Herr Prof. Bergs, seit Juni sind Sie Nachfolger von Prof. Klocke an den Aachener Instituten IPT und WZL. Was bedeutet die Berufung für Sie persönlich?
Ich gehe mit Ehrfurcht und großem Respekt in das Gebiet von Fritz Klocke. Er hat einen riesigen Fußabdruck hinterlassen. Was mich freut: Die Zusammenarbeit mit meinen Professoren-Kollegen ist von einer hohen Kollegialität und der tollen Kultur an unseren Instituten geprägt. Aber das wusste ich bereits im Vorfeld. Wir kennen uns ja schon lange.
Was wird sich an den Instituten ändern?
Fertigungsprozesse besser zu verstehen, sie noch präziser beschreiben und definieren zu können, das steht auch künftig im Zentrum unserer Aktivitäten. Darauf baut alles auf. Allerdings gibt uns die Digitalisierung Möglichkeiten an die Hand, die noch vor wenigen Jahren undenkbar waren. Das erlaubt uns beispielsweise, die Prognosefähigkeit von Prozessen massiv zu verbessern. Deshalb werden wir die digitale Vernetzung als starken weiteren Schwerpunkt ausbauen und die Strukturen entsprechend anpassen.
Wo sehen Sie die Schwerpunkte Ihrer künftigen Forschungsarbeit?
Der Schwerpunkt meiner Arbeit liegt weiterhin im Erforschen unterschiedlichster Technologieketten für ein breites Anwendungsfeld – vom Flugzeug- und Triebwerksbau über die Fahrzeugtechnik oder den Werkzeug- und Formenbau bis hin zur optischen Industrie und zur Medizintechnik. Primär beschäftigt uns dabei, wie sich die Wechselwirkungen zwischen Fertigungsmittel und Bauteil optimieren lassen – und zwar sowohl mit Blick auf die Funktion als auch auf ökonomische und ökologische Aspekte.
Was wird den Fortschritt stärker treiben – die digitale Vernetzung oder klassische Zerspanungstechnik?
Beide Bereiche sind wichtig und können ihr volles Potenzial nur in der Kombination entfalten. Wir werden die Möglichkeiten der digitalen Vernetzung nutzen, um anhand von Daten und Modellen fertigungstechnische und begleitende Prozesse schneller und gezielter auslegen und optimieren zu können. Die große Vision dahinter ist die vernetzte, adaptive Produktion. Sie soll über drei Schwerpunkte entwickelt werden: den digitalen Zwilling im Sinne eines vollständigen Abbilds des gefertigten Bauteils einschließlich seiner Fertigungshistorie, die datengetriebene, modellbasierte Analyse von Prozessen – dem digitalen Schatten zur Echtzeit-Steuerung von Prozessen und deren autonomer Führung – , und der prädiktiven Gestaltung von Prozessketten, insbesondere auch vor dem Hintergrund, additive Technologien in industrielle Fertigungsketten einzubinden.
Wie wollen Sie diese Vision umsetzen?
Wir müssen dazu einen Raum für mehr Kreativität schaffen, in dem Informatiker, Datenanalysten und Fertigungsspezialisten gemeinsam neue Ideen entwickeln, ausprobieren und gegebenenfalls auch verwerten können. Dies erfordert Pilotlinien – oder wie ich es nenne: Inkubatoren –, in denen neben den genannten personellen Rahmenbedingungen vor allem auch die technische Infrastruktur zur Verfügung steht. Dazu gehören unter anderem eine sichere Cloud-Anbindung, die kabellose 5G-Datenübertragung, die Möglichkeiten des Edge Computings oder die entsprechende Sensorik. Was ich bei uns umsetzen möchte, sind vier Entwicklungslinien – oder Inkubatoren –, in denen Projekte zu bestimmten Themen interdisziplinär abgearbeitet werden. Ich gehe davon aus, dass wir zum AWK 2020 erste Meilensteine hierzu präsentieren werden.
Welche Themen wollen Sie hier bearbeiten?
Aktuell haben wir hier vier Schwerpunktthemen definiert:
- Die Entwicklung und Nutzung des digitalen Zwillings in der Prototyp-Fertigung von Blisken unter Nutzung der 5G-Technologie,
- Big-Data-Analysen beim Feinschneiden mit dem Ziel, einen digitalen Schatten zu erzeugen,
- die hochflexible Auslegung individueller Prozessketten im Werkzeug- und Formenbau durch daten- und modellbasierte Prognosen sowie
- App-basierte Optimierungstools am Beispiel einer vollständigen Prozesskette zur Fertigung von Zahnrädern.
Diese Inkubatoren sollen den Rahmen bieten, innerhalb dessen die verschiedensten Projekte abgearbeitet werden können. Sie sind so angelegt, dass die an der jeweiligen Beispielanwendung erarbeiteten Lösungen auch auf andere Bereiche übertragbar sind.
Was heißt das für die nötige Qualifikation der künftigen Entwicklungsspezialisten?
