Produktion der Zukunft - Forschung und Technologieentwicklung für eine innovative und digitalisierte Sachgüterproduktion - FFG
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Produktion der Zukunft Forschung und Technologieentwicklung für eine innovative und digitalisierte Sachgüterproduktion
Vorwort Ing. Norbert Hofer
Die sachgütererzeugende Industrie ist in Österreich sowohl für die Wertschöpfung als
auch für die Beschäftigung von großer Bedeutung. Aber auch bei den F&E-Ausgaben im
privaten Sektor sind dem produzierenden Bereich ca. 61 Prozent zuzurechnen, womit die
F&E-Quote in diesem Bereich bei 8,1 Prozent liegt. Vielfach ist zu erkennen, dass Unter-
nehmen F&E sowie die Produktentwicklung nahe der Produktion ansiedeln. Wesentliche
Gründe dafür sind das Prozess-Know-how und die Qualifikation der Mitarbeitenden, die
Qualitätssicherung und der IP-Schutz. Industrie 4.0, also die weitgehende Digitalisie-
rung der Produktion, sowie vor- und nachgelagerter Prozessschritte, wird die weitere
Ausgestaltung von Wertschöpfungsketten sowie Wertschöpfungsnetzwerken maß-
geblich beeinflussen. Bestehende Kernkompetenzen (z. B. Fertigungstechnik) werden
um Digitalisierung und Vernetzung erweitert, wodurch sich neue Marktmöglichkeiten Norbert Hofer,
eröffnen. Kleinere Losgrößen, verkürzte Produktzyklen sowie steigende Fertigungstiefe Bundesminister für Verkehr,
Innovation und Technologie
erfordern jedoch auch in den kommenden Jahren Investitionen in F&E sowie Fertigungs-
anlagen. Entscheidende Aspekte sind daher die Aus- und Weiterbildung sämtlicher
Mitarbeitenden. Das BMVIT investiert über das Programm „Produktion der Zukunft“ und
andere Programme ca. 130 Mio. Euro in die österreichische Produktionsforschung, um
die technologische Basis für eine zukunftsorientierte österreichische Sachgüterindustrie
zu schaffen und somit wichtige Schritte in Richtung einer positiven Zukunft des öster-
reichischen Produktionsstandortes zu setzen.
Die vorliegende Broschüre enthält eine Auswahl an Projekten, die im Forschungs-
programm „Produktion der Zukunft“ sowie weiteren BMVIT-Förderprogrammen Unter-
stützung erfahren haben. Sie bietet einen Einblick in die technologische Leistungsfähig-
keit der österreichischen Sachgüterindustrie und ihrer Partner aus der Wissenschaft.
Ich wünsche Ihnen eine spannende und informationsreiche Lektüre.
Norbert Hofer,
Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie
Produktion der Zukunft 1
Inhalt
Vorwort – Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie 1
Produktion der Zukunft
Das Programm „Produktion der Zukunft“ 4
Material- und Produktionsforschung in der FFG 8
Interview mit Andreas Kugi 10
Interview mit Katrin Zorn 12
Digitalisierung & Industrie 4.0
CAT-SAVE – Erforschen einer Softsensorik-Methode zur punktgenauen
zeitlichen und örtlichen Vorhersage von Reaktorzuständen 16
Virtual Welding NEXT – Integration von virtueller/augmented Simulation und
realem Schweißen 18
CHIP – Competenz durch Hoch-Intelligente Produktion mit einzigartiger
Temperatursensorik in Fräswerkzeugen 20
FASAN – Flexible Autonome Sensorik in industriellen Anwendungen 22
SIMslider2 – Simulation von Rollenbeschichtungs- und Prägeverfahren –
Slot – Die-Coating, Nano-Imprinting und Demolding in R2R 24
Pilotfabriken Industrie 4.0
Pilotfabrik 4.0 – TU Wien Pilotfabrik Industrie 4.0 28
LIT Factory – Die smarte verfahrenstechnische Pilotfabrik für die
Kunststofftechnik 30
SFTUG – smartfactory@tugraz 32
2 Produktion der Zukunft
Robotik & Künstliche Intelligenz
ThermoBot_2 – Prüfroboter zur Risserkennung in Schmiedeteilen
mit aktiver Thermographie32
HoliSafeMRK – Holistische Sicherheitskonzepte für
Mensch-Roboter-Kollaboration 34
AutoQual-I – Transfer-Learning based Framework for automated
Quality Inspection for Flexible Lotsize Production 36
Werkstoffe, Oberflächen und Nanotechnologie
Redesign Gear Process – Neue Herstellroute für höchstzuverlässige
pulvermetallurgische Zahnräder 38
TOLLE-Tech – Thermisch-optimierte leiterplattenlose Elektronikbaugruppen40
ECOFURN – Decorative functional coating and/or printing of
natural fibre/wood-based lightweight composites used for eco-friendly
furniture applications 42
NUMBAT – Biofunctional nanoporous hydrogel on microneedle-based
enzymatic biosensors for minimally invasive monitoring of glucose 44
RealNano – Industrielle Realisierung innovativer CMOS- basierter
Nanosensoren 46
Biobased Industry
BioModFiber – Modifizierung von biobasierten Kunststoffen für
die Herstellung von Fasern für Textilanwendungen 48
Kontakte 50
Produktion der Zukunft 3
Produktion der Zukunft
Die digitale Transformation gestalten
„Forschungsförderung ist ein Zukunftsmacher, und viele
unserer Maßnahmen haben dazu beigetragen, Österreich zu
einem führenden Wirtschafts- und Forschungsstandort zu
machen. In keinem OECD-Industrieland investiert die Wirt-
schaft strukturbereinigt mehr in Forschung und Entwicklung
als in Österreich. Aktuell steht die österreichische Wirtschaft
unter erhöhtem Anpassungsdruck, denn tradierte Markt-
strukturen und Geschäftsmodelle überholen sich. Dadurch
öffnen sich neue Chancen für Innovationen. Wir greifen neue
Themen auf und unterstützen die Forschungscommunity
aktiv, die Herausforderungen wie die Digitalisierung zu
meistern. Denn diese Chancen gilt es zu nutzen.“
Henrietta Egerth und Klaus Pseiner,
Geschäftsführung der Österreichischen
Forschungsförderungsgesellschaft FFG
4 Produktion der Zukunft
Die sachgütererzeugende Industrie ist für die österreichische Wirtschaft von erheblicher Produktion der Zukunft
Bedeutung. Mit Produkten im Wert von 62 Mrd. Euro (2017) erzeugt sie einen Anteil 2011–2018:
von 19 Prozent der gesamten österreichischen Bruttowertschöpfung. Auf sie entfällt 167 Millionen EURO
ein Anteil von rd. 17 Prozent aller Beschäftigten in Österreich. So entspricht auch die Förderung vergeben
Beschäftigungsentwicklung im Zeitraum 2014 bis 2018 etwa jener von Gesamtösterreich 314 geförderte Projekte
mit einem Beschäftigungswachstum von etwas mehr als 6 Prozent. Die Investitions- 866 Millionen EURO
aktivitäten der Branche sind für rund 18 Prozent aller Investitionen in Österreich ver- beantragte Kosten
antwortlich und erhöhten sich in den Jahren 2014–2017 um ebenfalls 18 Prozent. Die 1049 Projektanträge
F&E-Ausgaben der sachgütererzeugenden Industrie sind mit 61 Prozent für einen Groß- 3613 Beteiligungen aus
teil der F&E-Ausgaben des gesamten Unternehmenssektors verantwortlich, der 2015 Wirtschaft und Wissenschaft
rund 4,6 Mrd. Euro betragen hat. Die F&E-Quote des Sachgüterbereichs beträgt damit
8,1 Prozent (F&E-Ausgaben als Anteil der Bruttowertschöpfung) und liegt deutlich über
der gesamtösterreichischen F&E-Quote von 3,15 Prozent (2015).
