Herausforderung 1: Wissenstransfer Im Unternehmen vorhandenes Wissen für Mitarbeiter zugänglich zu machen um einerseits keine ineffizienten Doppelarbeiten zu leisten und andererseits um Mitarbeiter für andere Aufgaben zu schulen, scheitert derzeit am Mangel an sinnvollen Strategien zum Speichern und Vermitteln von Wissen.
Herausforderung 2: Neue Geschäftsfelder finden Zulieferer sind häufig abhängig von wenigen Großkunden. Um dieses unternehmerischen Risiko zu streuen, können neue Geschäftsfelder und somit neue Kunden erschlossen werden. Auch kann die Erschließung neuer Geschäftsfelder helfen die Auslastung der eigenen Maschinen zu erhöhen. Wie können neue Geschäftsfelder vor dem jeweiligen unternehmerischen Ziel identifiziert und bewertet werden?
Herausforderung 3: Investitionsbewertung von Automatisierungslösungen Aus verschiedenen Motivationen heraus kann es sinnvoll sein, Arbeitsschritte zu automatisieren. Wie kann aber nun bewertet werden, welche Automatisierung einen Mehrwert bringt und zu welchem Zeitpunkt eine Umsetzung ausgeführt werden soll?
Herausforderung 4: Digitale Zugriff und Verfügbarkeit von Produktions- und Produktdaten In vielen Fällen ist die Produktion noch analog organisiert, was Probleme des Zugriffs und der Verfügbarkeit von Produktionsdaten und Produktdaten mit sich bringt, und somit die Produktion ineffizient macht. Wie können digitale Lösungen aussehen, um diese Daten direkt an dem Ort, an dem sie benötigt werden, abzurufen oder zu verändern? Wie kann weiterhin die Einführung solcher Lösungen umgesetzt werden?
Herausforderung 5: Allgemeine Prozessoptimierung Aus wettbewerbsgründen müssen immer wieder Prozesse optimiert, verschlankt und damit effizienter werden. Wie sehen Optimierungsmethoden für Organisations- und Produktionsprozesse aus und wie können sie angewandt werden?
Herausforderung 6: Virtuelles Training Mitarbeiter müssen immer wieder für neue Aufgaben geschult werden. Virtuelles Training kann eine sehr effiziente Methode hierfür sein, da keine Trainer oder Maschinen genutzt werden müssen. Aber wie kann virtuelles Training umgesetzt und im Unternehmen eingeführt werden?
Herausforderung 7: Umweltbewusstsein in der Polymerbranche Die Kunststoffbranche wird in der öffentlichen Berichterstattung oft als „Umweltsünder“ dargestellt und in diesem Kontext negativ wahrgenommen. Es wird bemängelt, dass das Kunststoffrecycling vorwiegend auf das thermische Recycling begrenzt ist. Viele Unternehmen setzen aber bereits auf stoffliches Recycling, was aber aus (unbegründeter) Angst vor geringerer Materialqualität auf wenig Akzeptanz bei Kunden trifft. Wie kann das Umweltbewusstsein und die Akzeptanz von Kunststoffrecycling in der Branche erhöht werden?
Herausforderung 8: Generierung von Fachwissen über die Additive Fertigung Die Additive Fertigung birgt großes Potenzial für die Herstellung von Kunststoffprodukten. Die Generierung von Fachwissen zur Einführung dieser Technologie ist jedoch mit risikobehafteten Investitionen verbunden und stellt somit eine Hemmschwelle dar. Wie kann das notwendige Fachwissen mit wenig Aufwand und Risiko erworben werden und in wieweit sind Guidelines und Unterstützung hierzu vorhanden?
Herausforderung 9: Hohe Werkzeugkosten im Spritzgussbereich bei kleinen Stückzahlen Ein großer Kostentreiber bei der Spritzgussfertigung sind die Werkzeugkosten. Die Werkzeuge werden nach individuellen Vorgaben aus Metallhalbzeugen hergestellt. Weiterhin ist mit langen Lieferzeiten zu rechnen. Zurzeit ist daher der Spritzguss lediglich bei Serienfertigung rentabel. In wie weit gibt es Ansätze, die Kleinserienproduktion und die Herstellung von Prototypen durch den Spritzguss wirtschaftlich ermöglichen?
Herausforderung 10: Menschliche Fehler bei Routine Tätigkeiten Bei Routinetätigkeiten besteht die Gefahr, dass sich mit der Zeit Fehler einschleichen. Dies spielt insbesondere bei der Fertigung und Montage eine wichtige Rolle, da hier Unfälle passieren können und Verluste durch den so entstehenden Ausschuss entstehen. Wie können derartige Fehler reduziert oder verhindert werden?
Herausforderung 11: Aufwendige Greifersysteme im Spritzgussbereich Bei der Spritzgussfertigung kommen Greifsysteme zum Einsatz, die die fertigen Bauteile entnehmen. Die Greifersysteme sind dabei individuell und flexibel auf die unterschiedlichen Bauteilgeometrien oder Greifermethoden angepasst. Je nach Greifsystem ist ein hoher Justieraufwand verbunden und damit lange Stillstandzeiten. In wie weit können solche Greifsysteme wirtschaftlich auf anderem Wege, z.B. durch Additive Fertigung, produziert werden?
Herausforderung 12: Lieferzeiten von Ersatzteilen für Fertigungsanlagen Stillstandzeiten durch Maschinenausfälle verursachen große, ungeplante Kosten. Um die Stillstandzeiten zu reduzieren, sind kurze Lieferzeiten von Ersatzteilen anzustreben. Nicht immer ist dies möglich. Wo liegen Potenziale, vor allem in der additiven Fertigung, um Stillstandzeiten zu reduzieren?