Wir brauchen nach wie vor Hard-Core-Fertigungstechniker, wir brauchen aber auch Digitalisierungsexperten mit Verständnis für Fertigungsprozesse, die erkennen, worauf es in der Produktion ankommt. Wir müssen ein Umfeld schaffen, in dem wir digitale Innovatoren mit Fertigungsspezialisten zusammenbringen, damit beide gemeinsam neue Lösungen entwickeln. Wie das aussehen kann, zeigt ein Projekt, in dem wir die 5G-Technologie für die vernetzte, adaptive Produktion nutzbar machen. Bei einer unserer Veranstaltungen trafen Vertreter von Ericsson und MTU zusammen. Im Gespräch erkannten die Ericsson-Leute, welch tolle Chance ihnen die Blisk-Fertigung bietet, um zu zeigen, was 5G kann. Und die MTU-Leute realisierten, welche Möglichkeiten ihnen der Mobilfunkstandard eröffnet. In solchem Zusammenwirken sehe ich die Zukunft fertigungstechnischer Innovation. Einrichtungen wie unsere beiden Institute können verschiedene Welten zusammenzubringen.
Was heißt das für die Ausbildung?
Beide Disziplinen – Fertigungstechnik sowie IT und Datenanalyse – brauchen ein Grund-Know-how im jeweils anderen Bereich. Da die Strukturen an unseren Unis derzeit noch zwischen den Disziplinen klar trennen und eine Anpassung hier Zeit braucht, sehe ich als pragmatischen Ansatz die Einführung entsprechender Wahlpflichtfächer. Und das sollte so schnell wie möglich passieren.
Wie sehen Sie den Stand hinsichtlich standardisierter Schnittstellen fürs Vernetzen?
In der Fertigungstechnik wird es nicht eine Lösung oder eine Cloud geben, sondern viele, die sich koppeln lassen müssen. Konnektivitätsstandards werden hier immer wichtiger. Wir brauchen die Flexibilität, unterschiedlichste Systeme einfach vernetzten zu können. Klar ist: Wer die Standards setzt, der hat die Nase vorn. Deshalb ist es enorm wichtig, hier eine führende Rolle einzunehmen. Wir müssen aber sehr gut überlegen, wie diese Schnittstellen zu gestalten sind.
Wie sehen Sie das Thema Datensicherheit?
Das ist zwar nicht unser Kerngebiet – hier sind unsere Kollegen aus anderen Instituten die Experten –, aber es gibt bereits Lösungen, die sicher sind. Ein Beispiel ist die Fraunhofer-Cloud ‚Virtual Fort Knox‘. Datensicherheit ist eine entscheidende Voraussetzung für die Digitalisierung. Wir werden künftig geschützte Bereiche haben, in denen der Nutzer definiert welche Daten keiner sehen darf und welche er anderen zur Verfügung stellt – im Tausch gegen für ihn wichtige Informationen oder gegen Bezahlung.
Welche Rolle wird Künstliche Intelligenz in der Fertigungstechnik künftig spielen?
Die Treiber in Sachen KI sind zwar noch in anderen Branchen zu finden, aber auch wir brauchen diese Technologie – etwa für unsere datengetriebenen Modelle. Allerdings müssen wir kritisch hinterfragen, an welcher Stelle sie sinnvoll einzusetzen ist und welche Auswirkungen das dann hat. Das ist ein evolutionärer Prozess, in dessen Rahmen wir auch bereits bestehende Systeme und Algorithmen für unsere Zwecke adaptieren sollten.
Worauf sollten Besucher der AMB in diesem Jahr besonders achten?
Ich würde schauen, wer neuartige Software-Lösungen anbietet, mit denen sich Daten aus der Produktion besser visualisieren lassen, welche Maschinen die nötigen Schnittstellen bieten, um relevante Daten in ein Analysetool zu übertragen, welche Werkzeuglösungen sich als Sensormodul für die Datenerfassung nutzen lassen oder welche Cloud-Anwendungen angeboten werden. Interessant wird auch sein, wo Unternehmen aus Bereichen präsent sind, die man eigentlich nicht auf einer AMB erwarten würde. Ich denke da beispielsweise an Telekommunikationsanbieter.
Adaptive Produktion
Mit welchen Ansätzen aus der Informationstechnologie der Wandel zur Industrie 4.0 gelingen kann und welche Voraussetzungen dabei zu erfüllen sind, erarbeiten die Aachener Fraunhofer-Institute IPT, ILT und IME gemeinsam mit weiteren Experten aus Industrie und Forschung im „International Center for Networked, Adaptive Production“. Das Ziel dabei ist, anspruchsvolle Wertschöpfungsketten zur Herstellung komplexer und individualisierter Produkte deutlich flexibler und effizienter zu gestalten. Unternehmen, die hier mitwirken möchten, können in Aachen eine einzigartige Industrie-4.0-Testumgebung erproben.