Darüber hinaus tragen österreichische Unternehmen wesentlich zu den hohen
Pro-Kopf-Einkommen in Österreich bei. So liegt ihre Wertschöpfung pro Einwohner am
vierten Platz in der EU hinter Deutschland, Irland und Schweden. Auch konnte Österreich
seine Position als Industriestandort in Europa behaupten.
Umso mehr sind die Herstellung international konkurrenzfähiger Produkte und
die Erweiterung von Kernkompetenzen durch die Digitalisierung von Fertigungstechniken
wichtige Faktoren, um in digitalen Wertschöpfungsketten und am globalen Markt erfolg-
reich zu sein.
Österreichische Unternehmen halten dem enormen internationalen Wettbewerbs-
druck durch laufende Produktentwicklung, die Erforschung neuer digitaler Technologien
und durch gezielte Produktivitätssteigerung bei kontinuierlicher Diversifizierung ihres
Produktportfolios stand. Der Druck erfordert es auch, das bestehende Know-how
auf neue Technologiefelder auszuweiten, indem Kooperationen mit Universitäten und
Forschungseinrichtungen, Kunden und anderen Unternehmen forciert werden.
Die Herausforderungen sind groß:
Die Interaktionen von Menschen und Maschinen im Produktionsbetrieb stellen hohe An-
forderungen an die Automatisierung, der Einsatz von Robotik und Künstlicher Intelligenz
sowie die Bewältigung damit zusammenhängender sozioökonomischer Fragestellungen
müssen erforscht werden. Die Entwicklung neuer Materialien und Werkstoffe mit heraus-
ragenden Eigenschaften sowie umwelt- und ressourcenschonender Herstellungsverfahren
im Sinne einer biobasierten Industrie und einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft (circular
economy) fordert innovative Lösungen.
Überblick zur FTI-Initiative „Produktion der Zukunft“:
www.ffg.at/produktion-der-zukunft-das-foerderprogramm
Produktion der Zukunft 5
Das Programm „Produktion der Zukunft“
Im Zeitraum 2011 bis 2018 wurden an die 30 Ausschreibungen mit hoher strategischer
Relevanz für den Produktions- und Innovationsstandort Österreich im Rahmen der
FTI-Initiative „Produktion der Zukunft“ durchgeführt. So wurden in mehr als 1000
Projektanträgen nationale und transnationale, aber auch Humanressourcen aufbauende
Anträge, wie Stiftungsprofessuren, eingereicht. Mit der Förderung von drei Pilotfabriken
Industrie 4.0 in Graz, Linz und Wien wird weiters eine Forschungsinfrastruktur bereit-
gestellt, an der Unternehmen, Forschende und Studierende erstmals außerhalb des
realen Produktionsbetriebes die Integration unterschiedlicher Fertigungsverfahren in
Produktionsprozesse, sowie die Digitalisierung und Vernetzung der Produktionssysteme
für eine effiziente und flexible Produktion, erproben können.
In zwei erfolgreichen Leitprojekten werden weiters Wertschöpfungsketten in der
additiven Fertigung und Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion am Arbeits-
platz erforscht.
Insgesamt wurden bis dato 866 Millionen Euro an Gesamtkosten in „Produktion
der Zukunft“ beantragt. Seit 2011 wurden mehr als 310 Projekte gefördert, mit einem
Gesamtvolumen in Höhe von 167 Millionen Euro. Seit Beginn der Initiative werden 3613
Beteiligungen aus Wirtschaft und Wissenschaft in den Anträgen von „Produktion der
Zukunft“ verzeichnet.
17 Projekte in der vorliegenden Broschüre stehen stellvertretend für 314 geförderte
hochinnovative Projekte in den Themenfeldern
• Digitalisierung & Industrie 4.0
• Pilotfabriken Industrie 4.0
• Robotik & Künstliche Intelligenz
• Werkstoffe, Oberflächen und Nanotechnologie
• Biobased Industry
Förderungen in „Produktion der Zukunft“ nach Subject Index Codes 2016 bis 2018
25
20
Millionen Euro
15
10
5
0
Industrielle Werkstofftechnik Automatisierung Nanotechnologie Robotik Abfallwirtschaft Sonstiges
Fertigung und -wissenschaft
6 Produktion der Zukunft
Das wichtigste Instrument sind die „kooperativen F&E-Projekte“, zu denen auch
die „Leitprojekte“ zählen. Weit mehr als 80 Prozent der Fördermittel werden für die
Kooperationen zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen vergeben. Die
Schwerpunkte der Forschung liegen in „Produktion der Zukunft“ entsprechend der
Zuordnung zu den SIC-Codes (Subject Index Codes) in den Themenfeldern Industrielle
Fertigung, Werkstofftechnik, Automatisierung, Nanotechnologie und Nanowissen-
schaften, Robotik und Abfallwirtschaft.
„Produktion der Zukunft“ bleibt mit seinem vielfältigen und breiten Spektrum an Ein-
reichmöglichkeiten ein wichtiger Bestandteil der Produktions- und Materialforschung in
der FFG und in Österreich.
In der FFG hat das Thema der Digitalisierung 2018 weiter stark an Bedeutung
gewonnen. Insbesondere die Themen Produktion und IKT sind mit insgesamt 46 Prozent
an den vergebenen Fördermitteln bedeutende Treiber der Digitalisierung.
FFG-Gesamtförderung nach Themen für das Jahr 2018
Sonstige
68 Mio. Euro (11 %)
Weltraum
7 Mio. Euro (1 %) Produktion
Sicherheit 159 Mio. Euro (26 %)
8 Mio. Euro (1 %)
Mobilität
67 Mio. Euro (11 %)
618
Millionen Euro
FFG-Gesamtförderung 2018
nach Themen, ohne Breitband
Life Sciences
75 Mio. Euro (12 %)
IKT
123 Mio. Euro (20 %)
Energie/Umwelt
111 Mio. Euro (18 %)
Quelle: FFG-Förderstatistik 2018; Kennzahl: FFG-Gesamtförderung ohne Breitband und Beauftragungen
Produktion der Zukunft 7
Material- und Produktions-
forschung in der FFG
„Produktion der Zukunft“ steht für die Vermittlung des
themenoffenen und themenspezifischen Förderportfolios der
Material- und Produktionsforschung in der FFG.
Rund ein Viertel aller neu bewilligten Projekte forschen im Bereich „Material- und Pro-
duktion“. Das Themenfeld nimmt somit, mit 159 Millionen Euro Fördermitteln bewilligter
FFG-Projekte, den ersten Platz im Jahr 2018 ein (siehe Grafik S. 11).
Infrastrukturen unterstützen Kooperation und Vernetzung
Pilotfabriken Industrie 4.0
Zentrale Infrastrukturen und Innovationslabore werden durch die Pilotfabriken Industrie
4.0, den Unternehmen und Forschungseinrichtungen in „Produktion der Zukunft“ an-
geboten, um die Möglichkeiten der Digitalisierung in der Produktion zu erforschen. Die
drei geförderten Pilotfabriken smartfactory an der TU Graz, LIT Factory an der Johannes
Kepler Universität in Linz und Pilotfabrik Industrie 4.0 an der TU Wien in der Seestadt
Aspern werden in dieser Broschüre präsentiert.
