäten<br />
gesetzt haben. Dieses<br />
Investment zahlt sich nun durch zunehmendes,<br />
digitales Plattformdenken und<br />
der sinnvollen Nutzung von KI aus.<br />
Dadurch ergibt sich nun das Potential, die<br />
Qualität in der Entwicklung deutlich zu<br />
verbessern, Aufwände deutlich zu verringern,<br />
und unseren Kunden somit in allen<br />
Facetten einen Mehrwert zu liefern.<br />
www.schaeffler.de<br />
Der Einsatz von KI und<br />
ML im Rahmen der<br />
Entwicklung sorgt<br />
auch für immer präzisere<br />
Algorithmen in<br />
Smart Products von<br />
Schaeffler Lifetime<br />
Solutions, wie hier am<br />
Beispiel der Optime-<br />
Sensoren.<br />
INFO<br />
Details zum Industrie-<br />
Produktportfolio von<br />
Schaeffler<br />
Bild: Schaeffler<br />
koninfo.de/nUmFK<br />
34 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Nachhaltigkeit und Engineeringaufgaben<br />
„In besonderer<br />
Gestaltungsverantwortung“<br />
IM INTERVIEW<br />
Prof. Dr. Markus Glück vertritt<br />
das Lehrgebiet „Automatisierung<br />
und Robotik“ an der Hochschule<br />
Aalen. Bis 2021 war er<br />
Chief Innovation Officer<br />
bei Schunk.<br />
Über Nachhaltigkeit und über den Erfolg von Produkten und Entwicklungen<br />
entscheiden heutige Ingenieur*innen innerhalb ihrer herausfordernden Engineeringaufgaben.<br />
Diese können zu mehr Klimaschutz beitragen, indem unter anderem der<br />
CO 2-Fußabdruck eines Produktes verringert wird. Details und die damit verbundenen „höchstattraktiven<br />
Aufgabenstellungen“ von Ingenieur*innen erläutert Prof. Markus Glück von der Hochschule Aalen.<br />
Bild: HS Aalen<br />
Prof. Markus Glück im<br />
Dialog mit Studierenden<br />
des Lehrgebiets<br />
„Automatisierung und<br />
Robotik“ an der Hochschule<br />
Aalen.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Herr<br />
Prof. Glück, Sie vertreten das Lehrgebiet<br />
Robotik und Automation im Studienbereich<br />
Mechatronik der Hochschule<br />
Aalen. Was treibt Sie dabei gerade um?<br />
Glück: Zunächst bewegt mich der sich<br />
beschleunigende und bedrohliche Temperaturanstieg<br />
sowie die damit einhergehende<br />
Veränderung des Weltklimas. Die<br />
Auswirkungen sind schon spürbar und sie<br />
sind nicht mehr nur auf entfernte Lebensräume<br />
in Wüstenzonen oder im Umfeld<br />
»Nachhaltigkeit<br />
entscheidet heute bereits<br />
über den Erfolg von<br />
Produkten und<br />
Entwicklungsvorhaben.«<br />
der Regenwälder beschränkt. Es beschäftigen<br />
mich aber auch die digitale Transformation,<br />
digitale Zwillinge, Roboter und<br />
die Weiterentwicklung der künstlichen<br />
Intelligenz (KI). Generell ermöglicht uns<br />
der rasante technologische Wandel aktuell<br />
besondere Gestaltungsmöglichkeiten,<br />
die wir bisher nicht oder nur in begrenztem<br />
Leistungsvermögen hatten. Wir müssen<br />
diese nur beherrschen und einsetzen.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welchen<br />
Einfluss haben Ingenieurinnen und<br />
Ingenieure?<br />
Glück: Ingenieurinnen und Ingenieure<br />
entwickeln heute smarte Produkte und<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 35
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Dienstleistungen sowie leistungsfähige<br />
Produktionsanlagen und neue Technologien.<br />
Sie setzen zum Beispiel Roboter ein,<br />
um die Menschen zu entlasten. Sie entwickeln<br />
Elektroautos, die autonom und klimaschonend<br />
fahren. Sie beeinflussen<br />
durch ihre <strong>Konstruktion</strong>en und ihre Materialauswahl<br />
unmittelbar den Energie- und<br />
Ressourceneinsatz sowie den ökologischen<br />
Fußabdruck ihrer Produkte. Sie<br />
eröffnen Recyclingmöglichkeiten und<br />
ermöglichen mit kreislauffähigen Produkten<br />
den Schutz der Umwelt. Und sie leisten<br />
einen wichtigen Beitrag zur Kundenzufriedenheit,<br />
zur Wettbewerbsstärke und<br />
damit zum dauerhaften Erfolg von Unternehmen.<br />
Auch die ökonomische Seite der<br />
Medaille dürfen wir keineswegs vergessen.<br />
Schließlich gilt es auch, die Wettbewerbsfähigkeit<br />
unserer Unternehmen in<br />
einem global herausfordernden Umfeld zu<br />
sichern.<br />
Wir sind fest davon überzeugt, dass die<br />
Generation von morgen das Recht auf<br />
eine lebenswerte Welt besitzt – auf ein<br />
stabiles Klima, eine nachhaltige Ressourcennutzung,<br />
gesunde Lebensbedingungen,<br />
sichere Arbeitsplätze, ein faires Miteinander<br />
und soziale Stabilität. Diese<br />
lebenswerte Welt muss heute aktiv und<br />
sinnvoll gestaltet werden. Wir müssen<br />
jetzt Gestaltungsverantwortung übernehmen.<br />
Nachhaltigkeit entscheidet heute<br />
bereits über den Erfolg von Produkten<br />
und Entwicklungsvorhaben. Nicht mehr<br />
der günstigste Preis und die schnellsten<br />
Taktzeiten zählen in der Automatisierungstechnik<br />
und sind für Kunden kaufentscheidend,<br />
sondern der ökologische<br />
Fußabdruck und eine möglichst klimaneutrale<br />
Fertigung, die Ökobilanz.<br />
Bild: HS Aalen<br />
Prof. Markus Glück koordiniert das neue Studienangebot<br />
„Robotik“ der Hochschule Aalen.<br />
und den Maschineneinsatz steuert, wie<br />
man Traglasten optimiert und Überspezifikation<br />
vermeidet. Schon beim Design<br />
eines Produkts muss es das Ziel sein, Rohstoffe<br />
einzusparen. Beispielsweise sollten<br />
Maschinen, Anlagen und Geräte modular<br />
aufgebaut sein, sodass man Einzelteile<br />
herausnehmen und sie ersetzen kann.<br />
Eine klassische Ingenieuraufgabe, für die<br />
wir in der Mechatronik und im Systems<br />
Engineering geradezu prädestiniert sind!<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Müssen<br />
Ingenieur*innen umdenken, wenn man<br />
Ihr Plädoyer für ein ganzheitliches und<br />
nachhaltig ausgerichtetes Systems<br />
Engineering korrekt interpretiert?<br />
Glück: Ja, sicher. Ingenieurinnen und<br />
Ingenieure sind sogar in der Pflicht, ganz<br />
neu über Systeme, Produkte, unseren Ressourceneinsatz<br />
und die nötigen Fertigungsverfahren<br />
nachzudenken. Über<br />
Zusammenhänge, Ursachen und deren<br />
Wirkung, insbesondere während frühen<br />
Phasen der Produktentwicklung. Auch das<br />
Produktdesign muss revolutioniert werden,<br />
schließlich entscheiden Ingenieure<br />
und Ingenieurinnen im Rahmen ihrer<br />
<strong>Konstruktion</strong>s- und Entwicklungsarbeiten<br />
über den Materialverbrauch, Transportwege<br />
und die Ökobilanz der Produkte, die<br />
sie entwerfen. Ein bewusster Ressourceneinsatz<br />
und das ambitionierte Vorantreiben<br />
der Kreislaufwirtschaft über ein<br />
„Design for Circularity“ dulden auch keinen<br />
Aufschub mehr. Diese Kompetenz<br />
muss pionierhaft erobert, beherrscht und<br />
schnellstmöglich ausgestaltet werden.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Und<br />
was bedeutet das für Ihre Tätigkeit?<br />
Glück: Wir fördern Kreativität, Interna-<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Worauf<br />
kommt es an? Was sind die spannenden<br />
oder „höchstattraktiven Aufgabenstellungen“<br />
– wie Sie es nennen?<br />
Glück: Klimaschutz und Klimaneutralität<br />
sind stark verknüpft mit Prozessverständnis:<br />
wie zum Beispiel thermische Prozesse<br />
ressourceneffizient geführt werden, welche<br />
Materialien eingesetzt werden und<br />
wie man das Gewicht der Komponenten<br />
reduziert, wie man Bewegungsabläufe<br />
Aktuelle Aufgabenstellungen von Ingenieur*innen liegen unter anderem im Bereich der Mensch-<br />
Roboter-Kooperation.<br />
Bild: HS Aalen<br />
36 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
tionalität und die Entfaltung persönlicher<br />
Potentiale im Rahmen der projektbasierten<br />
Lehre und der anwendungsorientierten<br />
Forschung.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />
sieht das Studienangebot aus?<br />
Glück: Auf dem Lehrplan unserer neuen<br />
Studienangebote Nachhaltigkeitstechnologien,<br />
Robotik und Medizintechnik sowie<br />
im weiterhin angebotenen Mechatronik-<br />
Curriculum stehen ganz bewusst neben<br />
einer durchgängigen, neu gestalteten<br />
Themenachse zur digitalen Transformation<br />
zum Beispiel neue Themen der Energiegewinnung<br />
aus erneuerbaren Energien,<br />
der Energieumwandlung und -speicherung,<br />
eine Auseinandersetzung mit kreislauffähigen<br />
Werkstoffen und nachhaltiger<br />
Produktentwicklungstechnik, aber<br />
auch die Beherrschung ökonomischer<br />
Zusammenhänge rund um das Thema<br />
Ökobilanzierung.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Ist also<br />
ein nachhaltig ausgerichtetes Systems<br />
Engineering, das Sie propagieren, eine<br />
Schlüsselkompetenz, die es in sich hat?<br />
Glück: Gewiss. Ein modernes, ganzheitliches<br />
und nachhaltig ausgerichtetes Systems<br />
Engineering ist eine am Arbeitsmarkt<br />
äußerst gefragte Schlüsselkompetenz<br />
und ein wesentlicher Erfolgsfaktor<br />
für unseren künftigen unternehmerischen<br />
Erfolg. In unserem industrialisierten Land<br />
mit hoher technischer Innovationskraft<br />
müssen wir dafür Sorge tragen, dass<br />
unser CO 2-Fußabdruck gering ausfällt.<br />
Nur dies wird die Auswirkungen des Klimawandels<br />
beschränken und uns eine<br />
Marktführerschaft in einer unabdingbaren<br />
grünen Transformation hin zu mehr<br />
Nachhaltigkeit eröffnen. Um unsere weltweite<br />
Wettbewerbsfähigkeit zu stärken,<br />
sind vor allem Ingenieure und Ingenieurinnen<br />
gefragt, die in der Gestaltungsverantwortung<br />
für mehr Umwelt- und Klimaschutz<br />
sowie für die Weiterentwicklung<br />
unserer Geschäftsmodelle und den<br />
Erhalt ihrer Profitabilität ihren Auftrag,<br />
Zukunft und den Sinn ihrer Arbeit sehen<br />
und leben.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />
sehen Sie das Thema disruptive Innovation?<br />
Und haben Sie einige Tipps dazu?<br />
Glück: Disruptive Innovationen, so sehr<br />
man sich diese wünscht, lassen sich selten<br />
über Regelprozesse erarbeiten. Für<br />
außerordentlich gute Einfälle braucht es<br />
Denkpausen, kreative Freiräume und das<br />
Glück des Tüchtigen. Selbstverständlich<br />
aber dürfen in unternehmerischer Verantwortung<br />
Handelnde die Suche nach disruptiven<br />
Ansätzen nicht komplett dem<br />
Zufall überlassen. Ein paar Tipps:<br />
• Führen Sie Ihre erfahrensten und unsere<br />
kreativsten Mitarbeiter ganz gezielt<br />
in Innovationsworkshops zusammen.<br />
• Wagen Sie ganz neue Dinge in einem<br />
eigens hierfür abgetrennten Unternehmensbereich.<br />
Das bietet ihnen die einzigartige<br />
Chance, in einem guten Mix<br />
die Vorteile einer Start-up-Kultur mit<br />
den Erfahrungen ihrer Mitarbeiter<br />
zusammenzuführen.<br />
• Binden Sie außerdem Ihre relevanten<br />
Kunden, Technologiepartner, Lieferanten,<br />
renommierte Forschungsinstitute<br />
und Partnerunternehmen in Ihre Innovationsarbeit<br />
ein.<br />
• Ermuntern Sie ganz gezielt zum Querdenken,<br />
ohne dabei die Bodenhaftung<br />
zu verlieren. Werkstatt- und Technologiegespräche<br />
über Firmengrenzen hinweg<br />
helfen dabei, Markttrends zu verstehen<br />
und daraus die Bedürfnisse der<br />
Kunden abzuleiten. In solchen Dialogrunden<br />
lässt sich das Innovationsgeschehen<br />
wunderbar themenbezogen<br />
stimulieren.<br />
(sc)<br />
www.hs-aalen.de<br />
INFO<br />
Das vollständige Interview<br />
lesen Sie online, unter:<br />
koninfo.de/IifzE<br />
