Mitdenkende Werkzeuge

sz  Das nordrhein-westfälische Wirtschaftsministerium fördert das „Zentrum für Smart Production Design Siegen“ der heimischen Hochschule mit immerhin 3 Mill. Euro. Nachdem das Ministerium in Düsseldorf bereits im April vergangenen Jahres entschieden hatte, die Wissenschaftler der Uni Siegen dabei zu unterstützen, dass sie intelligente Werkzeuge entwickeln und erforschen können, um den Wandel der Arbeit aktiv mitzugestalten, versandte die Bezirksregierung in Arnsberg erst vor dem Feiertag den entsprechenden Förderbescheid.

Die Uni Siegen plant im Lehrstuhl für Umformtechnik ein „Smart Production Design Zentrum“, kurz „SmaP“, in Zusammenarbeit mit den Lehrstühlen der Fertigungsautomatisierung und Montage, Höchstfrequenztechnik und computerunterstützten Gruppenarbeit sowie für Produktentwicklung zu etablieren.

In diesem Zentrum sollen Werkzeuge und Betriebsmittel erforscht und entwickelt werden, die durch integrierte Sensorik und Aktuatorik Prozesse selbst optimieren und führen. Diese sollen im „SmaP“ gefertigt und an sogenannten Industrie-4.0-Arbeitsplätzen getestet werden. Das Ziel: So sollen regionale kleine und mittelständische Unternehmen von Investitionen in das Thema „Industrie 4.0“ überzeugt und ihre Wettbewerbsfähigkeit signifikant verbessert werden.

Konkret: Die Forschung an der Uni verfolgt drei Schwerpunkte, die alle miteinander verknüpft sind – Maschinen, Werkzeuge und das Verhalten von Menschen (die SZ berichtete). Zunächst testen die Wissenschaftler gemeinsam mit den kooperierenden Firmen neuartige Maschinen, zum Beispiel 3-D-Metall-Drucker und Scanner. Sie analysieren beispielsweise, in welchen Situationen und für welche Produkte der 3-D-Drucker tatsächlich einen Mehrwert bringt und wie sich gefräste Werkzeuge von solchen unterscheiden, die aus dem 3-D-Drucker kommen.

In die „ausgedruckten“ Werkzeuge integrieren die Wissenschaftler neuartige, kabellose Sensoren. Heute sei ein Werkzeug ein bloßes Stück Stahl. Die neuen Werkzeuge sollen Sensor und Aktuator zugleich sein. Das heißt: Das Werkzeug meldet beim Arbeiten jeden Fehler direkt zurück, verändert gegebenenfalls seine Form oder Festigkeit, um sich auf die neue Situation bestmöglich einzustellen und den Fehler zu beheben, bevor er sich negativ auswirkt. Damit das funktioniert, müssen die Forscher darüber hinaus wissen, wie sich die Akteure, zum Beispiel die Arbeiter in der Fabrikhalle, verhalten. Welche Bewegungen machen sie bei welchem Arbeitsschritt und wie verhalten sie sich, wenn sie an einer Maschine arbeiten?

Die hiesigen Wissenschaftler haben eine Vision für die Zukunft: Sie möchten intelligente Werkzeuge herstellen und damit den Beruf des „Werkers 4.0“ erschaffen. Das bedeutet konkret, dass künftig ein Servicemitarbeiter zuhause oder im Büro sitzen kann, eine Virtual-Reality-Brille trägt und sich damit in der virtuellen Realität einer Fabrik bewegt, die in Wirklichkeit zum Beispiel 7000 Kilometer entfernt ist. Neben dem Abbild der Maschinen und den über intelligente Werkzeuge erfassten Daten kann er zudem die Bewegungen der Arbeiter vor Ort beobachten und koordinieren, um zum Beispiel eine Maschine zu reparieren.

Der ortsansässige Werker arbeitet mit und an intelligenten Werkzeugen. Sein Anzug setzt dabei die Bewegungen und Handgriffe um, die der Servicemitarbeiter aus der Entfernung vorgibt. Dabei geben die Sensoren in den Werkzeugen diesem kontinuierliche Rückmeldungen, zum Beispiel, welche Kraft er mit dem Werkzeug auf die Maschine ausübt.

Autor:

Redaktion Siegen aus Siegen

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