COMET-Zentren Produktion
Darüber hinaus stehen mit den beiden COMET-Zentren „CDP – Center for Digital Produc-
tion“ und „ Pro2 Future – Products and Production Systems of the Future“ zwei exzellente
Kompetenzträger für Unternehmen auf dem Weg zur Industrie 4.0 zur Verfügung.
CDP – Center for Digital Production
Auch komplexe Arbeitsschritte lassen sich automatisieren. In den Fabriken von mor-
gen sollen ganz unterschiedliche Maschinen effizient zusammenarbeiten. Die zentrale
Herausforderung für produzierende Unternehmen wird die Unterstützung einer mög-
lichst vollständig geschlossenen Automations-, Steuerungs- und Dokumentationskette
sein. Aus diesem Grund bearbeitet das Center for Digital Production gesamthaft die
Prozessschritte von der Akquisition bis zur Auslieferung. Beteiligt sind zahlreiche Partner-
organisationen aus Forschung und Wirtschaft, angesiedelt ist das CDP an der Pilotfabrik
der TU Wien in der Seestadt Aspern.
Pro2 Future – Products and Production Systems of the Future
Das Zentrum zielt auf die nächste Generation industrieller IKT ab, kognitive Produkte und
Industriesysteme, mithilfe derer Produkte und Produktionssysteme mit menschenähn-
8 Produktion der Zukunftlichen kognitiven Fähigkeiten, wie Wahrnehmen, Verstehen, Interpretieren, Memorieren,
Lernen und Schlussfolgern, und entsprechendem kognitionsgesteuerten autonomen
Handeln ausgestattet werden können. Dies beinhaltet drei Grundlagenbereiche:
(i) Maschinelles Wahrnehmen und Bewusstsein, (ii) Kognitive Robotik und Shop Floors
und (iii) Kognitive Entscheidungssysteme. Sie sind die technische Basis für (iv) Kognitive
Produkte und (v) Kognitive Produktionssysteme, die an der JKU Linz, an der TU Graz und
bei Profactor in Steyr erforscht werden.
Förderung nach Programmen, Produktionsforschung, FFG-weit 2016–2018
220
200
180
160
140
Millionen Euro
120
100
80
60
40
20
0
Basisprogramm COMET Produktion der Frontrunner COIN Sonstiges
Zukunft
Einreichmöglichkeiten in der FFG
Projekte aus dem Bereich der Materialwissenschaften sowie Produktionstechnologien
und -verfahren können in vielen Programmen der FFG gefördert werden. Das Angebot
an themenspezifischen Programmen wie „Produktion der Zukunft“ oder „IKT der Zu-
kunft“ spricht die großen Herausforderungen der Wirtschaft und Gesellschaft an. Das
Angebot an themenoffenen Formaten wie die Einzelprojekte im Basisprogramm, oder
das Kompetenzzentren-Programm COMET, aber auch das Frontrunner-Programm zur
Förderung von Unternehmen im kompetitiven Marktumfeld sind für alle Themenfelder
offen (siehe Grafik oben).
Die FFG unterstützt weiters die Beteiligung österreichischer Forschungsein-
richtungen und Unternehmen in Horizon 2020 und an einer Reihe weiterer transnationaler
Fördermöglichkeiten.
Förderungen zu Material und Produktion in der FFG:
www.ffg.at/themenschwerpunkt/produktion-nationales-angebot
Produktion der Zukunft 9„Das Gesamtsystem
im Auge behalten“
Andreas Kugi, Experte für komplexe dynamische Systeme,
zu Österreichs Chancen in einer digitalisierten Produktion und
den Anforderungen an den Innovationsprozess
Produktionsforschung ist nun bereits seit mehreren Jahren im Fokus der Technologie-
politik in Österreich. Wo sehen Sie in diesem Segment Österreich im weltweiten Ver-
gleich, wie gut ist es aufgestellt und wo seine Rolle?
Ich denke, dass Österreich im Bereich der industriellen Produktion international sehr
gut aufgestellt ist. Wir haben hervorragende Unternehmen, die in ihrem jeweiligen Segment
und in speziellen Nischen oftmals sogar zur Weltspitze gehören. Daher macht der langjährige
Fokus in der Technologie- und Förderpolitik im Bereich der Produktionsforschung absolut Sinn.
Die Stärken Österreichs sehe ich hier eindeutig in der nachhaltigen, ressourceneffizienten,
flexiblen und digital unterstützten Produktion. Auch wenn die erzielten Fortschritte groß sind,
haben wir hier noch lange nicht alle Möglichkeiten der Digitalisierung ausgeschöpft. Ich plädiere
deshalb mit Nachdruck dafür, die Produktionsforschung in Österreich noch stärker zu fördern
und damit die digitale Transformation der Unternehmen bestmöglich zu unterstützen und zu
begleiten. Einer der wesentlichen Schlüsselpunkte für die Zukunft wird dabei sein, Talente zu
fördern und ein bereits etabliertes sehr gutes Ausbildungssystem auf allen Ebenen weiter zu
verbessern und an die neuen Anforderungen einer zunehmend digitalisierten Welt anzupassen.
Welche Trends zeichnen sich derzeit in der Produktionsforschung ab, wohin geht die
technologische Reise, und wo liegen da die Chancen von Österreich in F&E?
Der Trend einer systematischen digitalen Integration entlang der gesamten Wert-
schöpfungskette hat sich in den letzten Jahren nicht großartig verändert. Die Erhöhung der
Ressourceneffizienz und die Reduktion von Emissionen werden insbesondere in Anbetracht
der sich zuspitzenden Klimasituation zukünftig eine noch größere Rolle spielen. Auch der
Trend hin zu einer hochflexiblen automatisierten Produktion, die es ermöglicht, besser auf
individuelle Kundenwünsche und eine größer werdende Produktvielfalt mit zum Teil stark
schwankenden Produktionsvolumina einzugehen, wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen.
In den letzten Jahren ist auch zu beobachten, dass die Unternehmen zum Teil gezwungen
sind, bestimmte Tätigkeiten zu automatisieren, nicht um die Effizienz zu steigern, sondern
weil schlichtweg zu wenige qualifizierte Fachkräfte zur Verfügung stehen. Ich erachte es
auch als wichtig, den Blick nicht nur auf die reine Produktion zu richten, da erhebliches
Automatisierungs- und Effizienzsteigerungspotenzial in Bereichen wie Engineering, Quali-
tätskontrolle, Kundenbetreuung, Verkauf, After-Sales-Service-, etc. liegt. Die Chancen für
Österreich sehe ich darin, auf den existierenden Stärken aufzubauen und die Möglichkeiten
10 Interviewder Digitalisierung (Sensorik, digitale Vernetzung, eingebettete Elektronik, Algorithmik,
maschinelles Lernen) systematisch zu nutzen, um effizienter, flexibler, qualitativ hochwertiger
und nachhaltiger zu werden. Ich sehe in diesem Zusammenhang ein sehr großes Potenzial in
der synergetischen Verknüpfung von domänenspezifischem Know-how mit den Möglichkeiten
der datenbasierten Analyse und des maschinellen Lernens.
Sie fordern flexible Produktionsanlagen und einen systemischen Blick. Können Sie dies
näher erläutern, und wie flexibel ist die österreichische Industrie nach Ihren Maßstäben?