Herausforderung 13: Werkzeugoptimierung (Bestimmung von Produkt- und Prozessparametern) Bei der Werkzeugherstellung oder -wiederaufbereitung wird kundenindividuell durchgeführt. Dies bringt u. a. hohe Rüstanteile mit sich. Die Herausforderung besteht für die KMU darin, mit geringem personellen und finanziellen Aufwand die technischen Parameter zu bestimmen, mit denen das Produkt die Kundenanforderungen optimal erfüllt. In wie weit können diese Parameter wissenschaftlicher und mit wenig Erfahrung bestimmt werden?
Herausforderung 14: Automatisierte flexible Produktionsplanung Die Produktionsplanung erfolgt bei vielen KMU noch per Hand nach dem geplanten Liefertermin. Somit ist die Planung sehr starr und nicht auf andere Zielgrößen, wie Produktionskosten, optimiert. Zudem ist so ein hoher Personalaufwand notwendig. Wie sehen Tools zur automatisierten Produktionsplanung und -optimierung aus und wie können diese eingesetzt werden?
Herausforderung 15: Robotergestützte Fertigung kleiner Stückzahlen Roboter sind in der Serienproduktion bereits seit Jahrzehnten in Verwendung. Für die flexible Produktion von kleinen Stückzahlen zahlte sich der Einsatz von Robotern hingegen meist noch nicht aus. Dort zeichnen sich die Anwendungen durch relativ wenige Wiederholungen der Aufgabenausführung und durch ein sich änderndes Arbeitsumfeld aus. Wie kann der derzeitige Einrichtungsaufwand gesenkt werden, um Roboter dennoch rentabel einzusetzen?
Herausforderung 16: Automatisierung neuer Herstellungsprozesse Viele neue und innovative Herstellungsprozesse sind unzureichend bis gar nicht automatisiert. Auf der anderen Seite bieten Roboter, insbesondere Manipulatoren, einige Vorteile, wie beispielsweise Stärke, Schnelligkeit, Ausdauer, Genauigkeit, Reproduzierbarkeit. Wie können diese Vorteile nun genutzt werden, um neue Herstellprozesse effizienter zu gestalten?
Herausforderung 17: Flexible Mensch-Roboter-Kooperation Klassische Automatisierungssysteme sind nur zur Massenfertigung geeignet. Für eine flexible Produktion kleiner Stückzahlen geht die Entwicklung hin zur Mensch-Roboter-Kooperation. Mensch und Roboter können dann unter Nutzung ihrer individuellen Fähigkeiten gemeinsam an der Erreichung eines Ziels zusammenarbeiten. Solche Systeme sind für KMU aufgrund der Kosten sowie nicht überschaubarer bürokratische Hürden bei der Zertifizierung noch nicht in breiter Anwendung.
Herausforderung 18: Schneller robotergestützter Werkzeugwechsel Die Inbetriebnahme sowie die Wartung von Anlagen ist ein wesentlicher Problempunkt bei der Produktion. Die Herausforderung liegt vor allem in der Dauer des Umrüstens an den Maschinen, welche mit einem mehrstündigen Stillstand der Fertigung verbunden sein kann. Wie können manuelle Werkzeugwechsel sinnvoll vor verschiedenen Gegebenheiten automatisiert werden?
Herausforderung 19: Aufwändige Montage komplizierter Baugruppen Die Montage von komplizierten, insbesondere kleinteiligen Baugruppen ist zeitintensiv und erfordert meist Handarbeit. Gerade bei Kleinserien ist die Beschaffung von Montagehilfen oder Befestigungsteilen teuer und mit hohen Wartezeiten verbunden. Gibt es im Bereich des Additive Manufacturing Möglichkeiten komplizierte Baugruppen als ein Bauteil zu erzeugen um die Komplexität und Montagekosten zu reduzieren?
Herausforderung 20: Fehlervermeidung und effizientere Montage kundenindividueller Produkte Durch ungünstige Produktgestaltung kann es zu Fehlern bei der Montage und somit zu Ausschuss kommen. Worin besteht entsprechendes Know-How in der Produktionstechnik und der Produktgestaltung?
Herausforderung 21: Kurze Aufmerksamkeitsspanne potenzieller Neukunden Um neben einer breiten Konkurrenz aufzufallen und wirksam auf sich und die Besonderheiten seiner Produkte und Dienstleistungen aufmerksam zu machen, wird eine effektive Kommunikation nach außen benötigt. Die kurze Aufmerksamkeitsspanne potenzieller Neukunden ist dabei die größte Herausforderung. Weiterhin kann es für Zulieferer zu Herausforderungen kommen, da der Kunde kein Branding des Zulieferers auf den Produkten wünscht. Wie kann effiziente Kommunikation unter diesen Bedingungen aussehen?
Herausforderung 22: Vermarktung erklärungswürdiger Produkte und Services Einige Produkte und Services benötigen zusätzliche Erklärungen um Funktionen und Eigenschaften zu verdeutlichen, die dem Kunden nicht sofort ins Auge fallen oder selbsterklärend sind. Wie kann man der Gefahr begegnen, dass der entsprechende Mehrwert der eigenen Produkte gegenüber den Konkurrenzprodukten vom Kunden wahrgenommen oder in vollem Ausmaß verstanden wird?
Herausforderung 23: Attraktivitätssteigerung des eigenen Unternehmens und Nachwuchsgewinnung Nachwuchsgewinnung ist ein großes Thema. Aber wie kann ein Unternehmen attraktiv gestaltet und nach außen kommuniziert werden, sodass qualifiziertes und engagiertes Personal gewonnen werden kann?
