Logistikkonzept für die wandelbare Mikroproduktion durch hoch flexible Materialflusstechnik – AutoMiPro

Das Ziel des Verbundvorhabens »AutoMiPro« ist ein Logistikkonzept, das auf die besonderen Randbedingungen der Mikroproduktion angepasst ist. Es fasst die Entwicklung methodischer (Konzept), informationstechnischer (Software) und anlagentechnischer (Hardware) Komponenten zusammen und schafft so für die Mikro- produktion erstmals eine hoch automatisierte und durch- gängige Verknüpfung automatisierter Lager-, Transport- bzw. Anlagentechnik.

Im Verbundvorhaben »AutoMiPro« entwickeln die Projektpartner innerhalb des BMBF-Rahmenkonzepts »Forschung für die Pro- duktion von morgen« Methoden sowie Hardware- und Software- lösungen für einen robusten und gleichzeitig wandelbaren Material- fluss in Mikroproduktionsumgebungen.

Die spanende, abtragende oder generierende Produktion von Mikrobauteilen entspricht dem Stand der Technik. Entsprechende Produktionsanlagen stehen dem Anwender auf dem Markt jedoch nur begrenzt zur Verfügung. Analog zur konventionellen Produktion (Automobil, Konsumgüterindustrie) ist sind Produktionsmittel für die Mikroproduktion in einem industriellen, wirtschaftlich konkurrenz- fähigen Rahmen in kleinen bis sehr großen Stückzahlen nicht ausreichend verfügbar. Ein Schlüssel für für eine ökonomischere Produktion hin zu skalierbaren Produktionsumgebungen sind Automatisierungslösungen, die Prozesse entlang der Wertschöpf- ungskette stringent logistisch knüpfen und zu hocheffektiven und autonomen Produktionszellen führen.

Solche Automatisierungskonzepte, die für eine Mikroproduktion im industriellen Maßstab dringend erforderlich sind, scheitern heute vor allem daran, dass geeignete Konzepte zur Handhabung und zum Transport von Mikrobauteilen zwischen den einzelnen existenten Bearbeitungsmaschinen gänzlich fehlen. Es existieren weder Transportanlagen noch Schnittstellen, die einzelne Produktions- anlagen zu autonomen Prozessketten verknüpfen können, noch gibt es standardisierte Transporteinheiten oder modularisierte Werk- stückträger, die die Grundlage für die Übergabe des Mikrobauteils zwischen einzelnen Produktionsanlagen oder die Einrichtung von Warenflüssen in dezentralen Produktionsumgebungen und Wert- schöpfungsketten bilden. Dies führt dazu, dass heute mit hohen wirtschaftlichen Einbußen eine Vielzahl manueller Bearbeitungs- schritte in die Wertschöpfungskette integriert werden müssen.

Die Kenntnis charakteristischer Produktmerkmale, wie die lokale Oberflächenqualität und höchste Anforderungen an die Form- und Lagetoleranzen, sind in der Mikroproduktion eine Voraussetzung für eine durchgehende Automatisierung der einzelnen Bearbeitungs- schritte bis hin zum fertigen Produkt. Anders als bei der konven- tionellen Produktion ist deshalb die genaue Charakterisierung des Produkts, beispielsweise bezüglich seiner Positionierung innerhalb des gegebenen Toleranzfelds, und die Beschreibung der Pro- duktionshistorie eine Voraussetzung für die Montage- und Funktions- fähigkeit einer Baugruppe aus Mikrobauteilen. Eine solche Daten- erfassung und -weitergabe an nachfolgende Bearbeitungsschritte ist heute aufgrund mangelnder Verfügbarkeit der notwendigen Anlagen- und Informationstechnik nicht Bestandteil der Produktionskette von Mikroprodukten. Diese Defizite werden erneut zu Lasten der Wirt- schaftlichkeit der Produktion durch manuelle Arbeitsschritte kompensiert, innerhalb derer die Entscheidung über eine Bauteil- paarung, der Gutteil-/Ausschuss-Entscheid sowie die Montage- operation durch einen geschulten Bearbeiter intuitiv und individuell durchgeführt wird.