In der momentanen öffentlichen Diskussion gibt es oft die Erwartungshaltung, dass
die Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) alles verändern und sämtliche Probleme lösen
werden. Gerade im Hinblick auf die Produktion werden aber die Produktionstechnologie Univ.-Prof. Dr. Andreas Kugi
und die zugrundeliegenden (physikalischen, chemischen, biologischen) Prozesse immer eine ist Vorstand des Instituts
für Automatisierungs- und
zentrale Rolle spielen. Ich vertrete deshalb die Ansicht, dass wir nicht einfach nur die auf Regelungstechnik (ACIN)
großen Datenmengen beruhenden Entwicklungen im Bereich KI von großen Softwarefirmen und Professor für komplexe
wie Google oder Amazon unreflektiert auf die Produktionsforschung übertragen sollen. dynamische Systeme an
der Technischen Universität
Aufbauend auf unseren Stärken müssen wir das Gesamtsystem im Auge behalten. Zum Wien. Seit 2014 leitet Kugi
Design intelligenter Komponenten, Systeme und Prozesse gehören neben einer konsistenten das Christian Doppler Labor
Datenstrategie, die zweifelsfrei zukünftig mehr an Bedeutung gewinnt, noch immer die für Modellbasierte Prozess-
regelung in der Stahlindustrie
Konstruktion, Sensorik, Aktorik, Elektronik, Automatisierung und die zugrundeliegenden und seit 2017 das Center
Technologien und Geschäftsmodelle. Diese Aspekte sind und bleiben integrale Bestandteile for Vision, Automation
einer erfolgreichen industriellen Produktion. Flexibilität in der Produktion bei gleichzeitiger & Control des Austrian
Institute of Technology (AIT).
Sicherstellung von Kosten- und Ressourceneffizienz setzt eine digitale Integration der Er ist wirkliches Mitglied der
gesamten Produktion, im besten Fall über die Unternehmensgrenzen hinweg entlang der Österreichischen Akademie
gesamten Lieferkette, voraus. Es gibt eine Reihe von österreichischen Unternehmen, die der Wissenschaften, Mitglied
der Deutschen Akademie
einen mittel- und langfristigen Plan dazu entwickelt haben und hier hervorragende Arbeit der Technikwissenschaften
leisten. Man darf aber auch nicht unterschätzen, dass zum Teil erhebliche Investitionen in die (acatech).
digitale Infrastruktur und Sensorik vonnöten sind und entsprechend qualifiziertes Personal
mit IT-, Software- und Automatisierungskompetenzen zur Verfügung stehen muss.
Klappt in Österreich der Prozess von der Grundlagenforschung bis zur Umsetzung in
der Praxis bzw. am Markt reibungslos? Wo gibt es Verbesserungsbedarf?
In einzelnen Feldern funktioniert dies schon sehr gut, doch es gibt sicherlich noch
hinreichend viel Potenzial zur Verbesserung. Auch wenn wir in allen Bereichen der Innovations-
kette hervorragende Akteure in Österreich haben, fehlt aus meiner Sicht eine durchgängige
österreichweite Strategie zur Bildung von nachhaltigen Innovationsökosystemen. In so einem
funktionierenden Ökosystem leistet exzellente Forschung einen wichtigen mittel- und lang-
fristigen Beitrag zur erfolgreichen wirtschaftlichen Entwicklung des Standorts. Als kleines
Land wie Österreich erscheint es hier sinnvoll, sich auf bestimmte Nischen und Stärkefelder zu
konzentrieren. Entscheidungen in diesem Zusammenhang sollten auf Basis von nachvollzieh-
baren rigorosen und international üblichen Bewertungsmethoden für Innovation, Qualität der
Forschung und mittel- bis langfristige wirtschaftliche Verwertbarkeit erfolgen. Die Grundlagen
dazu sind in Österreich zum Teil bereits in sehr guter Form vorhanden.
Produktion der Zukunft 11„Simulation kann den
Entwicklungsprozess
beschleunigen“
Katrin Zorn, Entwicklungsleiterin bei Miba in Laakirchen und Vorchdorf,
über die Vorteile der Digitalisierung vom Design bis zur Produktion
Wie hat Miba in Ihrem Aufgabenbereich die Digitalisierung genützt, um den
Innovationsprozess von der Forschung und Entwicklung bis zum Serienprodukt zu
verbessern?
Wir haben ein Technologiekompetenzzentrum gegründet, in dem wir die Ent-
wicklungskompetenzen aus den Miba-Geschäftsbereichen Gleitlager und Beschichtungen
vereinen – beide verwenden ja sehr ähnliche Technologien. Ein Treiber dafür war auch
das Thema Digitalisierung, weil wir gesehen haben, dass wir neue Kompetenzen brau-
chen, die wir damals noch nicht hatten. Wir versuchen, Synergien zu heben und die
Entwicklung in diesem Bereich zusammenzuführen. Wir haben das Thema Simulation
sowohl im Design der Produkte als auch in unseren Prozessen sehr stark zum Einsatz
gebracht. Ein FFG-Projekt beschäftigte sich mit Prozesssimulation. Da wurde schon
im Entwicklungsprozess ein virtueller Zwilling der Produktionsanlage geschaffen, dann
wurden Prozesse vorausberechnet und damit die „Time to Market“ dramatisch reduziert.
Man kann damit im Produktionsprozess Fehler voraussagen, frühzeitig erkennen und aktiv
in den Prozess eingreifen, um die Qualität der Produkte zu steigern. In der Produktion
haben wir uns zum Ziel gesetzt, sämtliche Maschinen zu vernetzen und den Wert der
Produktionsdaten zu erkennen und zu nutzen. Das sind Beispiele für Angriffspunkte für
die Digitalisierung bei Miba.
Wäre das übertragbar auf andere Unternehmen?
Auf jeden Fall. Diese Idee des „Virtual Twins“ hat nicht nur bei Miba Einzug
gehalten. Das ist ein Trend, der sehr hohes Potenzial birgt, weil man sich langwieriges
und teures „Trial and Error“ schon in der Entwicklungsphase erspart bis hin zur Kosten-
einsparung in der Produktion.
Als große Herausforderung sehen Sie, MitarbeiterInnen und die Organisation auf
die Digitalisierung vorzubereiten. Wie gelingt das bei Miba?
Das Eine ist, speziell im Bereich Mechatronik, Fachkräfte zu finden. Das Zweite ist,
die Frage, wie man die Zusammenarbeit zwischen InformatikerInnen und den klassischen
Ingenieurdisziplinen schaffen und fördern kann. Das stellt eine große Herausforderung
dar, weil sie unterschiedliche Sprachen sprechen. Um die gesamte Organisation abzu-
12 Interviewholen, ist Miba den Weg gegangen, ein gemeinsames Digital Office für alle Geschäfts-
bereiche zu installieren, das das Kompetenzzentrum für dieses Thema ist und jede
unserer Divisionen unterstützt. In die Grundausbildung der Mitarbeiter sind die Themen
Digitalisierung und Datenanalyse aufgenommen worden. Es gibt proaktive Kommunikation
zu diesem Thema, denn das Thema Datenerfassung und Datenverwendung birgt eine hohe
Unsicherheit, vor allem wegen des Datenschutzgesetzes. Wir haben ein IT-Landscape
Projekt, wo man versucht, die Produktion zu digitalisieren, und da braucht es auf jeden
Fall die Akzeptanz und das Einbinden der Mitarbeiter.
Können Sie beurteilen, ob andere Unternehmen in Österreich auf diese Heraus-
forderungen eingestellt sind? Dr.in Katrin Zorn ist Head of
Ich glaube, es ist ein sehr heterogenes Bild. Es gibt definitiv Unternehmen, die Technology Competence
Center Miba Bearing and
schon viel digitaler in der Produktion und in Prozessen arbeiten. Miba bewegt sich da Coating Group, Laakirchen,
wahrscheinlich im Mittelfeld – mit dem klaren Ziel, in der Meisterklasse mitspielen zu Österreich. Die Firma
wollen. Miba hat unter anderem
einen Produktions- und
Entwicklungsstandort mit
Die Digitalisierung bietet auch die Möglichkeit, Produkte maßzuschneidern. Kann Hightech-Status in China.
da Österreichs Industrie mithalten?