Hinweis: Das Problem Fachkräftemangel wird nur als ein Randthema aufgenommen, unter dem Teil-Aspekt der Innovationskommunikation und Individualisierungsstrategien fällt es aber unter die Aufgabenstellung des Projektes „Roadmap flexPro“.
Herausforderung 24: Veranschaulichung von Produkten Bei individualisierten Produkten sollte dem Kunden frühzeitig einen Eindruck von „seinem“ Produkt zur Verfügung stehen. Eine solche Anpassung könnte sein, dass ein Logo oder anderweitiges Bild auf dem Produkt integriert wird. Diese Vorschau kann online als Produktkonfigurator angezeigt werden. Wie sehen Möglichkeiten der Individualisierung aus und wie können diese direkt vom Kunden online erzeugt werden, sodass lange Korrekturschleifen und Ausschuss vermieden werden?
Herausforderung 25: Virtuelle Einrichtung Bei großen Anlagen oder auch bei Einrichtungsstücken kann eine Visualisierung dem Kunden helfen, ein Gefühl für das Produkt im Raum zubekommen. Anlagenbauer, die CAD-Software nutzen, können die dort generierten Daten einfach zur Visualisierung nutzen. In wie fern ist eine solche Visualisierung auch ohne vorhandene CAD-Daten umsetzbar?
Herausforderung 26: Kundennähe im Produktdesign Bei der Individualisierung von Produkten ist Entwicklung der Produkte zwingend in enger Absprache mit dem Kunden durchzuführen, um möglichst effizient dessen Wünsche genau zu realisieren. Wie genau kann vorgegangen werden, um diese Kommunikation tatsächlich zielgerichtet zu gestalten?
Herausforderung 27: Strategische zielgerichtete Innovation Routinetätigkeiten, begrenzte Flexibilität der Mitarbeiter und mangelnde Personalkapazitäten behindern die Entwicklung einer Innovationskultur im Unternehmen. Wie kann strategische, zielgerichtete Innovation aussehen und wie kann eine solche Kultur eingeführt werden?
Herausforderung 28: Prototypenfertigung Da die Prototypenfertigung oftmals in der Beschaffung oder Fertigung mit langen Wartezeiten und Kosten verbunden ist, wird die Wirtschaftlichkeit gerade bei kleinen Stückzahlen des Endproduktes gefährdet. Wird die Prototypenphase jedoch verkürzt oder ausgelassen, steigt das Risiko von Fertigungsfehlern und Ausschuss in der späteren Produktion. Welche Alternativen gibt es zur klassischen Prototypenfertigung?
Herausforderung 29: Kundenorientierte Serviceentwicklung Seine Kunden zu kennen, hilft dabei relevante Serviceleistungen anzubieten und effektive Kundenakquise ebenso wie Kundenbindung zu betreiben. Aber wie können „die Kunden“ gefunden werden, wie können die benötigten Informationen identifiziert und wie können schließlich kundennahe Services entwickelt werden, die sich auch im Markt bewähren?
Herausforderung 30: Fernwartung und –inbetriebnahme Wartungen und Reparaturen sind immer mit hohen Kosten verbunden, da so Stillstandzeiten erzeugt werden. „Virtual“ und „Augmented Reality“ können hier helfen aus der Ferne Arbeiten durchzuführen und vor allem Anreisezeiten zu minimieren. Wie genau kann „Augmented Reality“ in der Fernwartung aber auch in der Inbetriebnahme eingesetzt werden?
Herausforderung 31: Produktverfolgung von AM-Bauteilen (Additive Manufacturing) Die Produktverfolgbarkeit und –identifizierung bei additiv gefertigten Bauteilen innerhalb der Intralogistik zeigt sich als derzeitige Problematik. Trotz der hohen Individualität der AM-Bauteile, ist oft ein rein optisches Unterscheiden kaum möglich. Somit besteht Verwechslungsgefahr für Folgeprozesse. Wie kann die Identifikation zuverlässig und kostengünstig realisiert und in bestehende Prozesse integriert werden?
Herausforderung 32: Automatische Warenein- und Auslagerung, Datenverfüg- und Nachverfolgbarkeit Spezifische Kundenanforderungen führen zu einer hohen Warenvielfalt und Erhöhung der Dynamik der logistischen Prozesse. Die Nachverfolgbarkeit von Produkten wird so noch wichtiger. Wie können Logistikstrukturen an die erhöhte Komplexität der Variantenvielfalt angepasst werden und wie kann die Produktnachverfolgbarkeit sichergestellt werden?
Herausforderung 33: Klassifikation von Objekten Nicht immer ist ein Verfolgen von Produkten über eindeutige Markierungen, wie beispielsweise QR-Codes oder NFC-Chips möglich. Falls die Unterschiede von Produkten, auf die dies zutrifft, zusätzlich sehr gering sind, kann es zu dem Problem kommen, dass die manuelle Zuordnung aufwendig und langwierig sein kann. Um Zeit und Ressourcen zu sparen, wäre es wünschenswert, wenn die Zuordnung automatisiert erfolgen könnte.
Intralogistik Einkauf Fertigung Montage Vertrieb Geschäftsführung und Administration F & E IT Marketing Dienstleistungen Qualitätssicherung Kernprozesse Unterstützungs - prozesse Management - prozesse
Cluster 1: Innovation Das Cluster „Innovation“ dient dem Wissens- und Technologietransfer zu Themen der Innovationsprozesse vor dem Hintergrund von Digitalisierung und New Work:

Themenfelder:
  • Innovationstechniken und -methoden
  • Innovationskommunikation
  • Innovationskultur im Unternehmen
  • Design Thinking
  • Customer Experience
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Cluster 2: Virtual Reality / Augmented Reality Das Cluster „Virtual Reality (VR) / Augmented Reality (AR)“ befasst sich mit Technologien und Einsatzmöglichkeiten aus den namensgebenden Bereichen AR und VR.

Themenfelder:
  • Produktpräsentation
  • 3D Rekonstruktion
  • Virtuelle Einrichtung
  • Fernwartung und -inbetriebnahme
  • Virtuelles Training
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Cluster 3: Additive Fertigung Das Cluster „Additive Fertigung“ beschreibt sämtliche Thematiken rund um den schichtweisen Aufbau von Bauteilen und bezieht sich dabei auf alle gängigen additiven Fertigungstechnologien.

Themenfelder:
  • Grundlagenvermittlung
  • Potenzialidentifizierung
  • Verfahrens- und Materialauswahl
  • Entwicklung
  • Konstruktion
  • Fertigung
  • Nachbearbeitung
  • Testing
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Cluster 4: Produktionstechnik und -organisation Das Cluster „Produktionstechnik und -organisation „dient dem Wissens- und Technologietransfer zu Themen der Produktions- und Logistikoptimierung vor dem Hintergrund der Digitalisierung:

Themenfelder:
  • Prozessoptimierung
  • Produktionsplanung
  • Logistikplanung
  • Arbeitsplatzgestaltung und -organisation
  • Werkzeugoptimierung
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Cluster 5: Automatisierung In dem Cluster „Automatisierung“ sind Herausforderungen zusammengefasst, die durch die Ersetzung des Menschen durch moderne Maschinen und Technologien gelöst werden können. Einerseits erfolgt dies dadurch, dass der Prozess vollkommen autonom von Maschinen oder einer Software ausgeführt wird, oder aber auch, dass dem Menschen bei der Arbeit geholfen wird, indem die für den Menschen anspruchsvollen Teilschritte von Maschinenseite übernommen werden.

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InnoMate: Innovationsmethoden

Cluster: Innovation

Ausgangssituation

Mehr zielgerichtete strategische Innovation im Unternehmen wünschen sich einige der KMU. Als Hemmnisse sehen die Ansprechpartner z.B. begrenzte Flexibilität der Mitarbeiter, geringe Zeitfenster im Tagesgeschäft und Fehlen von in Innovationsmanagement ausgebildetem Personal.

Lösung

Beispielsweise Design Thinking ist eine zielgerichtete Methode für Innovationsprozesse. Es fließen Elemente der „Human Factors“, der „Technical Factors“ und „Business Factors“ ein. So entstehen Produkte und Services, die den Menschen und dessen Bedürfnissen fokussieren.

Nutzen
  • Unterstützung bei Innovationsprozessen
  • Neue Produktideen aus bestehenden Kompetenzen
  • Kundennahe Fertigung durch Identifikation von kundenindividuellen Bedürfnissen mittels Design Thinking
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Narratory: Storytelling für die Innovationskommunikation

Cluster: Innovation

Ausgangssituation

Für den Markterfolg neuer Technologien zählen die Wahrnehmung und das Verständnis durch potenzielle NutzerInnen. Die erfolgreiche kommunikative Vermittlung spielt für den Markterfolg eine große Rolle. Das gilt besonders für das B2B-Umfeld, wo Produkte und Leistungen in der Regel komplexer Natur sind und diese Kaufentscheidungen oft mit einem hohen Risiko, verbunden sind.

