Erkenntnisse WGP-Jahreskongress diskutiert Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

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„Mit technologiebasierter und nachhaltiger Produktion zur Kreislaufwirtschaft“ lautete das Motto des WGP-Jahreskongresses, der vom 20. bis 23. November in Freudenstadt stattfand.

In Freudenstadt präsentierten vom 20. bis 23. November Forscher und Unternehmensvertreter neueste Ideen und produktionstechnische Ansätze, um aktuelle Herausforderungen wie Klimawandel und Ressourcenknappheit zu meistern. Sie deckten, wie es weiter an, eine breite Spanne an Themen ab, die sich von Energie- und Materialeffizienz über resiliente Wertschöpfungssysteme und neuesten Aspekte der Kreislaufwirtschaft bis hin zu Digitalisierung als Lösungsansatz erstreckten. „Nachhaltig werden wir nur technologiebasiert erreichen können. Der diesjährige WGP-Kongress (WGP = Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik e. V.) hat den hierfür notwendigen Innovationsraum sehr präzise umrissen und wissenschaftlich erarbeitet sowie eine Vielzahl anwendungsnaher Möglichkeiten präsentiert“, resümierte WGP-Professor Thomas Bauernhansl vom Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart.

Schmalz präsentierte Nachhaltigkeitsprojekte

In der Eröffnungskeynote erläuterte Dr. Kurt Schmalz, geschäftsführender Gesellschafter der J. Schmalz GmbH aus Glatten, dass die marktführende mittelständische Unternehmensgruppe bestehende Produkte und Verfahren kontinuierlich weiterentwickelt und neueste Technologien schnell adaptiert. Das wiederum ermöglicht es dem Unternehmen, eine globale Vorreiterrolle im Bereich wettbewerbsfähiger und umweltneutraler Produktion einzunehmen. Treiber der erfolgreichen Produktinnovationen ist die Tatsache, dass gelebte Nachhaltigkeitsansätze bereits seit Jahrzehnten eine zentrale Säule der Unternehmenskultur darstellen. Schmalz präsentierte außerdem aktuelle Forschungsprojekte, an dem sein Unternehmen beteiligt ist, wie das Projekt „ReduCO2“ als Teilprojekt von „H2BlackForest“, in dem die Nutzung von Wasserstofftechnik in der Region Nordschwarzwald erforscht und weiterentwickelt werden.

Fischerwerke plädieren für schlanke Produktion

Dass Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft nicht nur für das gesunde Fortbestehen auf diesem Planeten notwendig, sondern auch eine unternehmerische Pflicht sind, um sich zukunftsfähig aufzustellen, zeigte Maximilian Bronner, Geschäftsführer Produktion und Technik Fischerwerke GmbH. „Unter dem Druck steigender Kosten sowie dem Mangel an qualifizierten Mitarbeitern ermöglicht eine effizientere Produktion mit schlanken Prinzipien die Aufrechterhaltung des Standorts Deutschland“, mahnte er. Bei Fischer werden aus diesem Grund Lean-Prinzipien im Fischer Prozesssystem beschrieben (FPS) und bei Prozessverbesserungen nachhaltig integriert. Die Varianz der Endprodukte wurde zudem um mehr als 70 Prozent reduziert, was sich positiv auf Bereiche wie Flächenproduktivität, Energieeffizienz und Produktionskosten auswirkt. Gleichzeitig trieb fischer die Digitalisierung der Produktion voran, wodurch Steuerungsprozesse und Fertigung transparenter wurden. „Die Transparenz schafft die Grundlage für eine fortschreitende Entwicklung im Sinne des Lean-Gedankens über die bekannten Grenzen hinaus“, so Bronner.