Grundsätzlich gehe ich davon aus. Ich halte die österreichische Produktions-
technologie insofern als sehr fortschrittlich, weil man schon sehr bald auf das Thema
Simulation aufgesprungen ist. Nicht nur in der Designphase, sondern auch in der
Produktionsphase – das wurde durch die FFG auch aktiv gefördert. Das Thema Los-
größe-1-Produktion wird seit Jahrzehnten gefördert, und es ist mein Eindruck, dass das
sehr viele Unternehmen mitdenken. Dieser Ansatz der digitalen Produktentwicklung und
Produktion ermöglicht es, das auch umzusetzen.
Wie könnte das Zusammenspiel zwischen Forschungseinrichtungen und innovations-
orientierten Unternehmen noch besser funktionieren, um am Puls der techno-
logischen Entwicklung und der Marktdynamik zu bleiben?
Es ist wichtig, dass man länderübergreifend Kooperationen ermöglicht. Auch für
Miba ist es wesentlich, Förderungen für unsere Weiterentwicklung zu bekommen. Noch
viel wichtiger ist es für kleinere Unternehmen, die vielleicht weniger finanzielle Mittel
dafür haben. Es gibt EU-geförderte Projekte, aber das ist oft ein großer bürokratischer
Aufwand. Wir bei Miba haben das mittlerweile etabliert, aber für ein kleines Unter-
nehmen ist es undenkbar, an so etwas teilzunehmen, denn man braucht das Controlling
im Hintergrund und das entsprechende Projektmanagement, um ein EU-weites Projekt
betreiben zu können. Es würde helfen, wenn man da in die breitere Masse geht und
Kooperationen mit Unis fördert. Wir sind relativ gut vernetzt mit Universitäten, auch
über unsere MitarbeiterInnen. Das ist ein wesentlicher Erfolgsgarant.
Interview: Sonja Bettel
Produktion der Zukunft 13Digitalisierung & Industrie 4.0 Pilotfabriken Industrie 4.0 Robotik & Künstliche Intelligenz Werkstoffe, Oberflächen und Nanotechnologie Biobased Industry 17 ausgewählte Projekte zeigen den Beitrag der Forschung zur Produktion der Zukunft. 14 Optionale Fußzeile
Optionale Fußzeile 15
CAT-SAVE
Reaktorzustände mit
Softsensorik vorhersagen
Exakte Prognostik thermodynamischer Zustände im Inneren chemischer
Reaktoren erhöht Sicherheit und Rentabilität von Industrieverfahren
Chemiereaktoren sind verschließbare Behälter, in deren Innerem chemische Prozesse
ablaufen. Sie bilden das Herzstück verfahrenstechnischer Anlagen und kommen, in der
bekanntesten Form als Rührkessel, beispielsweise in der Petrochemie zum Einsatz.
Das Prozessgeschehen innerhalb solcher Kessel ist hochdynamisch. Temperatur-
spitzen, Fehlreaktionen und gefährliche Druckanstiege schädigen das Material und ver-
kürzen den Lebenszyklus petrochemischer Produktionsanlagen. Mit aktuell verfügbaren
Methoden können jedoch die Zustände in chemischen Reaktoren weder direkt gemessen
noch exakt vorausberechnet werden.
Thermodynamisches Mehrphasenmodell
Mit CAT-SAVE erforscht die TU Graz eine Softsensorik-Methode, die es ermöglicht,
Druck, Temperatur, Phasenzustände sowie Zusammensetzungen des Prozessstroms im
Inneren von Mehrphasen-Reaktoren punktgenau vorherzusagen. In der Softsensorik
werden Parameter, die nicht real gemessen werden können, mittels mathematischer
Modelle berechnet.
Die Stärke von CAT-SAVE ist ein thermodynamisches Mehrphasenmodell. Als
reale Messwerte dienen lediglich die Ein- und Ausgangsströme, das Ergebnis ist eine
Infobox
∙ Projekttitel: Erforschen einer Softsensorik-Methode zur punktgenauen
zeitlichen und örtlichen Vorhersage von Reaktorzuständen (CAT-SAVE)
∙ Konsortialführer: Technische Universität Graz, Institut für Chemische
Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
www.tugraz.at/institute/ceet/home
∙ Projektkoordinator: Ass.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Thomas Wallek
thomas.wallek@tugraz.at
∙ Weitere Konsortialpartner: Prozess Optimal CAP GmbH
∙ Laufzeit: 2018–2019
16 Digitalisierung & Industrie 4.0Echtzeit-Visualisierung der wichtigsten Prozessparameter. Auf diese Weise kann die Simulation des Referenz-
Temperatur im Reaktor und an den Wänden sowohl zeitlich als auch räumlich genau modells in Aspen Plus: Das
Modell wurde zur Unter-
prognostiziert werden. Unerwünschte Reaktorzustände an sensorisch unzugänglichen suchung der Effekte ver-
Stellen werden in Echtzeit erfasst, Gefährdungen frühzeitig erkannt. Auch die Bildung schiedener Zuströme auf
ungewollter Nebenprodukte geht zurück. So steigt nicht nur die Prozesssicherheit, die Formierung von Neben-
produkten verwendet.
sondern auch die Wirtschaftlichkeit entsprechender Verfahren.
Vorsprung generieren
Mögliche Abnehmer der innovativen Methode sind die Rohöl verarbeitende Industrie
sowie die Petrochemie in Österreich und Europa. Die Möglichkeit, auf materialschädigende
Zustände in Echtzeit zu reagieren, verschafft Vorsprung. Reaktoren können hinsichtlich
Durchsatz und Katalysatorstandzeiten optimiert werden – eine Erhöhung um 10 Prozent
erscheint realistisch. Das monetäre Potenzial bei einer chemischen Industrieanlage, be-
zogen auf einen Betriebszeitraum von drei bis fünf Jahren, liegt damit in Millionenhöhe.
Produktion der Zukunft 17Virtual Welding NEXT
Realität mit virtueller
Lernumgebung verschmelzen
Das Schweißtraining der Zukunft bildet in einer virtuellen,
modular gestalteten Lern- und Arbeitsumgebung verschiedene
Werkstoffe und Produkte realitätsnah ab
Die Fronius Schweißtechnik hat sich zum Ziel gesetzt, die Maschinen und die Menschen,
die sie bedienen, noch besser aufeinander abzustimmen. Dazu holt sich der öster-
reichische Schweißtechnikspezialist das wissenschaftliche Know-how der TU Graz und
der technischen Fachhochschulen Joanneum und Campus Wien ins Haus. Gemeinsam
sollen zwei bisher getrennte Welten bestmöglich verbunden werden: die Welten von
Augmented bzw. Virtual Reality, in der passgenau simuliert und geübt werden kann;
und die reale Welt, in der angehende und fortgeschrittene SchweißerInnen Probestücke
angreifen, Brenner bedienen und so ein Gefühl für die Handhabung von Werkstoffen,
Komponenten und Arbeitsumgebungen entwickeln können.