Lösung

Entwicklung eines interaktiven Blended Learning Baukasten-Tools zum Einsatz von Storytelling in Entwicklungsprozessen und Innovationskommunikation. Storytelling kann dabei helfen, kommunikativ auf kundenindividuelle Bedürfnisse mit besonderem Fokus auf emotionale Aspekte einzugehen. Aber auch für potenzielle Bewerber ist ein Unternehmen ansprechend, das seine Qualitäten überzeugend kommuniziert.

Nutzen
  • Vermittlung von Innovationen als Erfolgsfaktor
  • Vom Kunden wahrgenommene gesteigerte Produktqualität und –Gebrauchstauglichkeit
  • Holistisches Nutzungserlebnis
  • Überzeugende Kommunikation der Attraktivität des Unternehmens für Mitarbeiter
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Fernwartung

Cluster: Virtual Reality / Augmented Reality

Ausgangssituation

Bei Maschinen, besonders individuellen Anlagen spielt die Wartung und Reparatur eine wichtige Rolle. Hierbei besteht das Ziel die Kosten durch Stillstand oder ähnlichem möglichst gering zu halten..

Lösung

Ein möglicher Ansatz ist der Einsatz von Erweiterter Realität und Virtueller Realität. Hierbei arbeitet der Techniker vor Ort mit der Erweiterten Realität (z.B. AR-Brille), durch welche Zusatzinformationen (Sensordaten) oder nächste Arbeitsschritte angezeigt werden. Der Experte kann sich in der Virtuellen Realität die Maschine ebenfalls mit diesen Informationen anschauen und mit dem Techniker vor Ort Mittel Markierungen kommunizieren. Der Demonstrator besteht aus eine Video eines solchen Scenarios.

Nutzen
  • Experte muss nicht vor Ort sein
  • Kosteneinsparung durch entfallene Reisekosten, kürzere Zeiten für Fehlerbehebung
  • Wissenstransfer für Techniker durch Schritt für Schritt Anleitung und Expertenzugriff
  • AR-Brille: Techniker vor Ort hat beide Hände frei
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Produktpräsentation

Cluster: Virtual Reality / Augmented Reality

Ausgangssituation

Produkte einen Kunden richtig zu präsentieren stellt eine Herausforderung dar. Bei Produkten die optisch für einen Kunden angepasst werden, ist dies eine besondere Herausforderungen.

Lösung

Der Demonstrator ist ein Programm, welches auf ein kundenindividualisierbares Produkt automatisch ein Logo integriert. Anschließend wird das Produkt auf verschiedene Darstellungsvarianten angezeigt. Bei diesen Visualisierungen handelt es sich um Bilder und 3D Darstellungen. Mit Hilfe der Erweiterten Realität kann das Produkt auch in die Umgebung eingebettet werden. Annahme: 3D Daten des Produktes (ohne kundenindividuelle Informationen).

Nutzen
  • Automatisierte Erstellung von Produktpräsentationen
  • Übersicht über Visualisierungstechniken
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Virtuelle Einrichtung

Cluster: Virtual Reality / Augmented Reality

Ausgangssituation

Bei der Verwendung von AR und VR, wie dem Einrichten virtueller Räume, werden die Objekte, die verwendet werden sollen, als 3D Modelle benötigt. Wenn diese nicht vorliegen, sondern nur als reale Objekte vorhanden sind, wird eine kostengünstige Variante für die Erstellung von 3D Modellen benötigt.

Lösung

Mittels 3D-Rekonstruktion lässt sich aus einem realen Objekt ein 3D Modell erstellen- Für diese Rekonstruktion gibt es verschiedene Verfahren. Im Demonstrator werden verschiedene dieser Verfahren beispielhaft aufgezeigt. Hierbei wird das prinzipielle Verfahren und die Stärken und Schwächen dargestellt.

Nutzen
  • Funktionsweise von 3D Rekonstruktionsverfahren
  • Stärken und Schwächen von den 3D Rekonstruktionsverfahren
  • Potentielle Einsatzgebiete der 3D Rekonstruktionsverfahren
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AfGrei: Additiv gefertigter Greifer

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Im Bereich Spritzguss besteht beispielhaft ein großer Bedarf an vereinfachten, leichten und individuellen Greifern für das Handling von Bauteilen. Konventionell werden diese aus Zukaufteilen und Halbzeugen, unter großen Zeitaufwand, montiert und justiert. Die Bauweise bedingt zudem häufig große Massen.

Lösung

AfGrei ist ein aus Kunststoff additiv gefertigter Greifer, der in seiner Grundgestalt ganzheitlich gefertigt wird. Durch die Möglichkeit der Funktions-integration, Bauteilminimierung und die anwendungsangepasste Gestaltung, wird der Montage- und Justierungsaufwand deutlich reduziert. Eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis wird ermöglicht. Vor allem können Leichtbaukonzepte zu einer Senkung der Betriebskosten führen.

Nutzen
  • Reduzierung von Betriebskosten durch Leichtbaukonzepte
  • Senkung der Herstellungskosten
  • Minimierung des Montage- und Justierungsaufwands
  • hohe Individualisierung und schnelle Verfügbarkeit
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AdfeWein: Additiv gefertigter Werkzeugeinsatz

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Hohe Kosten und lange Lieferzeiten für Werkzeuge in der Spritzgussfertigung erlauben nur selten eine wirtschaftliche Fertigung von Spritzgussteilen in kleinen Losgrößen. Auch die schnelle Fertigung von Testwerkzeugen ist dadurch häufig nicht möglich.