Nachhaltige Innovationen aus der Kautschukextrusion

Der WGP-Jahreskongress gibt traditionell auch Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit, ihre Forschungsergebnisse der Öffentlichkeit zu präsentieren. In diesem Jahr wurden insgesamt 74 davon ausgewählt, die als besonders vielversprechend angesehen werden. So berichtete Marco Lukas vom Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) der Leibniz Universität Hannover, wie mithilfe von Data Mining die Temperatursteuerung des Kautschukextrusion hinsichtlich Effizienz und Nachhaltigkeit optimiert werden kann. Für die Produktion insgesamt bedeutet das sowohl weniger Abschuss durch präzise Steuerung sowie weniger erste Testzyklen von neuen Produkten und geringerer Personalbedarf dafür. Die Methode findet unter anderem Anwendung in Kautschukextrusionsprozessen und beim Kautschukmischen, kann aber auch auf weiterführende Prozesse übertragen werden. Zum jetzigen Zeitpunkt wurde das Steuerungssystem erfolgreich auf einer Forschungsextrusionsanlage implementiert und validiert. Sobald die Prozesse der jeweiligen Unternehmen über entsprechende Sensorik/Trainingsdaten verfügen, kann das Konzept mithilfe von Generalisierungstechniken übertragen beziehungsweise implementiert werden.

Neuartige Störfaktoren bei der Zahnradfertigung „killen“

Hanwen Zhang und Gonsalves Grünert vom Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen zeigten auf, dass eine prozesskettenübergreifende Analyse die Qualität und Nachhaltigkeit in der Produktion von Zahnrädern positiv beeinflusst. Dazu wurde analysiert, welchen Einfluss die Fertigungsdaten auf die Qualität des Zahnrads und welche Auswirkungen die Fertigungsschritte auf die Umwelt haben. Es zeigte sich, dass eine detaillierte Analyse der neu identifizierten Einflussgrößen dazu beitragen kann, Ausschuss in der Fertigung zusätzlich zu minimieren. Gleichzeitig konnten durch die ökologische Bewertung unterschiedlicher Fertigungsfolgen circa 200 Gramm CO_2e bei der Fertigung der Ritzelwelle eingespart werden.

Dossier Umformtechnik

In Form gebracht

Die Methode bietet eine neue Möglichkeit, außer den bekannten Einflussfaktoren auch bisher unbekannte Störgrößen in der Fertigung zu identifizieren. Dadurch wird eine ganzheitliche Betrachtung der Prozesskette möglich, was folglich neue Forschungsansätze zur Optimierung eröffnet. Auch erlaubt die Methode die Überwachung der Umweltauswirkungen, um eine umweltneutrale Fertigung bei gleichbleibender Qualität zu verwirklichen. Grundsätzlich ist die Methode auf jede Fertigungsprozesskette anwendbar, die eine detaillierte Analyse der Zusammenhänge zwischen Produktionsdaten, Produktqualität und Umweltauswirkungen erfordert. Um die Umsetzbarkeit der Methode in den jeweiligen Unternehmen bewerten zu können, sollen im nächsten Schritt umfassende industrienahe Validierungsstudien durchgeführt werden.

Keine Schwankungen beim Fließpressen mehr

Nicht zuletzt analysierte Thomas Wild vom Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg den Einfluss einer fertigungsbedingten Erwärmung der Werkzeuge bei der Herstellung von Funktionsbauteilen aus Aluminiumblechwerkstoffen mittels Fließpressen. In diesen Untersuchungen konnte zunächst festgestellt werden, dass bereits eine geringfügige Temperaturerhöhung auf 80 °C das Umformergebnis durch eine höhere Formfüllung beeinflusst. Für die Serienfertigung von eng tolerierten Funktionsbauteilen stellt dieser Zusammenhang folglich eine Herausforderung dar. Denn trotz instationärer Fertigungsbedingungen zu Beginn eines Fertigungsloses sollen natürlich kontinuierlich maßhaltige Bauteile hergestellt werden, um Ausschuss zu vermeiden und eine höhere Materialausnutzung zu gewährleisten. Dazu ist jedoch eine genaue Kenntnis des Anlaufverhaltens des Prozesses notwendig, die in dieser Studie erarbeitet werden soll. Als mögliche Kompensationsmaßnahmen für die genannte Prozessschwankung können eine zeitliche Anpassung des Stößelweges oder ein Vorwärmen der Werkzeugaktivteile herangezogen werden.

Insgesamt hat der WGP-Jahreskongress einmal mehr gezeigt, wieviel Potenzial in den Nachwuchswissenschaftlern steckt und wie sie mit ihren innovativen Ideen eine heute noch utopisch klingende durchgehende Kreislaufwirtschaft erstaunlich schnell vorantreiben. Die erarbeiteten Ansätze versprechen einen bedeutenden Beitrag zur Förderung der Nachhaltigkeit in fertigungs- und produktionstechnischen Systemen.

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