KLEINER, SCHNELLER,<br />
SMARTER<br />
Ethernet Connectivity für die<br />
industrielle Transformation<br />
Ethernet übernimmt in immer mehr<br />
Bereichen den Job des universellen<br />
Kommunikationsprotokolls. Damit<br />
wird die Vision eines einheitlichen<br />
Protokollstandards für die Kommunikation<br />
von der Cloud bis an jeden<br />
Sensor möglich – damit wird das IIoT<br />
immer mehr Realität. Doch keine<br />
industrielle Transformation mit Ethernet<br />
ohne die passende Infrastruktur.<br />
www.HARTING.com/industrial-ethernet
Bild: NicoElNino/stock.adobe.com<br />
Die Zukunft der Produkt- und Produktionsentwicklung wird von einer Kombination aus Technologie, Nachhaltigkeit und Agilität geprägt sein. Unternehmen,<br />
die diese Trends nutzen, bleiben wettbewerbsfähig und schaffen innovative Lösungen für die Welt von morgen.<br />
Wie verändert die nächste Dekade die Produkt- und Produktionsentwicklung?<br />
Technologie, Nachhaltigkeit und Agilität<br />
als entscheidende Faktoren<br />
In der dynamischen Welt der Produkt- und Produktionsentwicklung ist kein Tag wie der andere.<br />
Die ständige Suche nach Innovation und Effizienz treibt Ingenieure und Entwickler dazu an, die<br />
Grenzen des Möglichen immer weiter zu verschieben. Mit einem visionären Blick in die Zukunft<br />
soll gezeigt werden, wie sich die Produkt- und Produktionsentwicklung in den kommenden zehn<br />
Jahren entwickeln wird und welche Innovationen diese (R)evolution maßgeblich voranbringen.<br />
Dr. Tobias Frank, Leiter Business Unit Automation Systems, und Sascha Klose, Leiter Operational Excellence,<br />
Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont<br />
Die Produkt- und Produktionsentwicklung wird<br />
sich in der nächsten Dekade erheblich verändern.<br />
Die folgenden Trends könnten die Art und Weise,<br />
wie sich diese Bereiche gestalten, revolutionieren:<br />
• Die additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt,<br />
ermöglicht es, komplexe Strukturen zu erstellen,<br />
die mit herkömmlichen Methoden nicht<br />
umsetzbar wären. Sie trägt dazu bei, die Herstellungskosten<br />
zu senken und die Produktionszeiten<br />
zu verkürzen. Darüber hinaus lassen sich Produkte<br />
zunehmend auf die individuellen Bedürfnisse und<br />
Vorlieben der Kunden zuschneiden.<br />
• Unternehmen werden die digitale Transformation<br />
nutzen, um die reale und die digitale Welt zu<br />
kombinieren. Zur schnellen Reaktion auf Marktanforderungen<br />
sowie zur Entwicklung innovativer<br />
38 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Die Zukunft des Engineerings « TRENDS<br />
Produkte werden Daten im gesamten Unternehmen<br />
gesammelt, verstanden und eingesetzt. Das<br />
geschieht zunächst als virtuelle Replik oder digitaler<br />
Zwilling, damit sich potentielle Probleme<br />
identifizieren lassen, bevor sie in physischer Form<br />
in der Anwendung auftreten.<br />
• Die künstliche Intelligenz (KI) wird eine stetig<br />
wichtigere Rolle in der Produktentwicklung spielen.<br />
Denn KI unterstützt Ingenieure und Entwickler<br />
dabei, Produkte schneller und effizienter zu<br />
entwickeln, indem sie beispielsweise Entwurfsprozesse<br />
automatisiert oder Vorhersagen über die<br />
Leistung eines Produkts trifft.<br />
Generative KI führt zu<br />
intelligenteren Fabriken<br />
Die Entwicklung der generativen KI hat bedeutende<br />
Errungenschaften gebracht, darunter die generative<br />
Bilderzeugung und große Sprachmodelle. Generative<br />
KI erlaubt es, visuelle Inhalte und Texte automatisch<br />
zu generieren. Dies demokratisiert den Zugang zur<br />
Technologie und fördert Innovation. Als Beispiel soll<br />
die Verwendung der generativen KI für die Softwareentwicklung<br />
beleuchtet werden. Sie wird nicht dazu<br />
genutzt, Entwickler zu ersetzen, sondern um deren<br />
Fähigkeiten zu erweitern und repetitive Aufgaben zu<br />
rationalisieren. Generative KI kann helfen, Software<br />
effizienter zu programmieren und bereitzustellen,<br />
weil sie beispielsweise bei der Codeerstellung, der<br />
Verbesserung der Dokumentation und der Erhöhung<br />
der Sicherheit unterstützt. Die Technologie ermöglicht<br />
zudem, dass Nicht-Informatiker ohne tiefgehende<br />
Programmierkenntnisse Entwicklungs- und<br />
Testaufgaben übernehmen können.<br />
Entwickler müssen jedoch lernen, mit der KI zu inter -<br />
agieren und sie so zu steuern, dass sie die gewünschten<br />
Ergebnisse liefert. Eine gute Dokumentation, regelmäßiges<br />
Feedback und Codereview sind entscheidend,<br />
um die KI effektiv einzusetzen und potentielle<br />
Risiken wie Sicherheitslücken oder ineffektive Prozesse<br />
zu vermeiden.<br />
Trends der vergangenen Dekade(n) – zum Beispiel die<br />
konsequente Integration der Produktionsentwicklung<br />
in die Entwicklungsabläufe der zugehörigen Produkte<br />
sowie die wachsende Digitalisierung der Fertigungsabläufe<br />
– setzen sich weiter fort. Hierzu haben digitale<br />
Tools, wie die virtuelle Planung von Montageabläufen<br />
und Materialflüssen, längst Einzug in den Arbeitsalltag<br />
der Produktionsentwickler gehalten.<br />
Schon heute wird künstliche Intelligenz auf vielfältige<br />
Weise in der Fertigung mit dem Ziel verwendet,<br />
Prozesse zu optimieren und die Effizienz zu steigern.<br />
KI automatisiert Herstellungsabläufe, damit sich<br />
Fehler minimieren und die Wirtschaftlichkeit erhöht.<br />
Sie trägt zur vorausschauenden Wartung<br />
von Maschinen bei, indem sie Anomalien<br />
erkennt und Ausfallzeiten verringert.<br />
Künstliche Intelligenz unterstützt innovative<br />
Designs und optimiert Bauteile für<br />
bessere Leistung und geringeren Mate -<br />
rialeinsatz. KI-basierte Modelle analysieren<br />
Produktionsdaten in Echtzeit, sodass<br />
sich Qualitätsmängel erkennen und verhindern<br />
lassen. Im Logistik- und Ressourcenmanagement<br />
werden die Lieferkette,<br />
Lagerhaltung und Ressourcenallokation<br />
durch generierte Algorithmen verbessert.<br />
Insgesamt wird KI die Fertigung grundlegend<br />
verändern und zu intelligenteren Fabriken<br />
führen.<br />
Konsequente Bewertung<br />
von Nachhaltigkeitsdimensionen<br />
Diese Trends flankieren nun sukzessive weitere Entwicklungen:<br />
Aus der globalen Notwendigkeit,<br />
CO 2 -Emmissionen in allen drei Perspektiven (Scope<br />
1–3) zu reduzieren, entstehen mehrere Anforderun-<br />
Zukunft. Gestalten.<br />
Per 3D-Druck lassen<br />
sich unter anderem individualisierte<br />
Produkte<br />
kurzfristig fertigen.<br />
Hier gibt es das<br />
Upgrade für<br />
dein Engineering<br />
Know-how!<br />
Vom kompakten Seminar bis zum umfangreichen<br />
Zertifikatslehrgang oder -kurs,<br />
vor Ort und online, bei uns findest du die<br />
Weiterbildung, die zu dir passt!<br />
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Bild: Phoenix Contact<br />
www.vdi-wissensforum.de/<br />
maschinenbau-zukunft-gestalten<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 39
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Der digitale Zwilling unterstützt bereits in der Entwicklungsphase bei der<br />
Identifizierung potentieller Probleme.<br />
Bild: Phoenix Contact<br />
Durchgängige Datenverfügbarkeit erschließt neue Optimierungspotentiale<br />
im Produktionsumfeld.<br />
Bild: Phoenix Contact<br />
gen an die Entwicklung von Produktionsabläufen.<br />
Zum einen besteht der Bedarf, nachhaltiges Produktdesign<br />
durch geeignete Fertigungsabläufe zu<br />
unterstützen. Hier entstehen durch die Nutzung neuartiger<br />
Materialien Herausforderungen etwa in formgebenden<br />
Prozessen. Zum anderen erfordert die<br />
Transformation hin zu einer zirkulären Wertschöpfungskette<br />
bereits in der frühen Entwicklung die Betrachtung<br />
des kompletten Produktlebenszyklus. An<br />
dieser Stelle sind insbesondere Strategien zur Wiederverwendung,<br />
Reparatur oder Verwertung der Produkte<br />
respektive Komponenten zu implementieren.<br />
Konzepte<br />
quantitativ vergleichen<br />
Herstellkosten lassen sich senken, wenn sie<br />
bereits ab der frühen Entwicklungsphase konsequent<br />
mitgedacht werden. Der Ansatz der<br />
Value-Balancing-Analyse liefert hier eine Methodik,<br />
die entstehenden Konzepte quantitativ<br />
zu vergleichen. Ziel der internationalen<br />
Initiative namhafter Industrieunternehmen ist<br />
die monetäre Bewertung von Nachhaltigkeitsdimensionen<br />
entsprechend des ESG-Ansatzes<br />
sowie deren Abbildung in der Unternehmensbilanz.<br />
Anhand ihrer Auswirkungen auf die Bilanz<br />
lassen sich somit Produktionskonzepte quantitativ<br />
einander gegenüberstellen.<br />
koninfo.de/swjlJ<br />
Zur Umsetzung dieser Anforderungen greift prinzipiell<br />
der gleiche Mechanismus, der auch für die Optimierung<br />
der Herstellkosten gilt: ein konsequentes<br />
Mitdenken der Produktionsprozesse ab der frühen<br />
Entwicklungsphase. Was fehlt, ist in vielen Fällen eine<br />
Methodik zur quantitativen Vergleichbarkeit der<br />
entstehenden Fertigungskonzepte beziehungsweise<br />
der damit verbundenen Investitionsentscheidungen.<br />
Hier kann die Value-Balancing-Analyse (siehe Infokasten)<br />
ein Ansatz sein. Ziel der internationalen Initiative<br />
namhafter Industrieunternehmen ist die monetäre<br />
Bewertung von Nachhaltigkeitsdimensionen<br />
entsprechend des ESG-Ansatzes sowie deren Abbildung<br />
in der Unternehmensbilanz. Anhand ihrer Auswirkungen<br />
auf die Bilanz lassen sich somit Produk -<br />
tionskonzepte quantitativ gegenüberstellen.<br />
Neue Bedrohungsszenarien<br />
im Umfeld der Cybersecurity<br />
Neben neuen Anforderungen aus dem Bereich der<br />
Nachhaltigkeit wird das Arbeitsumfeld der Produk -<br />
tionsentwicklung in den nächsten Jahren von zusätzlichen<br />
weitreichenden Einflüssen geprägt. Die voranschreitende<br />
Digitalisierung im Fertigungsumfeld<br />
bringt Chancen ebenso wie Risiken für produzierende<br />
Unternehmen mit sich:<br />
• Auf der einen Seite werden sowohl digitale Produkt-<br />
als auch Prozessdaten essenzielle Begleiter<br />
in der Wertschöpfungskette und erlauben eine zunehmende<br />
Dynamisierung der Herstellungsabläufe.<br />
Beispiele hierfür sind die Auslastungsoptimierung<br />
von Prozessen oder die Dynamisierung von<br />
Prüfungen mittels Lebenszyklus- und Prozessdaten<br />
der Produkte. Beide stellen wichtige Bausteine<br />
zur weiteren Effizienzsteigerung im Fertigungsumfeld<br />
dar und werden aufgrund der durchgängigen<br />
Datenverfügbarkeit sukzessive möglich.<br />
40 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
• Auf der Kehrseite ergeben sich durch die fortschreitende<br />
Vernetzung der Systeme neue Bedrohungsszenarien<br />
im Umfeld der Cybersecurity<br />
(siehe hierzu: BSI-Lagebericht zur IT-Sicherheit<br />
2023). Um diesen zu begegnen, sind zum Beispiel<br />
Anforderungen aus dem europäischen Cyber Resilience<br />
Act (CRA) im Produktionsumfeld zu implementieren.<br />
Speziell im Bereich der Elektronikfertigung<br />
führt dies zu einer zusätzlichen Dynamisierung<br />
der Prozesse, damit beispielsweise kurzfristig<br />
auf auftretende Sicherheitslücken in der Gerätesoftware<br />
reagiert werden kann. Im Kontext der<br />
Produktionsentwicklung bedeutet dies zunächst,<br />
die digitalen Abläufe als elementaren Bestandteil<br />
der Prozesskette mitzudenken und zu gestalten.<br />