Schulungen mit dem Schweißhelm der Zukunft
Der modulare Aufbau von Virtual Welding NEXT hat viele Vorteile: So können Schulungen
ab Basislevel bis hin zur spezialisierten Weiterbildung sowie neue Kunden-Anforderungen
mittels unterschiedlicher Module abgedeckt werden. Bisher eingesetzte VR-Brillen
schotten die NutzerInnen sehr von der Umgebung ab und bilden die natürlichen Blick-
Infobox
∙ Projekttitel: Integration von virtueller/augmented Simulation und
realem Schweißen (Virtual Welding NEXT)
∙ Konsortialführer: FRONIUS INTERNATIONAL GmbH
www.fronius.com
∙ Projektkoordinator: DI Almedin Becirovic
becirovic.almedin@fronius.com
∙ Weitere Konsortialpartner: FH Campus Wien Forschungs- und
Entwicklungs GmbH, FH JOANNEUM Gesellschaft mbH,
Technische Universität Graz, Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen
∙ Laufzeit: 2017–2020
18 Digitalisierung & Industrie 4.0richtungen und Handgriffe nicht gut genug ab. Das Equipment für virtuelle Schulungen Revolution im Schweiß-
kommt derzeit nicht nah genug an die Realität heran – die Brenner sind oft zu leicht, training: Virtual Welding
NEXT gleicht bisherige
die Werkstücke zu künstlich. Ziel von Virtual Welding NEXT ist neben der perfekten Schwächen von Virtual-Rea-
Simulation von Schweißnähten und mehr Ergonomie auch der stimmige Übergang von lity-Brillen bei Schulungen
der Übungs- auf die Arbeitsumgebung. Das Training soll auch bereits erfahrene Schweiß- aus und schafft realitätsnahe
Lernsituationen.
erInnen ansprechen. Ein weiterer Fokus von Virtual Welding NEXT sind innovative Inter-
aktionsformen zwischen Mensch und Maschine, wie etwa Sprach- und Gestik-Steuerung.
Die nächste Generation von Trainings kombiniert den „Schweißhelm der Zukunft“
mit individuell konfigurierbaren Schulungs-Modulen und numerischer Simulation. Der
Schweißhelm schafft eine nahtlose Visualisierung durch das Tracking des Anwenders
sowie von Brenner und Werkstück im Raum. Der Übungsbrenner ist nicht an einen Ort
gebunden und intuitiv und leicht zu bedienen. Die Simulationskompetenz der beteiligten
Hochschulen sorgt dafür, dass die Schweißnaht unabhängig vom eingespeisten Szenario
immer echt aussieht. So will der heimische Hersteller für ein breites Spektrum an Kunden
mehr Ausbildungseffizienz und Kostenminimierung erreichen.
Produktion der Zukunft 19CHIP
Intelligente Temperatur-
sensorik in Fräswerkzeugen
Ceratizit setzt bei der Herstellung hochhitzebeständiger Flugzeug-
triebwerke aus Superlegierungen auf intelligentes Werkzeug
Flugzeugtriebwerke sind Bauteile, die extremen Belastungen ausgesetzt sind, aber auch
höchsten Sicherheitsansprüchen genügen müssen. Sie werden aus sogenannten Super-
legierungen hergestellt – das sind nickelbasierte Legierungen, die sich unter anderem
durch eine besondere Hitzebeständigkeit auszeichnen.
Diese Metallbauteile werden durch Fräsen erzeugt, das heißt, vom nur grob ge-
fertigten Rohling werden so lang Späne abgetragen, bis er die gewünschte Form hat.
Aufgrund ihrer speziellen Robustheit sind Superlegierungen aber schwer „spanbar“.
Nicht nur die Bauteile selbst, sondern auch die Werkzeuge, mit denen sie hergestellt
werden, stehen unter großer Belastung. Ceratizit Austria ist auf die Herstellung solcher
Werkzeuge spezialisiert.
Da es um große Volumina von Spänen geht, ist ein Werkzeugversagen in ge-
wissem Ausmaß Teil des Produktionsprozesses. Der entstehende Ausschuss erhöht die
Herstellungskosten.
Hier setzt das Projekt CHIP (Competenz durch Hoch-Intelligente Produktion) mit
der Suche nach effizienten Lösungen an. Es wurde ein Prototyp entwickelt, der Werk-
zeugbruch und -verschleiß noch während des Fräsvorgangs erkennt und verhindert.
Infobox
∙ Projekttitel: Competenz durch Hoch-Intelligente Produktion mit
einzigartiger Temperatursensorik in Fräswerkzeugen (CHIP)
∙ Konsortialführer: Ceratizit Austria GmbH
∙ www.ceratizit.com
∙ Projektkoordinatorin: Dr.in Tamara Teppernegg
tamara.teppernegg@ceratizit.com
∙ Weitere Konsortialpartner:
Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL),
Technische Universität Darmstadt, Institut für Produktionsmanagement,
Technologie und Werkzeugmaschinen (TUD-PTW),
TU Graz, Institut für Fertigungstechnik (TUG-IFT)
∙ Laufzeit: 2016–2019
20 Digitalisierung & Industrie 4.0CHIP kombinierte einen Voll-
hartmetallfräser mit einem
Temperatursensor, womit
die Temperatur nahe an
der Schnittkante gemessen
werden kann. Der Effekt:
Ungünstige Bedingungen
können direkt im Fertigungs-
prozess festgestellt und
vermieden werden.
Werkzeugtemperatur als kritischer Faktor
Ein Vollhartmetallfräser wurde mit einem Temperatursensor so bestückt, dass die Tem-
peratur nahe an der Schnittkante gemessen werden kann. Ungünstige Bedingungen
können also direkt im Fertigungsprozess identifiziert und vermieden werden. Im Unter-
schied zu berührungslosen Messmethoden, zum Beispiel mithilfe von Wärmebildkameras,
funktioniert diese Messung auch, wenn Kühlschmierstoff verwendet wird.
So gelang es erstmals, Kräfte und Temperaturen in einem rotierenden Werkzeug-
system unter Einsatz von Kühlschmiermittel simultan zu ermitteln. Durch Simulations-
rechnungen kann die Belastungsgrenze genauer im Voraus bestimmt werden. Auch die
Wirkung und notwendige Menge des Kühlschmierstoffs kann besser vorhergesagt werden.
Der Prototyp ist bereits als Hilfsmittel bei speziellen Problemstellungen in
der Produktion im Einsatz. Parallel wird an der Serienreife des Werkzeugs gearbeitet.
Mit dem Projekt stärkt Ceratizit seine Positionierung als Innovationsträger in der
Luftfahrtindustrie.
Produktion der Zukunft 21FASAN
Solide Grundlagen für
autonome Sensornetzwerke
Energieeffizienz ist der Faktor der Zukunft für autarke
und robuste vernetzte Systeme
Intelligente, autonome Sensornetzwerke werden Industrie-4.0-Produktionsprozesse mes-
sen, überwachen und steuern. Ein Netzwerk besteht aus einzelnen Knoten, die bevorzugt
drahtlos miteinander kommunizieren, denn Verkabelung ist aufwändig und fehleranfällig.
Der kritischste Erfolgsfaktor für künftige leistungsfähige Systeme ist Energieeffizienz, also
minimaler Energieverbrauch, um weitestgehend Wartungsfreiheit zu gewährleisten. Das
betrifft sowohl die Hardwarekomponenten als auch die Kommunikationsabläufe, denn das
Übertragen von Funkpaketen ist energieintensiv. Abhilfe schaffen optimierte Protokolle.
Weiters unabdingbar sind geeignete Technologien für die präzise Ortung der Knoten.
Das Projekt FASAN verfolgt das Ziel, all diesen Anforderungen gerecht zu werden
und somit solide technische Grundlagen für autarke und flexible Sensornetzwerke der
Zukunft zu schaffen. Konkret wurde ein Prototyp eines drahtlosen Netzwerkes entwickelt,
mit dem Temperaturen gemessen werden können. In Feldtests erfolgte die Anwendung
bei Fahrzeugtests in der Automobilindustrie, wo die Aufgabenstellung zum Beispiel
lautete, die Temperatur an verschiedenen Stellen eines Motorprüfstandes synchron und
zuverlässig aufzuzeichnen.