Lösung

AdfeWein ist ein aus Kunststoff additiv gefertigter Werkzeugeinsatz für Spitzgussanlagen, der eine individuelle und flexible Spritzgussfertigung für kleine Stückzahlen und Prototypen ermöglicht. Eingesetzt wird dieser in ein Wechselwerkzeug zur Fertigung ganzer Bauteile oder in ein konventionelles Werkzeug, in dem nur ein kleiner Bereich eines Bauteils (z.B. mit einem Logo) individualisiert wird.

Nutzen
  • wirtschaftliche Fertigung von kleinen Losgrößen im Spritzguss
  • Senkung der Kosten für Testwerkzeuge
  • schnelle Verfügbarkeit
  • flexible Umsetzung individueller Kundenwünsche
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ErsaFe: Ersatzteile für Fertigungsanlagen

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Die Ersatzteilverfügbarkeit von Fertigungsanlagen stellt viele Unternehmen vor eine große Herausforderung. Durch lange Lieferzeiten kommt es in manchen Fällen zu längerem Stillstand oder Umstellung der Fertigung. Mögliche Folgen sind Lieferengpässe sowie finanzielle Einbußen.

Lösung

ErsaFe wird ein additiv gefertigter Demonstrator werden, welcher aufzeigt, dass mittels additiver Fertigung eine schnelle und flexible Verfügbarkeit von Ersatzteilen möglich ist. Die Ersatzteile dienen je nach Anwendungsfall und Anforderungen als Überbrückung von längeren Lieferzeiten oder als finaler Ersatz.

Nutzen
  • schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen oder Überbrückung der Lieferzeit
  • Minimierung von Stillstandzeiten in der Fertigung
  • Vermeidung von Lieferengpässen
  • Ersatzteile auf Abruf
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AM-TrackCo: Additively Manufactured Tracking Code

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Immer individuellere und kundenspezifischere Funktionsbauteile in der additiven Fertigung sind optisch kaum noch zu unterscheiden. Dies führt vor allem bei Folgeprozessen, Montage und dem Versand zu Verwechslungsgefahren, Suchvorgängen und unnötigen Kosten.

Lösung

AM-TrackCo ist ein dreidimensionaler Identifizierungscode, der direkt mit dem Bauteil additive gefertigt wird und im Bauteil integriert ist. Mit Hilfe von Kalkulatoren soll ein solcher Code generiert und ins CAD oder in die Slicing- Software eingefügt werden. Scanner ermöglichen dabei die eindeutige Identifizierung und Zuordnung von Bauteilen.

Nutzen
  • keine Suchvorgänge bzgl. Bauteile
  • Rückgang der Reklamationen aufgrund von falschem Produktversandt
  • Vermeidung falscher Zuordnung bei Folgeprozessen
  • geringer Mehraufwand für die Umsetzung
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OE-3D: Orientierungshilfe zur Einführung des 3D-Drucks

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Ob in der Prototypenfertigung, der Werkzeugfertigung oder in der Kleinserienfertigung: Die additive Fertigung trägt enormes Potenzial für die flexible Fertigung individueller Produkte. Trotzdem scheuen vor allem kleine und mittelständische Unternehmen vor der Einführung des 3D-Drucks in ihrer Fertigung zurück, da sie ein hohes Investitionsrisiko befürchten. Die Generierung von Fachwissen stellt dabei ein zentrales Hindernis dar.

Lösung

Um den Einstieg in die additive Fertigung zu erleichtern wird eine Orientierungshilfe erarbeitet, die die folgende Kenntnisse vermitteln soll:

  • Einführung und Gegenüberstellung gängiger additiver Verfahren (SLA/DLP, FFF, SLS, SLM, MJM)
  • Anwendungsfelder, -beispiele und Trends
  • Produktentstehungsprozess inkl. Nachbearbeitung
  • Einflussfaktoren auf die Produktqualität
  • Materialeigenschaften additiv gefertigter Bauteile
Nutzen
  • Vereinfachte Einarbeitung des Personals in die Themenfelder der additiven Fertigung
  • Einordnung der Materialeigenschaften über den Vergleich mit klassischen Herstellungsverfahren
  • Beurteilung potenzieller Anwendungsfelder und Kosteneinsparungspotenziale
  • Erleichterte Entscheidungsfindung bei der Implementierung des 3D-Drucks
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AfMo: Additiv gefertigte Modellfigur

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Hoher Personalaufwand, aufwendige Fertigung oder lange Lieferzeiten machen die Beschaffung von Prototypen oder Bauteilen in kl. Losgrößen enorm teuer bzw. unflexibel. Dies stellt vor allem eine große Herausforderung für kleine und mittelständige Unternehmen dar.