Dazu bedarf es Hilfsmitteln zur Visualisierung der<br />
Datenströme entlang der Prozesse. Eine Einbindung<br />
in vorhandene VR/AR-Tools zur Fertigungsplanung<br />
wäre denkbar.<br />
Kontinuierliche Weiterbildung<br />
Viel entscheidender wird aber sein, bereits bei der<br />
Ausprägung derart dynamischer Abläufe die Menschen<br />
in der Produktion nicht aus dem Blick zu verlieren.<br />
Aufgrund der Dynamik erweist es sich zunehmend<br />
als Herausforderung, Prozesse und Entscheidungen<br />
auf dem Shopfloor zu verstehen und im<br />
Zweifelsfall eingreifen zu können. Oberste Prämisse<br />
muss es daher sein, Abläufe und (KI-gestützte) Entscheidungen<br />
transparent zu gestalten. Hierbei kann<br />
der gezielte Einsatz psychologischer Ansätze wie<br />
Nudging entscheidende Vorteile bringen, indem Informationen<br />
für Mitarbeitende entscheidungsorientiert<br />
aufbereitet werden.<br />
Die Produktionsentwicklung befindet sich in einem<br />
tiefgreifenden Veränderungsprozess, da sich Schwerpunkte<br />
nicht mehr vorrangig in der Auslegung physischer<br />
Systeme befinden, sondern immer mehr eben-<br />
Gezieltes Nudging unterstützt Mitarbeiter bei Entscheidungen in einer zunehmend komplexen<br />
Umgebung.<br />
falls im digitalen Umfeld. Arbeitnehmende werden<br />
stärker mit intelligenten Systemen, Maschinen und<br />
KI-Technologien zusammenarbeiten. Die Kommunikation<br />
zwischen Mensch und Technologie wird nahtloser<br />
und effizienter. Arbeitnehmer agieren dann weniger<br />
als reine Maschinenbediener. Stattdessen werden<br />
ihre Erfahrung und ihr Fachwissen wichtiger.<br />
Selbststeuerung und Entscheidungsfindung kommt<br />
ein größerer Stellenwert zu.<br />
Sowohl für die Fertigung als auch die Entwicklung<br />
gilt, sich kontinuierlich weiterzubilden, um mit den<br />
technologischen Veränderungen Schritt zu halten.<br />
Zeitliche Flexibilität und lebenslanges Lernen werden<br />
zur betrieblichen Realität. Arbeitnehmende fokussieren<br />
sich nicht nur auf ihre eigenen Aufgaben, sondern<br />
blicken ebenfalls über den Tellerrand hinaus. Sie<br />
werden in der Fabrik der Zukunft eine aktivere, flexiblere<br />
und wissensbasierte Rolle einnehmen. Die Integration<br />
von Daten aus Kunden- und Zuliefererquellen<br />
spielt dabei eine große Rolle. (co)<br />
www.phoenixcontact.com<br />
Bild: Phoenix Contact<br />
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Foto: PANDUIT<br />
Hochvolt-Klemme für Batterie-Kabel<br />
Höhere Sicherheit, schnellere<br />
Montage und flexible Anpassung:<br />
Die neuen Hochvolt-Kabelklemmen<br />
von Panduit optimieren die Kabelinstallation<br />
in Elektrofahrzeugen.<br />
· Glasfaserverstärktes Gehäuse für<br />
Temperaturen von –40°C bis 135°C.<br />
· Komprimierbare Gummieinsätze<br />
schützen die Kabelisolierung.<br />
· Integrierte Anti-Rotationspunkte für<br />
sicheren Halt.<br />
· Verstellbarkeit von bis zu 4,5 mm für<br />
präzise Positionierung.<br />
· Verringern den Abrieb zwischen<br />
Kabeln.<br />
· Werkzeuglose Push-In-Verriegelung<br />
für müheloses Lösen.<br />
Kompatibilität und Vielseitigkeit:<br />
· Erhältlich für Kabeldurchmesser von<br />
25 bis 120 mm².<br />
· Kombinierbar mit Flügelklemme<br />
und Kabelbinder.<br />
KONTAKT<br />
Am Kronberger Hang 8<br />
65824 Schwalbach am Taunus<br />
Telefon +49 (0) 69 950 961 29<br />
Mail CX-DACH@panduit.com<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 41
IM ÜBERBLICK<br />
Anlagenverkauf noch bevor ein<br />
Prototyp steht: ISG-Software<br />
kann dank valide simulierter<br />
Taktzahlen und VR-Anbindung<br />
bereits frühzeitig Kunden<br />
überzeugen.<br />
Bild: ISG<br />
Die virtuelle Inbetriebnahme wird zunehmend aktiv von Auftraggebern gefordert,<br />
da so etwa das Retrofit bestehender Anlagen schneller erfolgen kann.<br />
Zunehmend gefragt: Software für die virtuelle Inbetriebnahme<br />
Simulation reagiert in VR auf Avatar<br />
Im digitalen Engineering Prozess wird die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) von immer mehr Firmen aus<br />
dem Bereich der Automatisierungs- und Fertigungstechnik bewusst gefordert. Zudem können die Tools auch<br />
für Retrofit, Verkauf und Marketing genutzt werden, wie die Erfahrung von Softwareanbieter ISG zeigt.<br />
Tobias Meyer, freier Mitarbeiter der <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />
Aktuell entstehen teils noch hohe Aufwände<br />
entlang der Engineering-Kette,<br />
da digitale Zwillinge einer Anlage für unterschiedliche<br />
Zwecke meist mehrfach erstellt<br />
werden müssen. „Dieses Problem<br />
lässt sich mit ISG-Virtuos mittlerweile sehr<br />
gut lösen, da wir damit eine durchgängige<br />
Lösung für alle Lebensphasen einer Anlage<br />
anbieten können“, sagt Florian Eger, Head<br />
of Technology and Partnership Management<br />
bei ISG Industrielle Steuerungstechnik.<br />
„Weiterhin ist es toll zu sehen, wie<br />
sich im Automobilbereich die VIBN fest<br />
etabliert hat und ein Simulationsmodell<br />
der Anlagen als Voraussetzung gilt. Im<br />
Sondermaschinenbau hingegen wird der<br />
Aufwand oft noch dem direkten Nutzen<br />
gegenübergestellt. Unterm Strich zeichnet<br />
sich für mich aber ab, dass die Mehrwerte<br />
mittlerweile in allen Branchen angekommen<br />
sind und der Trend klar in Richtung<br />
einer hundertprozentigen VIBN geht.“<br />
Die Ansprüche an den Detailgrad sind dabei<br />
unterschiedlich und wachsen typischerweise<br />
mit steigender Erfahrung: Hat<br />
der erstmal etwas rudimentär angelegte<br />
digitale Zwilling gut funktioniert, sollen<br />
beim nächsten Mal meist komplexere Materialflüsse<br />
simuliert werden – einige Anwender<br />
gehen da sogar noch einen Schritt<br />
weiter und legen Antriebe aus oder hinterlegen<br />
Verschleißmodelle für Mechanik-<br />
Komponenten. „Hier muss natürlich immer<br />
zwischen Kosten und Nutzen abgewogen<br />
werden, möglich ist aber prinzipiell fast alles“,<br />
so Eger weiter. Dafür wurden nun<br />
auch die Physik-Engines von Nvidia und<br />
Algoryx eingebunden.<br />
Virtuelle Inbetriebnahme<br />
ermöglicht Taktzeitanalysen<br />
Mehrere seiner Kunden nutzen die Software<br />
auch für das Retrofiting von Anlagen<br />
und bilden dafür den Brownfield-Zustand<br />
komplett virtuell nach – falls noch<br />
kein entsprechender digitaler Zwilling<br />
vorhanden ist. Denn als Zeitfenster für<br />
den Eingriff in die reale Produktionstechnik<br />
werden den Firmen oft lediglich Sonnund<br />
Feiertage gewährt, da nur dann Stillstand<br />
herrscht. Damit das zeitlich realisierbar<br />
ist, muss im Vorfeld die vollständige<br />
Funktionsfähigkeit des Retrofits abgesichert<br />
sein. Der digitale Zwilling ermöglicht<br />
das.<br />
Die Integration des ISG-Kernel in die Simulationsplattform<br />
war 2023 ein großer<br />
Meilenstein für die ISG. Um schnell Bewegung<br />
in den digitalen Zwilling zu bekommen<br />
ist nun keine SiL- oder HiL-Simulation<br />
mehr notwendig – da hier die<br />
INFO<br />
ISG hat im Juli eine neue<br />
Version des TwinStore live<br />
geschaltet:<br />
koninfo.de/iAKFe<br />
42 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Die Zukunft des Engineerings « TRENDS<br />
Bild: ISG<br />
Model-in-the-Loop-Simulation unter<br />
Verwendung des ISG-Kernel zum Einsatz<br />
kommt. „Taktzeitanalysen oder Machbarkeitsstudien<br />
sind mit kinematisierten<br />
CAD-Daten direkt möglich, ohne dabei eine<br />
Steuerung programmieren zu müssen.<br />
Anwender können diesen aussagekräftigen<br />
digitalen Zwilling ihrer Anlage damit<br />
bereits für Marketing und Sales einsetzen,<br />
um beispielsweise auf Messen die Kunden<br />
zu begeistern“, erzählt Eger. „Denn statt<br />
einer groben Schätzung des Verkäufers<br />
hinsichtlich möglicher Taktzeiten können<br />
unsere Nutzer direkt vor Ort handfeste<br />
Zahlen nennen, direkt auf das Produkt ihrer<br />
Kunden zugeschnitten. Im gerade genannten<br />
Fall übertrafen diese dabei sogar<br />
die Wünsche des Kunden – weshalb der<br />
direkt eine Maschine bestellte.“<br />
Avatar wird erkannt<br />
und kann agieren<br />
Die Möglichkeit, innerhalb weniger Minuten<br />
auch eine VR-Brille anzubinden, ist<br />
für Sales- und Marketing-Zwecke ebenfalls<br />
vorteilhaft. Dabei werden die notwendigen<br />
Daten immer direkt aus ISG-<br />
Virtuos gestreamed, egal ob Software-,<br />
Hardware- oder Model-in-the-loop. „Damit<br />
kann der Kunde seine künftige Anlage<br />
noch immersiver erleben. Hierdurch erschließen<br />
sich Zusammenhänge schneller<br />
und im Vergleich zu reinen CAD-Modellen<br />
oder Zeichnungen bleiben sie auch langfristiger<br />
im Gedächtnis“, versichert Eger.<br />
Zudem möchte ISG bald auch einen eigenen<br />
Avatar vollständig in VR integrieren.<br />
Der VDMA-Leitfaden zur virtuellen Inbetriebnahme (2020)<br />
prognostiziert ein hohes Einsparpotential bei Zeit und Aufwand.<br />
Die Simulationssoftware erkennt dann<br />
den in der virtuellen Anlage agierenden<br />
Nutzer wie in der realen Welt und reagiert<br />
auf ihn. „Unsere Strategie ist bei solchen<br />
Konzepten immer, den Kunden mit<br />
ins Boot zu holen und auf Basis seiner<br />
Anwendungsfälle die Toolfunktionen zu<br />
entwickeln.“ Dabei stößt vor allem das<br />
Testen von Safety-Funktionen auf großes<br />
Interesse: Der Nutzer kann beispielsweise<br />
in der VR mit der Hand in eine laufende<br />
Maschine greifen und prüfen, ob die Sensorik<br />
korrekt funktionieren würde. Interessant<br />
ist hier, dass ISG-Virtuos Safety-<br />
Funktionen echtzeitfähig abbilden kann,<br />
ohne zwingend die reale Technik per<br />
Hardware-in-the-loop einbinden zu müssen.<br />
Die VR-Brille verursacht jedoch eine<br />
Die Anbindung einer VR-Brille an ISG-Virtuos ist problemlos machbar und eröffnet auch für Verkauf<br />
und Marketing neue Möglichkeiten.<br />
Bild: ISG<br />
höhere Latenz. „Eine grundlegende Funktionskontrolle<br />
der Sicherheitseinrichtungen<br />
wollen wir aber bald in der 3D-Umgebung<br />
ermöglichen“, so Eger.<br />
Ebenso häufig nachgefragt wird die VR-<br />
Anwendung bei der ISG für Ergonomie-<br />
Analysen, etwa von Handarbeitsplätzen.<br />
Dabei soll auch die Augmented Reality<br />
stärker zum Einsatz kommen: Entsprechende<br />
Sensorik-Handschuhe würden<br />
dann ermöglichen, die später verwendeten<br />
realen Montage-Komponenten zu<br />
nutzen. Der Arbeiter kann mit diesen<br />
samt deren echtem Gewicht und Form an<br />
einem virtuell eingeblendeten Arbeitsplatz<br />
arbeiten und durch die Erkenntnisse<br />
dessen Planung optimieren. „Handarbeitsplätze<br />
können auf diese Weise künftig<br />
nicht mehr nur validiert, sondern komplett<br />
konzipiert werden“, ist sich Eger sicher.<br />
Somit kann jeder in die Rolle des Arbeiters<br />
schlüpfen und hautnah nachempfinden,<br />
was ein höherer Takt von beispielsweise<br />
10 % in der Praxis bedeuten<br />
würde. Schulungen an der virtuellen Anlage,<br />
noch bevor diese existiert oder für<br />
neue, noch unerfahrene Mitarbeiter sind<br />
so ebenfalls möglich. Bis vor einigen Jahren<br />
stand Eger der VR-Brille übrigens<br />
noch etwas skeptisch gegenüber: „Inzwischen<br />
aber bin ich völlig überzeugt davon,<br />
dass diese Technik bei gezieltem Einsatz<br />
einen riesigen Mehrwert bringen kann.“<br />
www.isg-stuttgart.de<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 43