Infobox
∙ Projekttitel: Flexible Autonome Sensorik in industriellen
Anwendungen (FASAN)
∙ Konsortialführer: Linz Center of Mechatronics GmbH
www.lcm.at
∙ Projektkoordinator: Dr. Leander Hörmann
leander.hoermann@lcm.at
∙ Weitere Konsortialpartner: AVL List GmbH,
Johannes Kepler Universität Linz (JKU), Institut für
Nachrichtentechnik und Hochfrequenzsysteme (NTHFS)
∙ Laufzeit: 2016–2019
22 Digitalisierung & Industrie 4.0FASAN entwickelte den
Prototyp eines drahtlosen
Sensor-Netzwerkes zur
Messung von Temperaturen
an verschiedenen Stellen
eines Motorprüfstandes.
Erfolgreiches Design
Die bis zu 100 Sensorknoten werden durch Solarzellen versorgt – diese Gewinnung
kleiner Mengen elektrischer Energie aus der Umgebung wird Energy Harvesting genannt.
Innovativ ist auch die optische Lokalisierung der Sensoren mithilfe von LEDs: Jeder
Knoten verfügt über seine eigene LED mit eindeutiger Blinksequenz, die von mindestens
zwei Kameras erfasst wird (Angle-of-Arrival-Verfahren). Alle Komponenten – auch die
Software und das Kommunikationsprotokoll – sind äußerst sparsam im Verbrauch. Das
ermöglicht den Einsatz herkömmlicher, robuster Temperaturfühler (z.B. Pt100), was bisher
in ähnlichen Versuchsanordnungen eine große Hürde darstellte.
Die entwickelten Technologien sollen von Messtechnikherstellern auch in weiteren
Märkten genutzt werden. Positive Effekte sind auf die internationale Sichtbarkeit des
Forschungsstandorts Österreich zu erwarten, sowie auf eine Stärkung des Industrie-
standorts durch Technologieführerschaft.
Produktion der Zukunft 23SIMslider2
Nanostrukturen im
großen Maßstab
Mithilfe des Forschungsprojekts SIMSlider2 können Nanostrukturen
künftig schneller und kostengünstiger produziert werden
Dem Nanotechnologie-Markt wird für die kommenden Jahre ein starkes Wachstum
vorausgesagt. Nanotechnologien, also Methoden zur Herstellung von Materialien,
Bauteilen und Systemen durch die Manipulation von Stoffen im Längenbereich bis zu
100 nm, werden dabei auch weiterhin einen zentralen Einfluss auf wichtige Sektoren der
globalen Wirtschaft haben. Dies gilt insbesondere für die Bereiche Biomedizin, Elektronik,
Energie, Umwelt und Pharmaindustrie.
Infobox
∙ Projekttitel: Simulation von Rollenbeschichtungs- und
Prägeverfahren – Slot–Die-Coating, Nano-Imprinting und Demolding
in R2R (SIMslider2)
∙ Konsortialführer: JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
www.joanneum.at
∙ Projektkoordinator: DI Johannes Götz
johannes.goetz@joanneum.at
∙ Weitere Konsortialpartner: bionic surface technologies GmbH
FMP technology GmbH
∙ Laufzeit: 2017–2020
Um dem wachsenden Interesse der Industrie gerecht zu werden, benötigt es
neue Innovationen, die eine kontinuierliche Produktion sicherstellen. Insbesondere die
Nanoimprint-Lithographie, auch Nanoprägung genannt, bietet hier vielfältige Chancen
und Anwendungsbereiche: Obwohl grundsätzliche Funktionen von Nanostrukturen
bereits seit Jahrzehnten erforscht werden, konnte erst durch die Entwicklung des rollen-
basierten Nanoprägens ein Durchbruch bei der industriellen großflächigen Herstellung
dieser Strukturen erreicht werden.
24 Digitalisierung & Industrie 4.0Kosten und Entwicklungszeit reduzieren SIMslider2 füllt die Wissens-
Eine ausreichende theoretische Beschreibung des gesamten Prozessablaufs und der lücke zum Prozessablauf
und zu beteiligten physi-
beteiligten physikalisch-chemischen Vorgänge der Nanoprägung gibt es bislang noch kalisch-chemischen Vor-
nicht. Das Projekt SIMslider2 will dies ändern. Das Ziel des Projektes: die modellierende gänge der Nanoprägung.
Beschreibung des rollenbasierten Nanoprägens sowie die Entwicklung von Simulations- Simulationsalgorithmen
sollen zum idealen Verfahren
algorithmen. Mithilfe der Simulierung und der gleichzeitigen Verifizierung durch zwei führen.
reale Anwendungsszenarien, wird ein ideales Verfahren entwickelt, um die Eignung
vorgesehener Nanostrukturen im Vorfeld beurteilen zu können.
Die bis dato oftmals rein empirische und experimentelle Prozess- und Struktur-
optimierung soll von den im Projekt entwickelten Modellen abgelöst werden. Damit
würden nicht nur die hohen Kosten für Mastering, Materialien und Gerätezeit der Ver-
gangenheit angehören, sondern gleichzeitig vielfältigere strukturelle Designs ermöglicht
und die Entwicklungszeit verkürzt werden. Durch diese neuen Potenziale profitieren
letztlich sowohl eine Vielzahl von Branchen (z. B. Mikro-Elektronik, Mikro-Optik, Unter-
haltungselektronik, Folienveredelung, Photovoltaik, Medizintechnik) als auch Forschungs-
und Entwicklungsprojekte.
Produktion der Zukunft 25Pilotfabrik 4.0
Pilotfabrik demonstriert
Industrie von morgen
In einem realistischen Testumfeld werden intelligente Produktions-
systeme praxisnah erlebbar, erforscht und entwickelt
Die Produktion industrieller Güter wird in Zukunft komplizierter, wissensintensiver und
vernetzter. Die Industrie von morgen ist geprägt von Begriffen wie, „Smart Production“
und „Cyber-Physische Produktionssysteme“. Diese Begriffe verweisen auf kluge IT-Sys-
teme, in denen verschiedene Maschinen optimal aufeinander abgestimmt sind. Damit
können Leerläufe und Überproduktion vermieden werden und die Produktionsumgebung
reagiert selbstständig auf Ausfälle. So wird die industrielle Produktion schneller, billiger,
energiesparender und passt sich individuellen Kundenwünschen an.
Günstige Produktionskosten in Niedriglohnländern, aber auch Qualitätsfort-
schritte bei außereuropäischen Konkurrenten, setzen auch österreichische Unternehmen
unter Druck, solche digitalisierten Produktionsumgebungen umzusetzen. Doch dafür feh-
len oftmals Kompetenzen und gerade kleinen und mittleren Unternehmen die Ressourcen.