Lösung

Mit Hilfe der Additiven Fertigung ist es möglich, schnell und kostengünstig Prototypen herzustellen. Bei vielen Unternehmen werden diese Technologien sogar primär hierfür genutzt. AfMo wird eine aus Kunststoff additiv gefertigte Modellfigur sein, die beispielhaft zeigt, wie eine schnelle und vergleichsmäßig günstige Fertigung von individuellen Prototypen möglich ist. Auch die Realisierung von Kleinstserien wird dadurch ermöglich.

Nutzen
  • schnelle und kostengünstige Verfügbarkeit von Prototypen
  • geringer Personal- und Bearbeitungsaufwand beim Prototypenbau
  • flexible Reaktion auf Veränderung von Anforderungen und Fehler im Prototypenbau
  • größere Anzahl an Prototypenphasen möglich
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3D-ReM: 3D-gedruckte Werbegeschenke aus Recycling-Material

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

Werbegeschenke sind ein beliebtes Hilfsmittel in der Kundenakquise und erweisen sich besonders nützlich bei der Kundenbindung. Oftmals handelt es sich jedoch um generische Massenartikel, wodurch ihr tatsächliches Potenzial ungenutzt bleibt: Denn Werbegeschenke dienen als Visitenkarte des Unternehmens und können somit zur Verbesserung der Außendarstellung genutzt werden – zum Beispiel durch eine geschickte Wahl des Designs und des verwendeten Materials.

Lösung

Die Fertigung von Werbegeschenken mittels 3D-Druck (z.B. FFF oder SLA) ermöglicht es, deren Marketing-Potenzial voll auszuschöpfen:

  • Individuelles, auf Kunden zugeschnittenes Design mit Namens-Schriftzug oder Firmenlogo
  • Komplexe, funktionelle Bauteile, z. B. miniaturisierte, vereinfachte Produkt-Prototypen als Schlüsselanhänger
  • Verwendung von Recycling-Material
Nutzen
  • Individuelles Design hinterlässt einen bleibenden Eindruck beim Kunden
  • Die Fertigung mittels 3D-Druck zeigt den modernen Zeitgeist des Unternehmens
  • Die Verwendung von Recycling-Material verdeutlicht Umwelt- und Trendbewusstsein
  • Steigerung der Attraktivität und Sichtbarkeit beim Kunden
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SteRekoKo: Stereo-Rekonstruktion zur Betriebsüberwachung von FFF-Verfahren

Cluster: Additive Fertigung

Ausgangssituation

FFF-Drucker sind „blinde“ CNC-Maschinen, die ein geplantes Programmabfahren ohne Wissen über den tatsächlichen Verlauf des Prozesses.Die erfolgreiche Fertigstellung eines Druckteils hängt von einer peniblen Einstellung der Parameter des geplanten Druckverlaufs ab.

Lösung

Wir beobachten den tatsächlichen Ablauf des Druckes mit mehreren Stereo-Kameras. Aus den gewonnenen Daten erstellen wir eine dreidimensionale Rekonstruktion des aktuell gedruckten Abschnitts. Der Vergleich mit dem erwarteten Ergebnis zeigt fortwährend, ob der Druck den Erwartungen entspricht. Im Falle einer Divergenz ist es uns möglich, den Druck zu pausieren und den Benutzer zu informieren. Durch das Sammeln der Daten können wir ultimativ ein Neuronales Netz trainieren und im Verlauf des Projektes nutzen, um die perfekten Parameter für einen Druck vorzugeben.

Nutzen
  • Resourcenschonung
  • Erhöhte Verlässlichkeit
  • Erleichterte Bedienung durch trainierte Parameter
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FlexPPO: Flexible, automatisierte Produktionsplanung und -optimierung

Cluster: Produktionstechnik und -organisation

Ausgangssituation

Die Produktionsplanung erfolgt bei vielen KMU noch per Hand nach dem geplanten Liefertermin. Somit ist die Planung sehr starr und nicht auf andere Zielgrößen, wie Produktionskosten, optimiert. Dieses Vorgehen verlangt einen hohen Personaleinsatz und ist ineffizient.

Lösung

An einem Anwendungsbeispiel aus der Montage wird gezeigt, wie eine Software automatisch einen zweistufigen Montageprozess analysiert. Zeiten für die einzelnen Montageschritte werden ermittelt und so auf die beiden Montagearbeitsplätze verteilt, dass die Gesamtmontagezeit minimiert wird. Es handelt sich um ein Optimierungssystem, dass theoretisch auf das gesamte Produktionssystem angewandt werden kann. Grundlage sind Maschinen- bzw. Fertigungsdaten. Als Optimierungsgröße können z.B neben der Durchlaufzeit die Gesamtkosten oder die Emissionen betrachtet werden.

Nutzen

Automatisierte, flexible Optimierung der Produktionsplanung:

  • Durchlaufzeitreduktion als Beispiel Zielgröße
  • Übertrag auf andere Zielgrößen, z.B. Kosten, möglich
  • Übertrag auf ganze Produktionssysteme möglich
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FlexiCut: Kundenindividueller Fräs- und Bohrwerkzeuge

Cluster: Produktionstechnik und -organisation

Ausgangssituation

KMU stehen häufig vor der Herausforderung, Produkte kundenindividuell anzupassen und wettbewerbsfähig in geringen Losgrößen zu fertigen. Hierbei sind zeit- und kostenintensive Anpassungen der Konstruktion notwendig, die auch die Leistungsfähigkeit des Produkts beeinflussen können.