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Produktpräsentation und Entwicklung im B2B-Umfeld profitieren gleichermaßen<br />
Transformation durch Metaverse und KI<br />
Bis 2030 könnte das Metaverse einen Marktwert von bis zu fünf Billionen US-Dollar erreichen,<br />
schätzt die Unternehmensberatung McKinsey. Tech-Giganten wie Meta und Microsoft investieren<br />
bereits Milliarden. Und immer mehr Unternehmen folgen dem Trend und machen Kunden ihre Produkte<br />
mittels Virtueller Realität (VR) zugänglich. So auch H+B technics mit seinen individuell anpassbaren<br />
Liftanlagen für die Boot- und Yachtindustrie, zum Einsatz kommt das iguverse von igus.<br />
Der motion-plastics-Spezialist zeigt mit seinem Industrial Metaverse und der igusGo App, wie VR<br />
und KI Vertrieb, Engineering und Service in der Industrie revolutionieren.<br />
Marco Thull, Senior Marketing Activist bei igus<br />
Bild: igus<br />
Über ein einfaches Foto einer Anwendung kann<br />
die KI-basierte igusGO App dem Nutzer zeigen,<br />
wo Potential für Verbesserung steckt und damit<br />
helfen, Kosten zu sparen.<br />
Bild: igus<br />
Mit Hilfe in VR nachgebauter, digitaler Zwillinge kann H+B technics seine Produkte für Boote und<br />
Schiffe jederzeit einfach und flexibel im iguverse präsentieren.<br />
Um Kunden und interessierten Messebesuchern<br />
die eigenen Produkte<br />
noch einfacher und flexibler präsentieren<br />
zu können, hat H+B technics einige Produkte<br />
als digitale Zwillinge in VR nachbauen<br />
lassen. „Viele unserer Lösungen lassen<br />
sich auf einem Messestand gar nicht<br />
als reales Produkt zeigen, sondern nur als<br />
Messemodell“, erklärt Marketingleiter Jan<br />
Olfenbüttel. „Mit dem iguverse können<br />
wir unsere Produkte nun jederzeit und<br />
überall hautnah erlebbar machen und<br />
auch im Betrieb zeigen – das ist im realen<br />
Alltag kaum möglich.“ H+B technics<br />
musste dafür lediglich 3D-Daten seiner<br />
Produkte nach Köln schicken – igus übernahm<br />
den Bau der digitalen Zwillinge.<br />
Besucher der METS Trade 2023 sowie der<br />
boot Düsseldorf 2024 konnten das Ergebnis<br />
bereits per VR-Brille bestaunen. Als<br />
Avatar fanden sie sich in einem maritimen<br />
Showroom wieder. Mittendrin die digitalen<br />
Zwillinge von Schiffsmodellen mit<br />
Produkten von H+B technics.<br />
„Dank des iguverse sind wir viel flexibler<br />
und sparen sogar Kosten“, erklärt Jan Olfenbüttel.<br />
„Statt in teure Messemodelle zu<br />
investieren, können wir in VR für jede<br />
Messe einfach neue 3D-Modelle integrieren<br />
und so ohne große Standfläche viel<br />
mehr zeigen.“ Der Einsatz von VR macht<br />
aus der reinen Produktpräsentation ein<br />
eindrucksvolles, interaktives Erlebnis.<br />
Auf dem Weg zur<br />
offenen B2B-Plattform<br />
Auch andere Unternehmen haben bereits<br />
ihre Maschinen und Anlagen im iguverse<br />
nachbauen lassen: Von der Laseranlage<br />
für die Oberflächenbearbeitung über<br />
Schweißtechnik für Fahrzeuge bis hin zur<br />
wohnzimmergroßen Fräsmaschine. Dabei<br />
können Betriebe perspektivisch sogar den<br />
Engineering-Prozess in die virtuelle Realität<br />
verlagern. Kunden erhalten von igus<br />
einen full-managed Service – von der<br />
Step-Datei bis zum begehbaren VR-Modell<br />
inklusive Onboarding. Unternehmen<br />
können so von der Zukunftstechnologie<br />
VR profitieren, ohne in eigene Metaverse-<br />
Entwicklungen investieren zu müssen.<br />
44 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Bild: igus<br />
Schnelle Analyse und Tipps von KI-basierter App<br />
Auf einen Blick erkennt der Anwender, an<br />
welchen Stellen sich schmierstofffreie<br />
Komponenten einsetzen lassen.<br />
Die Vision ist, das iguverse zu einer offenen<br />
B2B-Plattform auszubauen. Menschen<br />
aus aller Welt kommen in VR zusammen,<br />
um gemeinsam ganze Engineering-Projekte<br />
durchzuführen – ohne CO 2 –<br />
und zeitintensive Anreisen. Zudem werden<br />
Vorhaben vom ersten Tag an anschaulicher<br />
und greifbarer. Abstrakte Datenblätter<br />
und <strong>Konstruktion</strong>szeichnungen werden<br />
überflüssig. Stattdessen können sie<br />
3D-Modelle von Maschinen und Anlagen<br />
im 1:1-Maßstab erstellen und so schneller<br />
eine Vorstellung von Größe, Funktionsweise<br />
und eine mögliche Einbindung in eine<br />
Fertigungsstraße gewinnen. Auch Machbarkeitsanalysen,<br />
Montage- und Einbau -<br />
Per Foto, Sprachsteuerung oder Text<br />
identifiziert die igusGO App mittels KI<br />
die eigene Anwendung und macht Vorschläge,<br />
an welchen Stellen schmierfreie<br />
Produkte von igus die Nachhaltigkeit<br />
und Wirtschaftlichkeit verbessern<br />
können. Die App lässt sich hier direkt<br />
ausprobieren:<br />
koninfo.de/VvTUO<br />
simulationen sind möglich, um <strong>Konstruktion</strong>sschwächen<br />
frühzeitig aufzuzeigen<br />
und Planungsfehler zu vermeiden.<br />
Am Ende ist die Entwicklung im Metaverse<br />
nicht nur kostengünstiger und nachhaltiger,<br />
sondern auch schneller. Das Beispiel<br />
eines Helikopters des US-Luftfahrzeugherstellers<br />
Bell zeigt, dass sich Projekte<br />
in VR ganze 10-mal schneller umsetzen<br />
lassen. Der virtuelle Erfahrungsraum<br />
kann dabei den gesamten Produktlebenszyklus<br />
umfassen. Vom Design über das Engineering,<br />
die Produktion und den Betrieb<br />
bis hin zum Recycling.<br />
Auch die Suche nach den passenden Komponenten<br />
für die eigene Maschine oder<br />
Anlage kann im Rahmen der <strong>Konstruktion</strong><br />
ein richtiger Zeitfresser sein, vor allem<br />
wenn das Angebot am Markt groß ist. Damit<br />
Kunden schnell und spielerisch einfach<br />
die richtigen Bauteile für ihre Anwendung<br />
finden können, hat igus die KIbasierte<br />
igusGO App entwickelt. Sie nutzt<br />
Daten aus Millionen Anwendungen mit<br />
Produkten der Kölner. Zudem stellt sie<br />
Funktionen zur Verfügung, um die Lebensdauer<br />
im jeweiligen Kundenszenario zu<br />
berechnen – auf Basis von hunderttausenden<br />
Testwerten aus dem hauseigenen Labor.<br />
Ganz neu ist die Berechnung der<br />
Schmierstoff-Ersparnis in der App, die bei<br />
der Auswahl eines Gleitlagers oder Zahnrads<br />
mitgeliefert wird.<br />
Und: Mit solchen digitalen Services können<br />
Unternehmen mit dem Druck durch<br />
steigende Nachhaltigkeitsanforderungen<br />
sowie Fachkräftemangel umgehen. (co)<br />
www.igus.de<br />
INFO<br />
Mehr zum iguverse, dem<br />
Industrial Metaverse von igus:<br />
koninfo.de/zgPYI<br />
We Make Quality Champions<br />
Quality and Engineering Software Solutions<br />
PeakAvenue Conference | 17.-18.09.2024 | Böblingen<br />
Konferenz zu Qualitäts- & Engineering-Themen<br />
Keynote: Die vier Portale in die Zukunft – Worauf müssen<br />
Unternehmen achten, um morgen erfolgreich zu sein?<br />
Vorstellung der neuen Plattform von PeakAvenue durch<br />
Ulrich Mangold (CEO) & Sebastian Leopold (CTO).<br />
Best Practices & branchenübergreifendes Networking.<br />
– Neues Mitglied bei PeakAvenue<br />
Reliability, Availability, Maintainability und Safety (RAMS).<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 45
TRENDS » Die Zukunft des Engineerings<br />
Gewicht sparen und nachhaltiger werden – Herausforderungen der Luft- und Raumfahrt meistern<br />
Leichtbaukupplungen im Weltraum<br />
In der Luft- und Raumfahrt kommt es vor allem auf die Widerstandsfähigkeit der eingesetzten<br />
Komponenten an. Jedoch ebenfalls essenziell: das Gewicht. Leichtbaukomponenten<br />
sind in Fluggeräten von entscheidender Bedeutung, denn jedes zusätzliche Kilo hat<br />
negative Auswirkungen auf die Gesamteffizienz. R+W fertigt innovative Leichtbaukupplungen,<br />
die in Linienflugzeugen, aber unter anderem auch in der Raumstation<br />
ISS eingesetzt werden.<br />
Dirk Hasenstab, Customer Relations Manager, R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main<br />
TIPP<br />
R+W Antriebselemente<br />
ist Hauptsponsor und<br />
Aussteller unserer Konferenz<br />
Engineering 2036, die den<br />
Ideenaustausch zum Thema<br />
Nachhaltigkeit fördern will.<br />
(siehe S. 9ff)<br />
R+W-Leichtbaukupplungen kommen in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz.<br />
In kaum einer Anwendung spielt das<br />
Gewicht eine so entscheidende Rolle<br />
wie im Flugzeug oder Raumfähren beziehungsweise<br />
Trägerraketen. Jedes Gramm<br />
hat einen überdurchschnittlich hohen<br />
Einfluss auf den notwendigen Treibstoff,<br />
INFO<br />
Mehr Informationen zu den<br />
Lösungen für die Luft- und<br />
Raumfahrt von R+W:<br />
koninfo.de/PGfRa<br />
um die Fluggeräte in die Lüfte zu katapultieren.<br />
Neben dem Gewicht stehen in der<br />
Luft- und Raumfahrt vor allem die Robustheit<br />
und Zuverlässigkeit der Komponenten<br />
im Fokus. Insbesondere während<br />
des Startvorgangs wirken enorme Kräfte<br />
auf die Luftfahrzeuge und ihre Komponenten.<br />
Daher braucht es an dieser Stelle<br />
extrem robuste Bauteile, die jedoch so<br />
leicht wie möglich sein sollten, um den<br />
Betrieb der Fluggeräte so wirtschaftlich<br />
wie möglich zu gestalten.<br />
Viele Gründe für kompakte<br />
Gerätekonstruktionen<br />
Bild: Artisom P/stock.adobe.com<br />
Neben der Energieeffizienz gibt es eine<br />
Vielzahl von Gründen, Maschinen- und<br />
Gerätekonstruktionen<br />
möglichst<br />
leicht und kompakt zu realisieren –<br />
auch jenseits der Luft- und Raumfahrt.<br />
Leichtere <strong>Konstruktion</strong>en lassen sich<br />
schneller beschleunigen und abbremsen,<br />
ein Plus für die Dynamik und Performance<br />
des Systems. Durch die reduzierte Menge<br />
des notwendigen Materials können die<br />
Kosten sinken. Insgesamt sind weniger<br />
Ressourcen für die Bearbeitung und Fertigung<br />
des Materials und der Komponenten<br />
nötig. In der ganzheitlichen Betrachtung<br />
des Herstellungsprozesses reduziert sich<br />
der CO 2 -Fußabdruck, was einen Bonus in<br />
Sachen Nachhaltigkeit mit sich bringt.<br />
Insbesondere wenn es sich um energieintensiv<br />
zu produzierende Komponenten<br />
aus Metall handelt.<br />
Deshalb fertigen die Kupplungsspezialisten<br />
von R+W ihre Leichtbaukupplungen<br />
aus High-Tech-Materialien und setzen<br />
dabei auf spezielle Oberflächenbehandlungen,<br />
um dennoch die nötige Verschleißfestigkeit<br />
zu gewährleisten. Dadurch<br />
kann das Unternehmen aus Wörth<br />
am Main je nach Kupplungsbaureihe bis<br />
zu 60% Gewicht gegenüber der Standardausführung<br />
einsparen. Mit der Baureihe<br />
SL hat R+W eine bereits standardmäßig<br />
gewichtreduzierte Präzisions-<br />
Sicherheitskupplung im Portfolio. Beispielsweise<br />
baut die Kupplung mit<br />
Klemmringverbindung in der kleinsten<br />
Variante lediglich 45 mm auf und wiegt<br />
gerade einmal rund 300 g. Die SL-Serie ist<br />
sowohl für indirekte als auch für direkte<br />
Antriebe verfügbar und überträgt Dreh-<br />
46 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
momente von 10 bis 700 Nm spielfrei. Für<br />
spezielle Applikationen, die über den Leistungsbereich<br />
der Standardkupplungen hinausgeht,<br />
entwickelt der Kupplungsexperte<br />
partnerschaftlich mit dem Kunden<br />
passgenaue Lösungen für die anspruchsvollsten<br />
Anwendungen – auch schon ab<br />
Losgröße 1.<br />
Kupplungskonstruktion für<br />
Auftriebshilfen von Flugzeugen<br />
Leichtbau Sicherheitskupplungen<br />