Diese beschriebenen Defizite sind keine produktbezogenen Frage- stellungen, sondern bilden vielmehr für die Mikroproduktion im Allgemeinen ein charakteristisches Forschungs- und Entwicklungs- feld. Mit einer wissenschaftlichen, konzeptionellen Herangehens- weise müssen daher grundlegende Lösungsprinzipien entwickelt werden. Auf dieser Basis fokussiert das Verbundvorhaben »AutoMiPro« deshalb auf ein Logistikkonzept, das auf die beson- deren Randbedingungen der Mikroproduktion angepasst ist und aus methodischen (Konzept), informationstechnischen (Software) und Anlagentechnik (Hardware) entwickelnden Arbeitspaketen besteht. So wird für die Mikroproduktion erstmals eine hoch automatisierte und durchgängige Verknüpfung automatisierter Lager, Transport- und Anlagentechnik geschaffen.

Eine Grundlage für den durchgängigen Informationsfluss, bildet der Einsatz moderner RFID-Technik. Damit gelingt es erstmals, nicht nur reine Routing-Informationen, sondern auch alle für die Mikrobe- arbeitung notwendigen Daten (Bauteilabmaße, Bauteillage auf dem Träger, spezifische Bearbeitungsparameter) auf dem Bauteilträger zu speichern. Diese Informationen lassen sich so in die Logistik-Kette integrieren und der Anlagentechnik innerhalb der gesamten Mikroproduktionskette direkt zur Verfügung stellen.

Ein Ziel dieses Projekts ist es auch, die Befähigung zur Durch-gängigkeit dieses mikrologistischen Konzepts sowie der zugehöri- gen Hard- und Software durch eine exemplarische Mikroproduktions- kette zu demonstrieren – beginnend bei verschiedenen Mikroteile- lagern über die einzelnen Fertigungs- anlagen bis hin zu einem abschließenden Prozessschritt. Zur Verifikation dient eine Wert- schöpfungskette für die Herstellung von Diodenlasern, anhand derer auch die Fähigkeit zum Transfer in andere Branchen und Anwen- dungen nachgewiesen werden soll.

Projektträger

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes »Forschung für die Produktion von morgen« gefördert und vom Projektträger Forschungszentrum Karlsruhe (PTKA), Bereich Produktion und Fertigungstechnologien (PFT), betreut.

Verbundpartner

Systemhersteller
RUCH NOVAPLAST GmbH + Co. KG
Dipl. Ing. (FH) Thomas Doll
Appenweierer Str. 54
77704 Oberkirch
Tel.:07802 806-746
Fax: 07802 806-879 
E-Mail senden
www.ruch.de

IEF Werner GmbH
Hr. Bär
Wendelhofstraße 6
78120 Furtwangen
Tel.: 07723-925-0
Fax: 07723-925-100
E-Mail senden
www.ief-werner.de

ficonTEC GmbH
Dipl.-Ing. Thorsten Vahrenkamp
Fahrenheitstraße 1
28359 Bremem
Tel.: 0421-690-118-40
Fax: 0421-690-118-90
E-Mail senden
www.ficontec.com

Anwender
CeramOptec GmbH
Dr. Tilmann Trebst
Siemensstraße 44
53121 Bonn
Tel.: 0228-97967-0
E-Mail senden 
www.ceramoptec.de

INGENERIC GmbH
Dr. Volker Sinhoff
Dennewartstraße 25-27
52068 Aachen
Tel.: 0241-963134-3
E-Mail senden
www.ingeneric.com

Curamik Electronics GmbH
Herr Michael Schürr
Am Stadtwald 2
92676 Eschenbach, Oberpf.
Tel.: 09645-9222-329
Fax: 09645-9222-22
E-Mail senden
www.curamik.com

Forschungsinstitute
ZLW/IMA der RWTH Aachen
Dipl.-Ing. Sebastian Jursch
Dennewartstraße 27
52068 Aachen
Tel.: 0241-80911-46
Fax: 0241-80911-22 
E-Mail senden
www.zlw-ima.rwth-aachen.de

Fraunhofer IML
Dipl.-Logist. Niko Hossain
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4
44227 Dortmund
Tel.: 0231-3989-270
Fax: 0231-3989-311
E-Mail senden
www.iml.fraunhofer.de

Fraunhofer IPT
Dipl.-Ing. Martin Freundt
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Tel.: 0241-8904-253
Fax: 0241-8904-6253 
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