Infobox
∙ Projekttitel: TU Wien Pilotfabrik Industrie 4.0 (Pilotfabrik 4.0)
∙ Konsortialführer: Technische Universität Wien
∙ Projektkoordinator: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Philipp Hold
philipp.hold@tuwien.ac.at
∙ Weitere Konsortialpartner:
Atos IT Solution and Service GmbH, Bosch Rexroth AG,
COPA-DATA GmbH, EMCO GmbH, EVOLARIS Next Level GmbH,
Festo GmbH, GGW Gruber & Co GmbH, igm Robotersysteme AG,
Jungheinrich Austria Vertriebsges. m. b. H., Kellner & Kunz AG,
Memex GmbH, PHOENIX CONTACT GmbH, Picavi GmbH,
plasmo Industrietechnik GmbH, SAP Österreich GmbH,
Siemens AG Österreich, Siemens Industry Software GmbH,
teXXmo Mobile Solution GmbH & Co. KG,
TRILOGIQ Deutschland GmbH, Würth GmbH,
Zetes Austria GmbH, Zoller Austria GmbH
∙ Laufzeit: 2015–2018
∙ Betriebszeit: bis 2026
26 Pilotfabriken Industrie 4.0Demonstrationsfabrik für „Smart Production“ Pilotfabrik 4.0: In der
Die TU Wien Pilotfabrik Industrie 4.0 erleichtert österreichischen Unternehmen den ersten von der TU Wien
entwickelten Pilotfabrik
Weg in die Industrie von morgen und gibt ihnen als Demonstrationsfabrik für „Smart der Zukunft können sich
Production“ und „cyber-physische Produktionssysteme“ einen Einblick in die Industrie österreichische Unternehmen
4.0: Auf einer Fläche von mehr als 900 m 2 wird die Entstehung eines 3D-Druckers in über aktuelle und künftige
Trends informieren und ihre
allen Schritten abgebildet – von der Konstruktion über die maschinelle Teilfertigung und MitarbeiterInnen im Rahmen
Montage bis zum Versand an die Endkunden. der Lernfabrik weiterbilden.
Im Sinne einer „Machine to Machine Communication“ interagieren in der
Demonstrationsfabrik robotergestützte flexible Fertigungszellen mit Industrierobotern
und führen zu einem autonomen Produktionsfluss – ohne, dass MitarbeiterInnen eingreifen
müssen. In der Montage- und Logistiklandschaft hingegen stehen auch Menschen im
Fokus. Sie werden von visuellen und digitalen Assistenzsystemen wie zum Beispiel der
Datenbrille oder von kollaborativen Robotern in ihrer Arbeit unterstützt.
In diesem Testumfeld können sich österreichische Unternehmen über aktuelle
und künftige Trends informieren und ihre MitarbeiterInnen im Rahmen der Lernfabrik
weiterbilden. Gleichzeitig erforscht die Pilotfabrik selbst Anwendungsszenarien von
Produktionsstrategien und entwickelt neue Prototypen.
Produktion der Zukunft 27LIT Factory
Vernetzte
Forschungsfabrik 4.0
In Linz entsteht eine Lern-, Lehr- und Forschungsfabrik als Infrastruktur-
plattform für Smart Polymer Processing und Digitalisierung
Kunststoffe zählen schon heute zu den vielfältigsten Werkstoffen und sind Quelle von
Innovationen, die zur Nachhaltigkeit, Sicherheit und Performancesteigerung beitragen.
In der Kunststoffverarbeitung sind mit Digitalisierung und digitaler Transformation
weitere technologische Innovationen für gesteigerte Produktivität, gesenkte Risiken durch
höhere Prozesssicherheit, neue Produkte und Verfahrensprozesse, Dienstleistungen und
Geschäftsmodelle realisierbar. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Forschungsfabrik LIT
Factory an der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) ist das Heben dieser Potenziale
entlang der Wertschöpfungskette vom Werkstoff, über die Produktentwicklung und den
Werkzeugbau sowie die Produktion bis hin zur Kunststoffwiederverwertung.
Für die Analyse der Prozesse werden in der LIT Factory verschiedene Daten-
plattenformen von den nationalen und internationalen Forschungs- und Firmenpartnern
genutzt. Die Kunststoffverarbeitungsmaschinen und anlagen kommunizieren unter-
einander über neueste herstellerunabhängige und standardisierte Informationsmodelle
(OPC-UA – Open Platform Communication Unified Architecture). Zur Vertiefung des
Prozesswissens liefern auch neuartige Sensoren mittels Edge Computing Echtzeit-
informationen für die Analyse und den Abgleich mit digitalen Zwillingen (Digital Twins).
Infobox
∙ Projekttitel: LIT Factory – Die smarte verfahrenstechnische
Pilotfabrik für die Kunststofftechnik (LIT Factory)
∙ Konsortialführer: Johannes Kepler Universität Linz,
Linz Institute of Technology, www.jku.at
∙ Projektkoordinator: Univ.-Prof. DI Dr. Georg Steinbichler
georg.steinbichler@jku.at
∙ Weitere Konsortialpartner: AXAVIA Software GmbH, Borealis AG,
Bosch Rexroth AG, Brabender GmbH & Co. KG, Covestro AG,
dataformers GmbH, ENGEL AUSTRIA GmbH, EREMA Group GmbH,
extrunet GmbH, FACC AG, FILL Gesellschaft m. b. H., Greiner AG,
HAIDLMAIR GmbH, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Innplast
Kunststoffe GmbH, Kompetenzzentrum Holz GmbH, KVT-Fastening GmbH,
Leistritz Extrusionstechnik GmbH, motan holding gmbh, O.Ö. Landes-
Abfallverwertungsunternehmen AG, RENOLIT SE, Siemens AG Österreich,
SIGMATEK GmbH & Co. KG, T-Mobile Austria GmbH
∙ Förderzeitraum: 2018–2020, Betriebszeit: bis 2026
28LIT Factory: Die Lehr- und
Forschungsfabrik am Campus
der Johannes Kepler Uni-
versität liefert Wissen und
Lösungen für technologische
Innovationen und die digitale
Transformation auf dem Ge-
biet der Kunststofftechnik.
Weiters werden diese Daten für die Entwicklung von Algorithmen für selbstlernende
Maschinen oder Assistenzsystemen für komplexe Verfahrensprozesse mittels Methoden
wie Transfer Learning oder dem Einsatz neuronaler Netzwerke genutzt.
Als konkreter Anwendungsfall steht die Entwicklung neuer Kunststoff-Ver-
arbeitungstechnologien z. B. für die Fertigung energiesparender Leichtbauteile aus faser-
verstärkten und wiederverwertbaren Kunststoffen für den Einsatz in der Automobil- und
Flugzeugindustrie im Fokus.
Campus als Gravitationszentrum
Die smarte verfahrenstechnische Pilotfabrik (LIT Factory) wird am Campus der JKU auf
Basis eines FFG-Calls unter Mitfinanzierung durch das Bundesministerium für Verkehr,
Innovation und Technologie und dem Land OÖ, Stadt Linz sowie den Konsortialpartnern
errichtet.
Am Standort OÖ ist diese Lern-, Lehr- und Forschungsfabrik nicht nur ein Leit-
projekt für F&E auf dem Gebiet der Kunststofftechnik, Mechatronik und Digitalisierung,
sondern auch für die MINT-Lehre und Forschung des Linzer Institute of Technology (LIT)
wichtig.
Der JKU-Campus eignet sich aus mehreren Gründen als Gravitationszentrum für
die Umsetzung technologischer Innovationen auf dem Gebiet der Kunststofftechnik.
Besonders vorteilhaft ist dafür die fachliche Einbettung der Kunststofftechnik zwischen
Polymerchemie, Mechatronik und der Informatik mit Schwerpunkten im Bereich Machine
Learning sowie dem LIT mit Schwerpunkten in Cyber Physical Systems. An der breit
aufgestellten Universität kann auch die begleitende Forschung zu gesellschaftlichen,
sozialen, rechtlichen und wirtschaftlichen Aspekten abgedeckt werden.
Industrie und Wirtschaft können Co-Working-Arbeitsplätze im LIT Open Innova-
tion Center (LIT OIC), das gemeinsam mit der LIT Factory errichtet wird, nutzen, um die
Vorteile aus der Verbindung von virtueller und physischer Welt in ihrem Anwendungs-
bereich realitätsnah zu beurteilen.
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