der Modellreihe<br />
SL von R+W.<br />
Bild: R+W<br />
Zu den Anwendungsbeispielen in der<br />
Luft- und Raumfahrt gehören etwa Transmissionswellen<br />
zur Ansteuerung der Auftriebshilfen<br />
von Flugzeugen. Hierbei<br />
kommt eine Kupplungskonstruktion aus<br />
einem Zwischenrohr aus Verbundwerkstoff<br />
mit einer gewichtsoptimierten Flanschanbindung<br />
zum Einsatz. Ein weiteres<br />
Beispiel aus der Luftfahrt findet sich im<br />
Passagierentertainment: Zum Komfort<br />
auf Langstreckenflügen tragen schwenkbare<br />
Infotainmentsysteme bei. Die Verstellung<br />
des Bildschirms erfolgt über einen<br />
elektrischen Antrieb. Leichtbau-Sicherheitskupplungen<br />
von R+W sorgen an<br />
dieser Stelle für die präzise Kraftübertragung<br />
und schützen die investitionsintensiven<br />
Systeme vor Schäden – beispielsweise<br />
bei unsachgemäßem Gebrauch<br />
durch den Fluggast.<br />
Sicherheitskupplung für<br />
internationale Raumstation ISS<br />
Auf der internationalen Raumstation ISS<br />
verrichtet eine individualisierte Sicher-<br />
heitskupplung ihren Dienst in einem Trainingsgerät<br />
für die Raumfahrer. Die Kupplung<br />
schützt das Gerät vor Beschädigung<br />
bei zu starkem Krafteinsatz der Astronauten.<br />
Somit tragen Leichtbaukupplungen<br />
von R+W unter anderem zu einem<br />
optimierten Startvorgang und bequemeren<br />
Reisen in Linienflugzeugen sowie der<br />
Erhaltung der Leistungsfähigkeit und Gesundheit<br />
der Astronauten auf der ISS bei.<br />
(jg)<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
Nachgefragt: Effizienz und Nachhaltigkeit steigern<br />
Bild: R+W<br />
„Wir verfolgen den<br />
Green-Engineering-Ansatz.<br />
Neben<br />
der Verwendung<br />
nachhaltiger<br />
Materialien gehört<br />
hierzu der umweltschonende<br />
Betrieb der Produktionsstätte.“<br />
Lukas Dominik, Technical Account<br />
Consultant bei R+W<br />
Herr Dominik, der Leichtbau ist einer<br />
der globalen Trends im Maschinenbau.<br />
Welche Entwicklungen sehen<br />
sie aktuell bei R+W darüber hinaus<br />
im Fokus?<br />
Dominik: Vor allem die Steigerung<br />
der Effizienz und der Nachhaltigkeit<br />
– und das über alle unser Zielbranchen<br />
und Produktgruppen hinweg.<br />
Die Vermeidung von Ausschuss, die<br />
Einsparung von Energie und Emissionen<br />
sowie der damit einhergehende reduzierte<br />
CO 2 -Footprint stehen in der gesamten<br />
Industrie auf der Agenda. Wir<br />
versuchen auf verschiedenen Ebenen als<br />
Komponentenlieferant unseren Beitrag<br />
hierzu zu leisten.<br />
Inwiefern?<br />
Dominik: Nachhaltigkeit ist seit jeher<br />
ein wichtiger Teil unserer Unternehmensstrategie.<br />
So sind wir gemäß der<br />
internationalen Umweltmanagementnorm<br />
ISO 14001 zertifiziert und beteiligen<br />
uns am Umweltpakt Bayern. Der<br />
Umweltpakt stellt eine freiwillige Initiative<br />
dar, die zeigt, dass wirtschaftliche<br />
und umweltschonende Aspekte erfolgreich<br />
in Einklang gebracht werden<br />
können. Und auch in unserer Produktion<br />
legen wir großen Wert auf die Ressourcenschonung<br />
und suchen stets<br />
nach Wegen, um die Nachhaltigkeit<br />
und Umweltfreundlichkeit unseres<br />
Standorts zu erhöhen.<br />
Wie gehen sie hierbei vor?<br />
Dominik: Wir verfolgen den Green-<br />
Engineering-Ansatz. Neben der Verwendung<br />
nachhaltiger Materialien<br />
gehört hierzu der umweltschonende<br />
Betrieb der Produktionsstätte, aber<br />
auch die Reduktion oder Substitution<br />
von Gefahrstoffen. Darüber hinaus<br />
versuchen wir durch die <strong>Konstruktion</strong><br />
und das Design unserer<br />
Kupplungen die Nutzung der Masse<br />
und Energie der Produkte im Prozess<br />
so effizient wie möglich zu gestalten<br />
und somit vor allem auch<br />
die Langlebigkeit zu optimieren.<br />
Denn nichts ist effizienter und<br />
nachhaltiger als ein Produkt, das<br />
nicht kaputt geht.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 47
ANTRIEBSTECHNIK » Kupplungen & Bremsen » <strong>KEM</strong>-Porträt<br />
Grundlegendes und Tipps zu Sicherheitsbremsen<br />
„Sicherheitsbremsen sind bei uns<br />
immer Federdruckbremsen“<br />
Sicherheitsbremsen kommen dort zum Einsatz, wo Lasten und Massen sicher gehalten und abgebremst werden<br />
müssen, um Schäden, Gefahren und Unfälle zu verhindern: Beispielsweise in Personenaufzügen, an Hebezeugen,<br />
in Windkraftanlagen oder in der Bühnentechnik. Sie sorgen für einen zuverlässigen und sicheren Halt<br />
von Maschinen und Anlagen. Unser Interview wirft einen Blick auf die grundlegenden <strong>Konstruktion</strong>s -<br />
prinzipien und gibt Tipps für den Einsatz von Sicherheitsbremsen.<br />
Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />
IM INTERVIEW<br />
Bernd Kees,<br />
Produktmanager<br />
Sicherheitsbremsen,<br />
mayr Antriebstechnik,<br />
Mauerstetten<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie funktioniert<br />
eine Sicherheitsbremse?<br />
Bernd Kees (mayr Antriebstechnik): Das Wichtigste<br />
bei einer Sicherheitsbremse ist, dass sie nach<br />
dem grundlegenden Prinzip der Energie-Trennung<br />
arbeitet. Das heißt, die Bremse ist auch dann geschlossen,<br />
wenn keine Energie von außen zugeführt<br />
wird. Denn bei Stromausfall oder in einem anderen<br />
Havariefall muss die Bremse sicher schließen.<br />
Sonst könnte eine Last, zum Beispiel bei einer<br />
vertikalen Achse, abstürzen.<br />
Wir bei mayr haben uns hohe Anforderungen<br />
auferlegt, um ein solches Produkt Sicherheitsbremse<br />
nennen zu dürfen. Das heißt, wir halten<br />
weitere Kriterien ein:<br />
• Es müssen immer kurze Schaltzeiten gewährleistet<br />
sein, um kurze Anhaltewege zu realisieren,<br />
damit die Last schnell zum Stehen kommt.<br />
• Bei der Dimensionierung einer Sicherheitsbremse<br />
achten wir darauf, dass die eingesetzten Komponenten<br />
sicherheitsorientiert dimensioniert sind.<br />
Das bedeutet beispielsweise, dass die Bauteile<br />
mit ausreichender Festigkeit gefertigt sind.<br />
• Zudem ist eine sichere Federkraft wichtig, denn<br />
Sicherheitsbremsen sind bei mayr immer Federdruckbremsen,<br />
bei denen das Bremsmoment oder<br />
die Bremskraft durch Druckfedern erzeugt wird.<br />
Wir verwenden daher mehrere Federn, das heißt:<br />
Sollte wirklich eine Feder ausfallen, verbleibt die<br />
Federkraft der anderen Federn. Zudem verbauen<br />
wir die Federn so, dass selbst bei der gebrochenen<br />
Feder eine Kraft verbleiben würde.<br />
Bei uns werden Sicherheitsbremsen im Werk zusammengebaut,<br />
anschließend auf einem End-Prüfstand<br />
geprüft und dort die Daten erfasst und dokumentiert,<br />
mit denen die Bremse das Haus verlassen hat.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Bauarten<br />
von Sicherheitsbremsen gibt es?<br />
Kees: Die Bauarten von Sicherheitsbremsen sind<br />
sehr vielfältig. Auf unserer Website erhält man<br />
einen Überblick über die vielen verschiedenen Modelle.<br />
Am häufigsten sind Sicherheitsbremsen, die<br />
rotierende Bewegungen abbremsen, aber es gibt<br />
auch Sicherheitsbremsen, die lineare Bewegungen<br />
abbremsen. Bei allen Modellen erfolgt das Schließen<br />
über Federkraft. Geöffnet werden die Bremsen nach<br />
drei verschiedenen Prinzipien: Meistens elektromagnetisch,<br />
aber es gibt auch pneumatische oder hydraulische<br />
Lösungen.<br />
Bernhard Kees erklärt im Gespräch mit der Redaktion<br />
der <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation die Funktions -<br />
weise von Sicherheitsbremsen.<br />
48 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024<br />
Bild: Konradin Mediengruppe
»Das Wichtigste an einer<br />
Sicherheitsbremse ist, dass sie nach<br />
dem grundlegenden Sicherheitsprinzip<br />
der Energie-Trennung arbeitet.<br />
Das heißt, die Sicherheitsbremse ist<br />
auch dann geschlossen, wenn keine<br />
Energie von außen zugeführt wird.«<br />
Bernd Kees, Produktmanager Sicherheitsbremsen, mayr Antriebstechnik<br />
Bild: Konradin Mediengruppe<br />
Die Bremsen kommen an verschiedenen Einbaupositionen<br />
zum Einsatz; die rotierenden Bremsen zum<br />
Beispiel im Motor, hinter oder vor dem Motor, an der<br />
Spindel oder an einem freien Wellenende. Unsere<br />
Linearbremsen sind an einer separaten Kolbenstange,<br />
an einer Zahnstange oder auch direkt an der<br />
Führungsschiene angebracht.<br />
Darüber hinaus gibt es spezielle Branchenlösungen,<br />
beispielsweise für die Aufzugstechnik oder die Bühnentechnik.<br />
Bei diesen Anwendungen werden im<br />
Normalfall Doppelbremsen verwendet. Diese müssen<br />
sehr leise öffnen und schließen, weil die Schalt -<br />
geräusche im Aufzug oder in der Bühnentechnik irritieren<br />
oder stören würden. Weitere Anwendungen<br />
mit speziellen Anforderungen gibt es in anderen<br />
Branchen, wie etwa dem maritimen Bereich. Hier<br />
werden spezielle korrosionsgeschützte Ausführungen<br />
benötigt, die zudem sehr robust aufgebaut sind.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Sicherheitsbremsen<br />
sollen Bewegungen stoppen und Lasten<br />
sicher halten. Gibt es Unterschiede zwischen Sicherheitsbremsen<br />
für die Aufgaben „Bewegung<br />
stoppen“ und „Last sicher halten“?<br />
Kees: Im Feld sind inzwischen die meisten Anwendungen<br />
sogenannte Halte-Anwendungen, in denen<br />
die Bremsen im Normalbetrieb im Stillstand geschlossen<br />
werden und die stehende Last halten. Sicherheitsbremsen<br />
müssen jedoch grundsätzlich beides<br />
können. Sie stehen für einen sicheren Halt, müssen<br />
im Störfall wie beispielsweise bei Stromausfall<br />
aber auch dynamisch bremsen können. Deshalb sind<br />
unsere Bremsen für beides geeignet.<br />
Wenn Bremsen speziell für sehr hohe und/oder sehr<br />
häufig auftretende dynamische Reibarbeiten ausgelegt<br />
werden, gibt es dafür wieder eigene Lösungen<br />
mit speziellen Reibbelägen, teilweise veränderter<br />
Federkraft, um eine höhere Verschleiß-Reserve zu<br />
bekommen und gegebenenfalls werden auch die<br />
Bauteile stärker dimensioniert, um eine bessere<br />
Energieaufnahme zu ermöglichen.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Was müssen<br />
Konstrukteure und Konstrukteurinnen beim Einsatz<br />
einer Sicherheitsbremse beachten?<br />
Kees: Der erste Schritt ist, die richtige Sicherheitsbremsen-Bauform<br />
auszuwählen. Die Auswahl erfolgt<br />
in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung,<br />
den geltenden Vorschriften, den jeweiligen<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 49
ANTRIEBSTECHNIK » Kupplungen & Bremsen » <strong>KEM</strong>-Porträt<br />
Die Roba-linearstop-Bremsen sind Sicherheitsbremsen<br />
nach dem Fail-Safe-Prinzip.<br />
Das bedeutet, sie erzeugen die Bremskraft<br />
durch Druckfedern und sind im<br />
energielosen Zustand geschlossen.<br />
Sie eignen sich besonders für den<br />
Einsatz in schwerkraftbelasteten<br />
Achsen, da sie direkt an den Massen<br />
angebracht werden, die abgebremst<br />
beziehungsweise gehalten werden sollen.<br />
INFO<br />
Mehr Informationen zu den<br />
Sicherheitsbremsen von<br />
mayr Antriebstechnik:<br />
koninfo.de/IyOom<br />
Bild: mayr Antriebstechnik<br />
Anbaumöglichkeiten sowie den herrschenden Umgebungsbedingungen.<br />
Typenabhängig bieten wir<br />
dem Konstrukteur zur Unterstützung eine Validierungshilfe<br />
zur Bremsenbaureihe.<br />
