AWK 2017: Neue Ansätze für agile Entwicklung und Produktion

Einen umfassenden Überblick über aktuelle Ansätze und Strategien für Industrie 4.0 wollten die Veranstalter des diesjährigen Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquiums bieten. Das Leitthema des AWK 2017 lautete „Internet of Production für agile Unternehmen“. Als Highlight stellten die veranstaltenden Institute – das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT – das erste mit Methoden der Industrie 4.0 entwickelte Serienauto vor.

Das Internet of Production beschreibt die die Herausforderungen von Industrie 4.0 aus der Perspektive der Aachener Forscher. Als oberstes Ziel sehen sie eine echtzeitfähige, sichere Informationsverfügbarkeit zu jeder Zeit und an jedem Ort. Informationen werden zu einem vielseitig nutzbaren digitalen Schatten der Produktion. Präzise und kontinuierliche Datenanalysen ermöglichen es, innerhalb der Produktion Muster zu erkennen und Prognosen zur Entscheidungsunterstützung abzuleiten. Systematisches Lernen aus diesen Daten kann Unternehmen einen erheblichen Zusatznutzen eröffnen. Eine agile, hochiterative Produktentwicklung soll damit genauso möglich werden, wie eine schnelle, fehlerfreie Umsetzung von Änderungsanforderungen in der Serienproduktion.

Wie sich der Ansatz einer agilen Produktentwicklung und Fertigung in die Praxis überführen lässt, zeigte das AWK am Beispiel des e.GO Life. Das kompakte Elektro-Stadtfahrzeug entstand in einem hochiterativen Entwicklungsprozess innerhalb von nur drei Jahren. Neben dem Fahrzeug selbst entwickelten die Forscher auch neue Produktionskonzepte, die in einer Breakout-Session des AWK vorgestellt wurden. Die Serienproduktion startet im Frühjahr 2018 in einer neuen Industrie-4.0-Fabrik in Aachen. Sie wird zunächst für eine Kapazität von 10 000 Fahrzeugen pro Jahr eingerichtet. In der Basisausstattung soll das Stadtauto 15 900 Euro kosten. Seine Reichweite liegt bei rund 130 km.

Die Forscher zeigen mit dem Projekt, dass Industrie-4.0-Methoden iterative Entwicklungsprozesse und eine kostengünstige Prototypen- und Kleinserienproduktion ermöglichen. Die längerfristig angelegten Forschungsbereiche werden durch verschiedene Cluster repräsentiert. Sie sind in Center unterteilt, in denen jeweils Wissenschaftlerteams unterschiedlicher Fachbereiche und Industriekonsortien gemeinsam visionäre Lösungsansätze für Zukunftsfragen verfolgen. Das Netzwerk aus Wissenschaft und Wirtschaft auf dem RWTH Aachen Campus entwickelte das seriennahe Fahrzeug mit einem Budget von unter 30 Mio. Euro. Der erste Prototyp wurde zu 30 % aus 3D-gedruckten Komponenten aufgebaut. Eine PLM-Software erlaubte, verschiedene funktionale Prototypen – real und virtuell – aufzubauen und in dezentralen Teams parallel zu entwickeln. Die regelmäßige, schnelle Überprüfung des Designs in der Virtual-Reality-Installation aixCAVE am IT Center der RWTH beschleunigte den Prozess. Frühe Simulationsmöglichkeiten führten zu einem steifen Chassis, in dem die Steifigkeit des Batterie-Kompartments für die passive Sicherheit des gesamten Autos genutzt wird. Die kunststoffbeplankte Struktur reduziert die Herstellungskosten des Fahrzeugs besonders bei kleinen Stückzahlen gegenüber den üblichen selbsttragenden Karosserien. Ein 48-V-Antrieb mit Großserien-E-Motoren sowie eine konsequente Modulbauweise tragen außerdem zu niedrigen Herstellungskosten bei.

In der Demonstrationsfabrik (DFA) wird Industrie 4.0 am Beispiel von Produkten der e.GO Mobile AG live erlebbar. Die DFA verzahnt produktionstechnische Praxis, Forschung und Weiterbildung. Hier findet zum einen der Rohbau für die e.GO-Prototypen- und Vorserien-Fahrzeuge statt. Zum anderen bietet die Produktionsumgebung der Demonstrationsfabrik den Nutzern aus der Industrie – etwa der e.GO Mobile AG – und Forschung die Möglichkeit, Fragestellungen der Industrie 4.0 in einem realen Betrieb zu untersuchen und umzusetzen.

Der Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH entwickelte mit Hilfe der Anlauffabrik neue Möglichkeiten, um ganzheitliche Forschungs- und Produktionsansätze in einem realen Wirtschaftsumfeld zu generieren und zu erforschen. In sechs Forschungsbereichen werden die Produktionsprozesse weiterentwickelt.

Als Weiteres Highlight wurde im Rahmen des AWK ein Joint Venture zwischen der e.GO Mobile AG und dem Technologiekonzern ZF über dessen Tochter Zukunft Ventures vorgestellt. Ziele des vereinbarten Gemeinschaftsunternehmens e.GO Moove sind die Entwicklung, Produktion und der Vertrieb eines autonomen People und Cargo Movers. Ein erster Prototyp wurde auf dem RWTH-Campus vorgestellt. Mit der autonomen Elektromobilität wollen die Verantwortlichen den Verkehr in Ballungsräumen sauberer, sicherer und effizienter machen und neue technologische Impulse setzen. Prof. Günther Schuh, Mitglied der Direktorien von WZL und IPT sowie Gründer und CEO der e.Go Mobile AG, sagte: „Neue Fahrzeugkonzepte wie unser elektrisch angetriebener People und Cargo Mover müssen hochiterativ entwickelt und gleichzeitig kostengünstig industrialisiert werden. Mit unserem Partner ZF können wir schon kurzfristig Städten und Treibern neuer Mobilität zulassungstaugliche Testflotten anbieten.“ ZF, Nvidia und e.GO arbeiten gemeinsam an der Entwicklung autonomer Fahrfunktionen für den e.GO Mover.

Außerdem wurde im Rahmen des AWK auf dem RWTH-Campus das mit 30 000 m² größte produktionstechnische Forschungscluster Europas eröffnet und die neugegründete Business School der RWTH präsentiert. Ziel der neuen Bildungseinrichtung ist es, Führungskräfte optimal auf die beruflichen Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten. Diese ergeben sich aus den immer schneller voranschreitenden technologiegetriebenen Innovationen, die etablierte Industrien radikal verändern.