Lösung

Um den Herausforderungen zu begegnen können mittels modernen Tools zur statistischen Versuchsplanung und der Simulation in Softwareumgebungen Bauteiloptimierungen vorgenommen und die Konstruktion auf kundenindividuelle Anforderungen ausgerichtet werden. KMU bekommen so die Möglichkeit mit kalkulierbarem Aufwand den Nutzenvorteil ihrer Produkte dem Endkunden zahlenbasiert zu präsentieren und zum Kauf überzeugen.

Nutzen
  • Anpassung von Produkten an kundenindividuelle Anforderungen
  • Berechnung des Nutzenvorteils für Endkunden als Verkaufsargument
  • Sicherung von Wettbewerbsvorteilen durch leistungsstarke Produkte mit zielgrößenbasiertem Konstruktionsaufwand
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FlexMon: Smart Mirror

Cluster: Produktionstechnik und -organisation

Ausgangssituation

Die Auswahl und Realisierung geeigneter Montagekonzepte für die kundenindividuelle Produktion stellen eine große Herausforderung für KMU dar. Die Produktion von kundenindividuellen Produkten führt zu einer hohen Variantenvielfalt und stellt neue Anforderungen an die Organisation der Montageprozesse. Zunehmend variantenreiche Produkte, komplexe und sich verändernde Montagevorgänge führen zu geringerer Produktivität und hohen Fehlerraten bei der Montage.

Lösung

Der Demonstrator „FlexiMon“ wird ein neues Montagekonzept für flexible und wandlungsfähige Montage kunden-individueller Produkte aufzeigen. Dies wird in Form eines intelligenten Augmented-Reality-Montageassistenzsystem mit integriertem „Smart Mirror“ dargestellt. Das Assistenzsystem projiziert mittels eines Smart Mirrors Montageinformationen in den Spiegel und wird über einen Touchscreen bedient. Das System wird an einem Hand-Montage-Arbeitsplatz vorgeführt.

Nutzen
  • Projektion von digitalen Informationen zur Montage
  • Fehlervermeidung bei den Montageprozessen (Qualitätskontrolle)
  • Durchführung von Montageprozessen durch Mitarbeiter ohne Vorwissen und ohne weitere Unterstützung
  • Bewegungsfreiheit, durch Vermeidung von tragbaren Geräten (z.B. AR-Brille)

→ Fehlervermeidung und Effizienzsteigerung bei Montageaufgaben

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Schlüsselerkennung

Cluster: Automatisierung

Ausgangssituation
  • Herausforderung der Erkennung und Klassifikation von Objekten
  • Große Fortschritte im Bereich künstlicher neuronaler Netzwerke
  • Viele Unternehmen nicht vertraut mit den Techniken der künstlichen Intelligenz
Lösung
  • Exemplarische Lösungsmöglichkeit für die genannten Herausforderungen anhand eines leicht verständlichen Anwendungsbeispiels
  • Zweistufiges System zur Erkennung und Klassifikation von Schlüsseln:
    1. Objekterkennung mittels Convolutional Neural Networks (CNNs)
    2. Zuordnung der erkannten Schlüssel
Nutzen
  • Einblick in die Techniken des Deep Learnings
  • Hilfestellung, wie an die Themengebiete Klassifikation und Objekterkennung herangegangen werden kann
  • Bezug zur künstlichen Intelligenz
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Kurzfaserspritzprozess: Robotergestützte Fertigung kleiner Stückzahlen am Beispiel eines Kurzfaserspritzprozesses

Cluster: Automatisierung

Ausgangssituation

Die zunehmende Forderung nach steigender Qualität und Reproduzierbarkeit, bei gleichzeitiger Reduktion der Herstellkosten, drängen Klein- und Mittelständische Unternehmen zu einer gesteigerten Automatisierung ihrer Produktionslinien. In dieser Situation steht die Automatisierungstechnik vor der Herausforderung, Systeme zur robotergestützten Fertigung zu entwerfen, durch die beide Forderungen – Flexibilität und Automatisierung – gleichzeitig erfüllt werden können.

Lösung

Um das Potenzial der intuitiven Roboterprogrammierung für KMU darzulegen, wird im Rahmen des Projektes, ein an der Universität Bayreuth (Lehrstuhl Keramische Werkstoffe) entwickelter, derzeit manuell ablaufender, oxidkeramischer Kurzfaserspritzprozess betrachtet. Für die Realisierung einer flexiblen Automatisierung zur Herstellung oxidkeramischer Faserverbundbauteile wird im Zuge des Projektes eine Roboterspritzanlage konzipiert.

Nutzen

Durch die intuitive Roboterprogrammierung (Lehrstuhl Angewandte Informatik III) zur Herstellung oxidkeramischer Faserverbundbauteile wird ein Fertigungsansatz demonstriert, welcher der Forderung nach einer gesteigerten Automatisierung, bei Bewahrung der für eine Kleinserienfertigung notwendigen Flexibilität, gerecht wird.

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