Wenn der Konstrukteur/die Konstrukteurin so weit<br />
ist, dass er die richtige Bremse gewählt hat, ist die<br />
richtige Auslegung wichtig. Also die Frage, ob die<br />
Sicherheitsbremse beispielsweise ein ausreichendes<br />
Haltemoment für das Halten der Last hat. Wichtig<br />
ist dann aber auch, die Dynamik zu betrachten. Die<br />
Sicherheitsbremse muss die Energie, die bei einer<br />
dynamischen Bremsung – etwa einem Not-Stopp –<br />
auftritt, ‚vernichten‘ können und muss die Last entsprechend<br />
dem vorgegebenen Weg und der vorgegebenen<br />
Zeit abbremsen können.<br />
Ein weiterer wichtiger Punkt ist anschließend der<br />
Bremsen-Test. In sicherheitskritischen Anwendungen<br />
mit hohem Gefährdungspotential kann es erforderlich<br />
sein, die Bremse in der Anwendung auf ihr<br />
Bremsmoment zu testen. Auch das muss bereits in<br />
der Auslegung berücksichtigt werden. Für die Sicherheitsbetrachtung<br />
müssen dann auch Sicherheitskennwerte<br />
für die Bremse vorhanden sein.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie sollte eine<br />
Sicherheitsbremse dimensioniert sein?<br />
Kees: Zur Dimensionierung sind die<br />
erforderlichen Bremsmomente, der<br />
zur Verfügung stehende Bauraum<br />
und die Anbaumöglichkeiten wichtig.<br />
In den verfügbaren Bauraum<br />
muss eine Bremse passen, die ausreichend<br />
Bremsmoment hat. Man<br />
beginnt in der Regel mit einer Vorauswahl.<br />
Bei vertikalen Achsen bestimmt<br />
man meist ausgehend von<br />
einem Lastmoment ein Haltemoment<br />
mit entsprechender Sicherheit<br />
dazwischen. Diese<br />
Sicherheit liegt üblicherweise<br />
bei einem Faktor<br />
zwischen 1,5 und 3. Der<br />
genaue Wert hängt von<br />
der jeweiligen Anwendung<br />
ab. Es gibt zum Teil<br />
normative Vorschriften, mit<br />
welchen Sicherheiten gearbeitet<br />
werden muss. Zudem<br />
spielt der Gefährdungsgrad diesbezüglich<br />
eine Rolle. In anderen<br />
Fällen beginnt die Dimensionierung mit<br />
dem Motormoment, zum Beispiel dann, wenn ein<br />
Antriebshersteller einen Motor in verschiedenen Anwendungen<br />
einsetzt. Dieser Hersteller kann am Ende<br />
gar nicht immer sagen, ob und welche Lastmomente<br />
auftreten. Deswegen geht man hier vom Motormoment<br />
aus. Das heißt für die Vorauswahl kommen<br />
diese zwei Ansätze zum Tragen: Lastmoment und<br />
Motormoment.<br />
Wichtig ist bei der Auslegung, neben dem Halten<br />
auch die dynamische Bremsung zu betrachten. Welche<br />
Reibarbeiten werden beim Bremsen erzeugt und<br />
sind diese zulässig? Eine entscheidende Rolle spielen<br />
dabei die Schaltzeiten. Denn in vertikalen Achsen<br />
können Lasten zusätzlich beschleunigen, bevor<br />
das System zum Stillstand kommt. Auch in diesem<br />
Fall darf es eben nicht passieren, dass man die zulässigen<br />
Werte überschreitet. Das Ganze, also Totzeiten<br />
im System, Schaltzeit der Bremse und der<br />
Bremsweg, müssen berücksichtigt werden. Dazu<br />
kommen maximal zulässige Verzögerungswege und<br />
-zeiten, die für die jeweilige Anwendung eingehalten<br />
werden müssen. Letztendlich sind diese Parameter<br />
anwendungs- und branchenabhängig; die entsprechenden<br />
Angaben mit den zulässigen Werten<br />
der Bremsen finden sich in der zugehörigen Dokumentation.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Möglichkeiten<br />
gibt es, auch redundante Systeme aufzubauen?<br />
Kees: In der Bühnentechnik wurden bisher zumeist<br />
klassische Doppelbremsen verwendet. Das sind zwei<br />
Bremsen, die gleich aufgebaut sind und hinterein -<br />
ander montiert werden. Ein Novum für die Bühnentechnik<br />
sind unsere Roba-stop-stage-Bremsen. Diese<br />
bieten mit zwei Bremskreisen die nötige Redundanz,<br />
haben aber nur das einfache Bremsmoment.<br />
Normalerweise bedeuten zwei Bremskreise auch<br />
doppeltes Bremsmoment. Die Störfallbelastung ist<br />
50 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
also hoch, wenn beide Bremskreise einfallen. Das ist<br />
bei den Roba-stop-stage-Bremsen eben nicht der<br />
Fall. Sie bremsen sanft und bauteilschonend.<br />
Daneben gibt es baumustergeprüfte Bremsen, bei<br />
denen die Redundanz anders gelöst wird und nicht<br />
alle Teile doppelt vorhanden sind. Bei diesen Lösungen<br />
handelt es sich um homogene Redundanzen.<br />
Andere Redundanz-Lösungen, bei denen zwei Bremsen<br />
unterschiedlicher Bauart an zwei verschiedenen<br />
Stellen zum Einsatz kommen, bezeichnet man als<br />
diversitäre Redundanz. Diese haben den Vorteil, dass<br />
bei Auftreten eines Fehlers mit hoher Wahrscheinlichkeit<br />
nur eine Bremse betroffen ist.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie lassen sich<br />
Sicherheitsbremsen überwachen?<br />
Kees: Es gibt verschiedene klassische Überwachungsmöglichkeiten<br />
von Mikroschaltern über Näherungsinitiatoren<br />
und Hall-Sensoren bis hin zu<br />
Temperatur-Sensoren. Daneben bietet mayr Monitoring-Lösungen<br />
mit dem Modul Roba-brake-checker<br />
an. Das Modul versorgt die Bremse einerseits<br />
mit der benötigten Gleichspannung und überwacht<br />
gleichzeitig die Bremse durch die Auswertung von<br />
Strom- und Spannungskurve. Auf diese Weise kann<br />
das Überwachungsmodul feststellen, ob die Bremse<br />
geschaltet hat, ob sie offen oder geschlossen ist.<br />
Darüber hinaus können Anomalien festgestellt werden,<br />
etwa ob die Bremse überhitzt ist. Und man<br />
sieht, wie sich die Schaltkurve über die Lebensdauer<br />
verändert und kann somit auch auf den Verschleiß<br />
der Bremse schließen. Das geht dann in Richtung<br />
Predictive Maintenance, denn dadurch kann man<br />
rechtzeitig eingreifen und eine Wartung einplanen,<br />
damit es nicht zu ungeplanten Stillständen kommt.<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Tipps<br />
können Sie zum Einsatz von Sicherheitsbremsen<br />
geben?<br />
Kees: Das Wichtigste ist für uns, dass wir möglichst<br />
umfassende Informationen vom Anwender über die<br />
Anwendung erhalten. Denn mit diesen Informationen<br />
können wir in den Dialog mit dem Kunden treten<br />
und so möglichst exakt die Anforderungen an<br />
das Bremssystem definieren und gemeinsam die<br />
richtige Lösung finden. Darüber hinaus stellt mayr<br />
Validierungshilfen für die Bremssysteme bereit. Das<br />
heißt, dass auf diese Weise auch der Konstrukteur,<br />
der bewerten muss, ob er die richtige Bremse für<br />
seine Anwendung hat, schon einen Abgleich machen<br />
kann, ob dieses Bremssystem für ihn gut passt.<br />
Will heißen: Wir unterstützen ihn bei der Bewertung<br />
seiner Sicherheitsstruktur nach DIN EN 13849-2 bezüglich<br />
dem Thema Bremse. Sicherheitskennwerte<br />
sind zudem ein wichtiges Thema. Diese sind bei sicherheitskritischen<br />
Anwendungen erforderlich.<br />
Zum Schluss, wenn wir gemeinsam mit dem Kunden<br />
die Lösung ausgewählt haben und er die Bremse in<br />
sein System integriert hat, ist es wichtig, das Bremssystem<br />
in der Anwendung einer Applikationsprüfung<br />
zu unterziehen – damit in der Praxis alles funktioniert<br />
wie vorgesehen.<br />
www.mayr.com<br />
»Wichtig ist bei der Auslegung,<br />
neben dem Halten auch die<br />
dynamische Bremsung zu<br />
betrachten. Welche Reibarbeiten<br />
werden beim Bremsen erzeugt<br />
und sind diese zulässig? Eine<br />
entscheidende Rolle spielen<br />
dabei die Schaltzeiten.«<br />
Bernd Kees, Produktmanager Sicherheitsbremsen, mayr Antriebstechnik<br />
Bild: Konradin Mediengruppe<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 51
ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe » Titelstory<br />
IM ÜBERBLICK<br />
WEGmotion Drives ist ein<br />
integriertes Paket aus Motoren,<br />
Getriebe, Frequenzumrichter<br />
und digitalen Lösungen, das<br />
die Produktivität von Produk -<br />
tionsanlagen verbessert.<br />
Bild: WEG/Konradin Mediengruppe<br />
Mit WEGmotion Drives erhalten<br />
Maschinenbauer ein ganzheitliches<br />
Konzept für den Antriebsstrang –<br />
vom Elektromotor über Getriebe und<br />
Frequenz umrichter bis zur digitalen<br />
Lösung.<br />
Antriebslösungen von WEG für den gesamten Antriebsstrang<br />
Innovativ und<br />
maßgeschneidert<br />
Nachhaltigkeit und Effizienz sind in der heutigen Industrielandschaft nicht mehr nur<br />
erstrebenswerte Ziele, sondern unverzichtbare Anforderungen für Unternehmen. Um<br />
diesen gerecht zu werden, bedarf es innovativer, leistungsfähiger und verlässlicher<br />
Partner wie WEG. Mit WEGmotion Drives liefert der Spezialist für Antriebstechnik<br />
maßgeschneiderte Lösungen, die genau auf diese Anforderungen zugeschnitten sind.<br />
Ralph Klein, General Manager Motion Drives, WEG Germany<br />
52 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
In der heutigen Zeit, die durch raschen Wandel<br />
und Unsicherheit in der Welt- und Wirtschaftslage<br />
geprägt ist, stehen Maschinenbauer vor zahlreichen<br />
Herausforderungen. Die zunehmende Komplexität<br />
von Technologien und Prozessen, der Genera -<br />
tionswechsel gepaart mit Fachkräftemangel erfordern<br />
eine Neuausrichtung. Zuverlässigkeit, Liefertreue<br />
und Innovationskraft werden zu entscheidenden<br />
Faktoren für Wettbewerbsfähigkeit. Erschwerend<br />
hinzu kommen neue gesetzliche Vorgaben wie Lieferkettengesetze<br />
oder ESG-Anforderungen (Environmental,<br />
Social and Governance). Maschinenbauer suchen<br />
daher verstärkt nach soliden, zuverlässigen und<br />
flexiblen Partnern, die ihnen helfen, ihre Prozesse zu<br />
vereinfachen, Kosten zu senken, gesetzliche Anforderungen<br />
zu erfüllen, ihren CO 2 -Fußabdruck zu reduzieren<br />
und gemeinsam neue Wege zu gehen.<br />
Globaler Partner<br />
und lokaler Verbündeter<br />
»Die Konzentration auf weniger, aber<br />
strategisch wichtige Lieferanten mit engeren<br />
und langfristigen Partnerschaften kann<br />
Vorteile wie besseren Support, gemeinsame<br />
Innovationen sowie hinsichtlich der Umsetzung<br />
gemeinsamer ESG-Ziele mit sich bringen.«<br />
In diesem komplexen Umfeld bietet WEG als Komplettanbieter<br />
mit WEGmotion Drives ein ganzheitliches<br />
Konzept für den Antriebsstrang, das weit über<br />
die einzelnen Komponenten hinausgeht. Die Systeme<br />
bestehen aus Elektromotor, Getriebe, Frequenzumrichter<br />
und digitalen Lösungen. Die Kombination der<br />
einzelnen Komponenten zu einer optimal auf die Anwendung<br />
abgestimmten Einheit ist speziell auf die<br />
Optimierung von Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit<br />
in einer Vielzahl industrieller Anwendungen ausgelegt.<br />
Dabei baut WEGmotion Drives auf dem umfangreichen<br />
Standardportfolio bewährter Produkt -<br />
linien auf:<br />
• WEG-Elektromotoren, die für ihre hohe Energie -<br />
effizienz und Zuverlässigkeit bekannt sind;<br />
• einfach zu installierende, leistungsstarke<br />
WEG-Frequenzumrichter für jede Motorgröße,<br />
unterschiedlichste Motortypen und vielfältige<br />
Anwendungen;<br />
• vielseitige, zuverlässige WEG-Getriebe oder<br />
-Getriebemotoren;<br />
• digitale Lösungen, die OEMs und Betreibern unter<br />
anderem eine cloudbasierte Überwachung ihrer<br />
Maschinenparks auch in ihrer eigenen Cloud<br />
ermöglichen.<br />
Diese werden kontinuierlich durch innovative Produkte<br />
sowie kundenspezifische Entwicklungen rund<br />
um den Antriebsstrang ergänzt und erweitert.<br />
