Bionik

Werkzeugmaschinenbau nutzt Gestaltungsprinzipien der Natur

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Nullemissionsfabrik ist möglich

Klimawandel und Rohstoffverknappung erfordern eine umfassende Betrachtung aller Ressourcen über die gesamte Wertschöpfungskette. „Eine ganzheitliche Bilanzhülle muss das Ziel sein“, erklärte Prof. Günther Schuh, Direktor des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT. Energetisch autonom arbeitende Fabriken seien ein Schritt in diese Richtung. „Auch Nullemissionsfabriken sind für viele Produktionsbereiche heute bereits möglich“, so Schuh weiter.

Die Interaktion von Produktentwicklung, Prozessgestaltung und Maschinenentwicklung erfordert jedoch nicht nur unter Energieaspekten eine komplexe Betrachtung. Was Effizienz in diesem Kontext für Systemlieferanten bedeutet, erläuterte Dr. Hermann Becker, Leiter Produktion bei der ZF Friedrichshafen AG.

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„Der erste Schritt zur Prozessgestaltung für die Produktion eines Produktes ist es, herauszufinden, was ich selbst in meiner Fabrik mache und was ich einkaufen möchte“, so Becker. Aber er betont: „Wer Kerntechnologieen nach außen gibt, muss Schrittmacher bleiben.“ Die Verantwortung für die Lieferkette beginnt bei der Gestaltung der internen Prozessketten. Dabei benötige man für Make- und für Buy-Teile eine Prozessgestaltung. „Der beste Mix einer Prozesskette ist entscheidend, das heißt, das Beste aus allen Fachbereichen“, so Becker weiter.

Ameisen als Vorbild für den Walking Tractor

In der Tier- und Pflanzenwelt ist die Prozessgestaltung größtenteils bereits erfolgreich vollzogen. Denn die Natur bietet viele funktionsfähige und bedarfsgerechte Lösungen, die eine durchaus ganzheitliche Energie- und Ressourcenbilanz aufzuweisen haben. Die Evolution hat dabei Langzeitoptimierungsprozesse bewirkt, durch die letztendlich die bestmöglichen Lösungen für bestimmte Prozesse entstanden sind. „Die Kurzzeitoptimierung technischer Systeme wird effizient durch Lernen von der Natur“, weiß Steffen Ihlenfeldt, Abteilungsleiter Werkzeugmaschinen am Fraunhofer-IWU.

Er nennt Beispiele aus der Struktur- und Bewegungsbionik: Die Haifischhaut und deren mikroskopische Schuppen dienen als Vorbild bei der Reibungsminimierung durch den Einsatz von vergleichbaren Nanoschichten. Die winzig kleinen Ameisen können als Formation große Lasten bewegen und dienen so als Vorbild für den sogenannten Walking Tractor des Forstmaschinenherstellers John Deere. Und natürlich der bewegliche Elefantenrüssel, der in angepasster Form bereits in vielen technischen Bereichen genutzt wird.

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