Gleichzeitig steht Kunden mit WEG ein starker globaler<br />
Partner und lokaler Verbündeter zur Seite. Mit<br />
Vertretungen in 37 Ländern und einem Netzwerk von<br />
über 1.400 Service-Centern stellt WEG eine positive<br />
Kundenerfahrung sicher. Der Schlüssel zum Erfolg ist<br />
ein zentraler, lokaler und persönlicher Ansprechpartner<br />
vor Ort, der sicherstellt, dass die Kunden immer<br />
die Unterstützung erhalten, die sie benötigen. Allein<br />
in Deutschland verfügt WEG über 200 hoch qualifizierte<br />
Ingenieure. Weltweit stehen 3.900 Ingenieure<br />
bereit, um auf jede Frage eine fachkundige Antwort<br />
zu geben. Ergänzt wird dieses Netzwerk durch eines<br />
der größten Motorenlager Europas und ein leistungsstarkes<br />
Engineering Center in Kerpen, mit dem der<br />
Antriebsexperte schnell und effizient auf Kundenbedürfnisse<br />
reagieren kann. Damit sind kundenspezifische<br />
Lösungen bis hin zum kompletten Schaltschrank<br />
möglich.<br />
Grundsätzlich sind heute viele Unternehmen aus<br />
strategischen Gründen gezwungen, die Anzahl ihrer<br />
Lieferanten zu reduzieren. Dabei spielen nicht nur<br />
Kosteneinsparungen im Rahmen von Konditionsverhandlungen<br />
eine Rolle, sondern auch Themen wie<br />
Komplexitätsreduktion im Zusammenhang mit effizienterer<br />
Logistik und einfacheren Prozessabläufen<br />
sowie verbesserter Qualitätskontrolle. Die Konzentration<br />
auf weniger, aber strategisch wichtige Lieferanten<br />
mit engeren und langfristigen Partnerschaften<br />
kann Vorteile wie besseren Support, gemeinsame<br />
Innovationen sowie hinsichtlich der Umsetzung gemeinsamer<br />
ESG-Ziele mit sich bringen.<br />
Ferner wird es möglich, das Risiko von Lieferengpässen<br />
und -ausfällen zu reduzieren, da Unternehmen<br />
die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit ihrer Lie-<br />
Gerade Maschinenbauer mit speziellen technischen Herausforderungen profitieren davon,<br />
dass ihnen ein zentraler und lokaler Ansprechpartner für den kompletten Antriebsstrang<br />
zur Verfügung steht.<br />
Bild: WEG<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 53
ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe » Titelstory<br />
Am deutschen Hauptsitz in Kerpen betreibt WEG eines der größten Motorenlager Europas.<br />
Bild: WEG<br />
feranten besser einschätzen und überwachen können.<br />
Und mit Blick auf regulatorische Anforderungen<br />
ist es für Unternehmen einfacher, mit weniger Lieferanten<br />
sicherzustellen, dass Nachhaltigkeits- und<br />
Compliance-Standards eingehalten werden.<br />
Aus technischer Sicht beseitigt WEGmotion Drives<br />
die Schnittstellenproblematik für den Maschinenbauer.<br />
Die technische Kompatibilität aller Produkte<br />
untereinander spielt dabei eine entscheidende Rolle.<br />
Der Maschinenbauer kann seine Investition optimieren<br />
und gleichzeitig seine Antriebslösung inklusive<br />
intelligentem Steuerungskonzept so effizient auslegen,<br />
dass der Endkunde von niedrigen Betriebskosten<br />
profitiert.<br />
Beispiel: Integrierte Lösung erhöht<br />
Energieeffizienz<br />
Das zeigt das folgende Beispiel: Ein Spezialist für<br />
Aufbereitungstechnik hatte sich zum Ziel gesetzt, eine<br />
Siebmaschine zu entwickeln, die nicht nur effizient<br />
und zuverlässig arbeitet, sondern auch flexibel<br />
auf unterschiedliche Materialien reagieren kann.<br />
WEG ist es gelungen, eine Lösung zu entwickeln, die<br />
dem Kunden eine Energieeinsparung von über 60%<br />
ermöglicht. Statt eines 11-kW-Motors – bisher in<br />
vergleichbaren Maschinen üblich – kommt nun ein<br />
4-kW-Motor in Kombination mit einem dezentralen<br />
Frequenzumrichter zum Einsatz. Durch die Anpassung<br />
der Motordrehzahl über den Frequenzumrichter<br />
»Aus technischer Sicht wird die Schnittstellenproblematik<br />
für den Maschinenbauer beseitigt.<br />
Dieser kann seine Investition optimieren und<br />
gleichzeitig seine Antriebslösung inklusive<br />
intelligentem Steuerungskonzept so effizient<br />
auslegen, dass der Endkunde von niedrigen<br />
Betriebskosten profitiert.«<br />
Auch in dieser Anwendung konnte der Maschinenbauer eine<br />
Lösung für den kompletten Antriebsstrang erhalten.<br />
kann die Schwingungscharakteristik der Siebmaschine<br />
einfach und präzise an die jeweilige Aufgabenstellung<br />
angepasst werden. Aufgrund des dezentralen<br />
Konzepts entfallen externe Schaltschränke und<br />
Motorzuleitungen, was die Integration in bestehende<br />
Anlagen erleichtert. Die für den weltweiten Einsatz<br />
zertifizierten WEG-Motoren ermöglichen dabei die<br />
globale Vermarktung des Systems. Die neue Siebmaschine<br />
spart bis zu 40% Gewicht im Vergleich zu bisherigen<br />
Maschinen, arbeitet energiesparend, ist einfach<br />
zu bedienen und bietet durch voreingestellte<br />
Betriebsmodi eine optimale Anpassung an individuelle<br />
Aufgabenstellungen. Damit trägt die WEG-Lösung<br />
nicht nur zur Schaffung eines maximalen Kundennutzens<br />
im klassischen Sinne bei, sondern entfaltet<br />
ihre volle Kraft auch im Hinblick auf Nachhaltigkeit<br />
und Ressourcenschonung.<br />
Beispiel: Robustheit trifft auf Effizienz<br />
Ein anderes Beispiel aus der Praxis ist ein Projekt für<br />
einen Doppelwellenzerkleinerer. Für diesen suchte<br />
der Hersteller von Recyclingmaschinen ein Antriebssystem,<br />
das sowohl die geforderte Robustheit als<br />
auch eine hohe Energieeffizienz bietet. WEG entwickelte<br />
ein Konzept, das auf Getriebemotoren der<br />
Tochtermarke WEG Gear Systems basiert. Diese treiben<br />
die Shredder-/Hächslerwellen an und sind speziell<br />
für den rauen Betrieb in der Abfallzerkleinerung<br />
ausgelegt. Die Motoren verfügen über eine thermische<br />
Überwachung, die einen sicheren Betrieb auch<br />
bei hoher Belastung gewährleistet. Damit erlaubt die<br />
Bild: WEG<br />
54 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Antriebslösung eine effiziente und zuverlässige Zerkleinerung<br />
unterschiedlichster Materialien – von Industrieabfällen<br />
bis hin zu Elektronikschrott. Die getrennte<br />
Ansteuerung der beiden Wellen sorgt für ein<br />
gleichmäßiges Drehmoment und optimiert so den<br />
Zerkleinerungsprozess. Dies trägt nicht nur zur Effizienz<br />
der Maschine bei, sondern erhöht auch die Lebensdauer<br />
der Komponenten.<br />
ESG-Exzellenz –<br />
ernsthaft nachhaltig, vorbildlich gut<br />
Mit seinen energieeffizienten Technologien und seiner<br />
hohen ESG-Kompetenz ist WEG bestens aufgestellt,<br />
um Unternehmen auch in Sachen ESG als vertrauenswürdiger<br />
Partner zur Seite zu stehen – mit<br />
ökologischen und ökonomischen Vorteilen für Maschinenbauer.<br />
Neben einer entsprechenden Unternehmensführung<br />
und sozialer Verantwortung sind<br />
die Themen Nachhaltigkeit und Innovation von besonderer<br />
Bedeutung. Ein Indikator für die Ernsthaftigkeit<br />
ist das Erreichen des EcoVadis Gold Ratings im<br />
Jahr 2023, das die Leistungen des Unternehmens in<br />
den Bereichen Umwelt, Soziales und Unternehmensführung<br />
(ESG) anerkennt. Mit über 12.000 Hektar<br />
Aufforstung leistet WEG einen wichtigen Beitrag zur<br />
Wiederherstellung und Erhaltung natürlicher Lebensräume.<br />
Die Zertifizierung von 77% der WEG-<br />
Gruppe nach ISO 14001 im Jahr 2022, gemessen an<br />
der Gesamtzahl von über 40.000 Mitarbeitern, zeigt<br />
das Engagement des Unternehmens für Umweltmanagementstandards.<br />
Bis Ende 2024 will WEG rund<br />
90% seines Stromverbrauchs am Hauptsitz in Brasilien<br />
aus erneuerbaren Energien decken.<br />
Eigene Wege in<br />
Innovation und Fertigung<br />
WEGmotion Drives kombiniert Motor,<br />
Frequenzumrichter und Getriebe zu einem<br />
integrierten Antriebspaket. Mit diesem<br />
ganzheitlichen Konzept für den Antriebsstrang,<br />
das sich auf die konkrete Anwendung<br />
abstimmen lässt, geht die Lösung weit<br />
über die einzelnen Komponenten hinaus<br />
und umfasst auch digitale Angebote.<br />
WEG zeigt auch, wie Investitionen in Forschung und<br />
Entwicklung (F&E) die Innovationskraft und das<br />
Wachstum eines Unternehmens fördern können. Mit<br />
einer Investition von 2,3% der Nettoeinnahmen in<br />
F&E zeigt WEG ein starkes Engagement für die kontinuierliche<br />
Verbesserung und Entwicklung neuer<br />
Technologien. Diese Investitionen tragen Früchte, da<br />
59% des Umsatzes von WEG mit Produkten erzielt<br />
werden, die in den letzten fünf Jahren entwickelt<br />
wurden. Dies unterstreicht die Fähigkeit des Unternehmens,<br />
sich schnell an die sich wandelnden Bedürfnisse<br />
des Marktes anzupassen. Dabei wird in<br />
gleichem Maße Wert auf die Kontinuität gelegt.<br />
Gleichzeitig erreicht WEG durch eine extrem hohe<br />
Fertigungstiefe und eine redundante Standortstrategie<br />
Flexibilität und Unabhängigkeit in der Produktion.<br />
Mit 52 Produktionsstandorten in 15 Ländern ist<br />
das Unternehmen in der Lage, eine Vielzahl von Produkten<br />
und Lösungen effizient zu produzieren und<br />
gleichzeitig ein hohes Maß an Flexibilität zu bewahren.<br />
Diese geografische Diversifizierung und die Fähigkeit,<br />
viele Komponenten selbst herzustellen,<br />
schützen vor Unterbrechungen in der Lieferkette und<br />
ermöglichen eine schnelle Anpassung an Veränderungen<br />
der Nachfrage oder der Produktionsbedingungen.<br />
Dank dieser einzigartigen Positionierung findet WEG<br />
als Komplettanbieter immer einen Weg, um Kundenanforderungen<br />
zu erfüllen. Mit WEGmotion Drives<br />
erhalten Maschinenbauer den ganzen Antriebsstrang,<br />
optimal abgestimmt auf ihre individuelle Anwendung<br />
– einfach und schnell, aus einer Hand, mit<br />
der Garantie für weltweiten Top-Support, Zuverlässigkeit<br />
und Effizienz.<br />
(jg)<br />
www.weg.net<br />
INFO<br />
Mehr Informationen zu<br />
WEGmotion Drives von WEG:<br />
koninfo.de/nhAQn<br />
Bild: WEG<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 55
ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />
IM ÜBERBLICK<br />
In fünf Schritten führt der<br />
Eco-Service von Nord zu<br />
Energieersparnis,<br />
Kostensenkung und<br />
CO 2-Reduzierung.<br />
Bild: Nord Drivesystems<br />
Aus dem Nord-Baukasten lassen sich Getriebe,<br />
Motor und Frequenzumrichter für jede Anwendung<br />
in optimal energieeffizienter Konfiguration<br />
zusammenstellen.<br />
Effiziente Antriebslösungen durch Eco-Service von Nord<br />
Hilfe beim Energiesparen<br />
Die elektrischen Antriebe in Produktion und Logistik bergen erhebliche Einsparpotenziale.<br />
Mit dem Nord-Eco-Service unterstützt der Antriebsspezialist Nord Drivesystems seine Kunden dabei,<br />
diese Potenziale zu realisieren und die energieeffizienteste Antriebslösung zu finden.<br />
INFO<br />
Mehr Informationen zum<br />
Nord-Eco-Service:<br />
koninfo.de/gAHbV<br />
Expertenschätzungen zufolge liegt der Anteil am<br />
Gesamtenergie-Aufwand sämtlicher Industrien,<br />
der für elektrische Antriebe aufgewendet wird, bei<br />
70%. Das ist nicht nur ein erheblicher Kostenfaktor –<br />
dahinter stehen gleichzeitig große Optimierungsund<br />
Einsparpotenziale. Damit seine Kunden diese Potenziale<br />
ausschöpfen können, bietet Nord Drivesystems<br />
eine besondere Dienstleitung an: den Nord Eco-<br />
Service.<br />
Nord Drivesystems ist einer der Weltmarktführer von<br />
elektrischen Antriebskomponenten und bietet ein<br />
umfassendes Portfolio an Elektromotoren, Getrieben<br />
und elektronischer Antriebstechnik, dass an die speziellen<br />
Herausforderungen einzelner Branchen angepasst<br />
ist. „Kontinuierlich arbeiten wir daran, die Energieeffizienz<br />
unserer Komponenten weiter zu verbessern,<br />
um unseren Kunden damit leistungsstarke und<br />
gleichzeitig verbrauchsgünstige Produkte<br />
anbieten zu können“, betont Jörg<br />
Niermann, Bereichsleiter Marketing.<br />
Messung der Leistungsdaten<br />
Der Nord Eco-Service hilft, die energieeffizienteste<br />
Antriebslösung für einen<br />
konkreten Anwendungsfall zu finden.<br />
Der erste Schritt dabei besteht in der<br />
umfassenden Erhebung von Messwerten. „Um eine<br />
Antriebslösung in Bezug auf Energieeffizienz optimieren<br />
zu können, muss ich erst einmal die Daten der<br />
Anwendung kennen“, so Niermann. Dazu wird die sogenannte<br />
Nord Eco-Box, ein mobiler Schaltschrank,<br />
zwischen den Motor und die Stromversorgung geschaltet.<br />
Die Eco-Box besteht aus einem Energiemessgerät<br />
mit Datenlogger-Funktion, Stromwandler<br />
und Kabelanschlüssen. Welche Anwendung der Motor<br />
antreibt, ob ein Förderband oder das Hubwerk eines<br />
Krans, ist für die Messung unerheblich. Über einen<br />
Zeitraum von etwa zwei Wochen zeichnet die<br />
Box in Echtzeit Daten über dauerhafte Belastungen,<br />
Lastspitzen und unregelmäßige Zustände auf. „Wir<br />
brauchen diesen längeren Zeitraum und damit eine<br />
größere Datendichte, um Muster erkennen und zufällige<br />
Ausreißer eliminieren zu können“, so Niermann.<br />
Auswertung der Daten<br />
Ist die Erhebung abgeschlossen, werden die Daten in<br />
eine eigens von Nord entwickelte Software hochgeladen<br />
und automatisch ausgewertet. Der Kunde erhält<br />
die Auswertung in Form eines PDF-Dokuments,<br />
in dem die wesentlichen Eckdaten dargestellt werden.<br />
„Bei der Interpretation der Daten unterstützen<br />
wir den Kunden natürlich“, unterstreicht Niermann.<br />
56 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
Die optimale Abstimmung von Getriebe, Motor und<br />
Frequenzumrichter beim DuoDrive von Nord ermöglicht<br />
einen Systemwirkungsgrad von bis zu 92%.<br />
Bild: Nord Drivesystems<br />
Beim Nord-Eco-Service werden die installierte Leistung und<br />
der Realverbrauch verglichen, was nicht selten zur Reduzierung<br />
der Varianten in einer Anlage führt.<br />
Bild: Nord Drivesystems<br />
In der Nord Eco-Box arbeitet ein Energiemessgerät,<br />
das Stromstärke und -spannung misst. Daraus bestimmt<br />
es die Wirk- beziehungsweise die Blindleistung,<br />
also die tatsächlich genutzte beziehungsweise<br />
nicht genutzte Energie und ermittelt als Verhältnis<br />
daraus den Leistungsfaktor. „Diese Messung im Zeitverlauf<br />
ermöglicht es, einen Lastzyklus der Anlage zu<br />
erstellen“, erklärt er. Daran ist dann abzulesen, ob eine<br />
Anlage in der Dimensionierung den Anforderungen<br />
der jeweiligen Anwendung entspricht. „Häufig<br />
finden wir Antriebssysteme vor, die für die jeweilige<br />
Anwendung deutlich überdimensioniert sind“, so<br />
Niermann, „und das ist natürlich nicht effizient.“<br />
Alternative Komponenten<br />
Ein Beispiel aus der Praxis: Nord untersucht ein Antriebssystem<br />
und stellt eine durchschnittliche Leistungsaufnahme<br />
von 1,1 kW fest, in der Spitze sind es<br />
1,9 kW. Angetrieben wird das System von einem<br />
4-kW-Motor, der damit im Schnitt um weniger als<br />
30% ausgelastet ist. „Ein typischer Fall von Überdimensionierung“,<br />
erklärt Niermann. Der Hersteller<br />
empfiehlt daraufhin einen Motor mit 2,2 kW Leistung,<br />
der im Schnitt zu knapp 50% ausgelastet ist<br />
und damit deutlich effizienter arbeitet. „Es gibt natürlich<br />
auch Fälle, in denen wir vorschlagen, einen<br />
IE3-oder IE4-Motor gegen einen hocheffizienten<br />
IE5+-Antrieb auszutauschen.“ Und wenn ein Standardantrieb<br />
die Anforderungen nicht abdeckt, bietet<br />
Nord auch eine kundenindividuelle Lösung an. Wenn<br />
Nord nach einer Messung einen anderen Antrieb vorschlägt,<br />
bietet das Unternehmen zugleich einen weiteren<br />
Service an. „Wir ermöglichen dann, die Anlage<br />
mit dem von uns empfohlenen Antrieb zu fahren und<br />
eine erneute Messung im gleichen Zeitraum durchzuführen“,<br />
sagt Niermann. Dann können die Auswertungen<br />
in einer TCO-Analyse (Total Cost of Ownership)<br />
verglichen und die kosten- und energieeffizienteste<br />
Lösung kann ermittelt werden.<br />
Reduzierung der Varianten<br />
So signifikant die Vorteile einer Nord Eco-Messung<br />
für ein einzelnes Antriebssystem sind, über eine ganze<br />
Anlage gesehen potenzieren sie sich noch. „Bei<br />
großen Anlagen mit zahlreichen Antrieben, etwa in<br />
der Intralogistik, kann der Eco-Service dazu führen,<br />
die Anzahl unterschiedlicher Antriebssysteme deutlich<br />
zu verkleinern“, so Antriebsexperte Niermann.<br />
Eine solche Variantenreduzierung hilft, über die Gesamtanlage<br />
Verwaltungskosten zu minimieren und<br />
Produktions-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse<br />
zu straffen. Die hocheffizienten Nord-Motoren, die<br />
ein konstantes Drehmoment über einen großen<br />
Drehzahlbereich leisten, eignen sich besonders für<br />
eine Variantenreduzierung.<br />
In zahlreichen Messungen hat der Hersteller bisher<br />
die Lastprofile von Antriebssystemen erstellt. Das<br />
Unternehmen bietet den Service sowohl für Anlagen<br />
mit eigenen als auch mit Fremdkomponenten. „Dass<br />
wir die erhobenen Kundendaten vertraulich behandeln,<br />
versteht sich von selbst“, betont Niermann.<br />
„Vielen Kunden haben wir mit dem Eco-Service<br />
schon geholfen, die Energieeffizienz ihrer Produktion<br />
zu verbessern und damit auch ihren Carbon Footprint<br />
zu verkleinern.“<br />
(jg)<br />
www.nord.com<br />
Nord Eco: In fünf<br />
Schritten führt der<br />
Service von Nord zu<br />
Energieersparnis,<br />
Kostensenkung und<br />
CO2-Reduzierung.<br />
Bild: Nord Drivesystems<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 57
INSERENTENVERZEICHNIS<br />
IMPRESSUM<br />
ACE Stoßdämpfer GmbH, Langenfeld 19<br />
Bihl + Wiedemann GmbH, Mannheim 7<br />
HARTING Deutschland GmbH & Co. KG, Minden 37<br />
Kammerer Gewindetechnik GmbH, Hornberg 21<br />
maxon motor GmbH, München 5<br />
Metrofunkkabel-Union GmbH, Berlin 59<br />
Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg 3<br />
microsonic GmbH, Dortmund 29<br />
Panduit GmbH, Schwalbach 41<br />
PLATO GmbH, Lübeck 45<br />
RCT Reichelt Chemietechnik GmbH + Co., Heidelberg 25<br />
SIKO GmbH, Buchenbach 31<br />
TFC Niederlassung Bochum, Bochum 23<br />
VDI Wissensforum GmbH, Düsseldorf 39<br />
VORSCHAU<br />
PERSPEKTIVEN<br />
Nuh Cement und ABB haben<br />
einen bislang Diesel-getriebenen<br />
Muldenkipper auf einen<br />
vollelektrischen Antrieb umgerüstet<br />
– ein Novum für ein Fahrzeug dieser Größe<br />
und Klasse. In unserem Perspektiven-Beitrag gehen<br />
wir deshalb der Frage nach, wie der Einsatz klimaneutraler<br />
Antriebe in großen Baumaschinen voranschreitet.<br />
Durch die Umrüstung des Zementtrans -<br />
porters werden jährlich rund 100.000 l Kraftstoff<br />
gespart und 245 t CO 2 vermieden.<br />
Konkrete Antworten auf<br />
komplexe Fragestellungen<br />
finden Sie in den<br />
Whitepapern der <strong>KEM</strong>!<br />
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SCHALTSCHRANKBAU<br />
Mit individueller thermischer Schaltschrank -<br />
betrachtung zu mehr Betriebssicherheit: Im Rahmen<br />
einer empirischen Studie zu den jahreszeitenabhängigen<br />
Temperaturverhältnissen in einer<br />
Fertigungshalle konnte festgestellt werden, dass<br />
die gemessenen Temperaturen deutlich unter den<br />
initialen Annahmen des Betreibers lagen. Basierend<br />
auf diesen Daten ließ sich ein nachhaltiges<br />
und energieeffizientes Kühlkonzept ableiten.<br />
Unsere September-Ausgabe<br />
erscheint am 28. August 2024<br />
Bild: Nuh Cement<br />
<strong>Konstruktion</strong><br />
Automation<br />
ISSN 1612–7226<br />
Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />
Verlag:<br />
Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />
Ernst-Mey-Straße 8,<br />
7<strong>07</strong>71 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />
Geschäftsführer: Peter Dilger<br />
Verlagsleiter: Peter Dilger<br />
Redaktion:<br />
Chefredakteur:<br />
Dipl.-Ing. Michael Corban (co), Phone + 49 711 7594–417<br />
Stellvertretender Chefredakteur:<br />
Johannes Gillar (jg), Phone + 49 711 7594–431<br />
Korrespondent:<br />
Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 6401879<br />
Newsdesk:<br />
Frederick Rindle (Leitung, fr), Bettina Tomppert (bt),<br />
Evelin Eitelmann (eve), Dr. Ralf Beck (bec)<br />
Redaktionsassistenz:<br />
Carmelina Weber<br />
Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257<br />
carmelina.weber@konradin.de<br />
Layout:<br />
Helga Nass, Phone +49 711 7594–278<br />
Anja Carolin Graf, Phone +49 711 7594–297<br />
Gestaltungskonzept:<br />
Katrin Apel<br />
Gesamtanzeigenleiter:<br />
Andreas Hugel, Phone +49 711 7594–472<br />
Auftragsmanagement:<br />
Andrea Haab, Phone +49 711 7594–320<br />
Leserservice:<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation,<br />
Phone +49 711 7252–209<br />
E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de<br />
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation erscheint monatlich und wird<br />
kostenlos nur an qualifizierte Empfänger geliefert.<br />
Bezugspreise: Inland 84,90 € inkl. Versandkosten und MwSt.;<br />
Ausland: 84,90 € / 92,70 CHF inkl. Versandkosten.<br />
Einzelverkaufspreis: 8,60 € / 16,00 CHF inkl. MwSt., zzgl.<br />
Versandkosten. Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals<br />
vier Wochen zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt<br />
werden. Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine<br />
Kündigungsfrist von jeweils vier Wochen zum Quartalsende.<br />
Auslandsvertretungen:<br />
Großbritannien: Jens Smith Partner ship, The Court, Long<br />
Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256<br />
862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info<br />
USA: TD.A. Fox Advertising Sales, Inc., Detlef Fox,<br />
5 Penn Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001,<br />
Phone +1 212 8963881, Fax +1 212 6293988,<br />
detleffox@comcast.net<br />
Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors,<br />
nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt<br />
eingesandte Manuskripte keine Gewähr. Alle in <strong>KEM</strong><br />
<strong>Konstruktion</strong>|Automation erscheinenden Beiträge sind<br />
urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch Über -<br />
setzungen, vorbehalten. Reproduktionen gleich welcher<br />
Art, nur mit schriftlicher Genehmigung des Verlages.<br />
Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.<br />
Druck: Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen.<br />
Printed in Germany.<br />
© 2024 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />
Leinfelden-Echterdingen.<br />
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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024 59
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60 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>07</strong>-08 | 2024
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