5G-Technologie für die vernetzte, adaptive Produktion

Geringe Latenz und hohe Datenraten ermöglichen die Prozessüberwachung der Zukunft

Zur Steigerung der Produktivität, Effizienz und Produktqualität müssen heutige Fertigungsprozesse und -anlagen flexibel und adaptiv gestaltet sein. Dies erfordert die Entwicklung immer leistungsfähigerer Sensor- und Regelungstechnik. Gleichzeitig gewinnen die angewendeten Fertigungsverfahren stetig an Komplexität und Umfang. Vor allem bei der spanenden Bearbeitung, aber auch im Bereich Robotik und bei verteilten Systemen bedeutet dies immer komplexere Bewegungsabläufe von Bauteilen und Systemkomponenten, was eine schnelle, zuverlässige und kabellose Datenübertragung für die eingesetzte Sensorik erfordert. Diese drahtlosen Übertragungsverfahren müssen den stetig wachsenden Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit und Latenz gerecht werden. 

Die neue 5G-Mobilfunktechnologie bietet mit geringen Latenzen und hohen Datenraten ein enormes Potenzial für die Produktion: Prozesse können kontinuierlich überwacht und dokumentiert werden und Prozessabläufe in Echtzeit adaptiv gestaltet werden. Durch das intelligente Zusammenspiel des 5G-Netzes mit lokalen Edge-Cloud-Systemen können durchgängige Echtzeitanwendungen skalierbar umgesetzt werden - vom Sensor bis in die Cloud.

Das Fraunhofer IPT betreibt in Kooperation mit dem schwedischen Anbieter für Mobilfunk- und Telekommunikationstechnologie Ericsson eine einzigartige Testumgebung für den zukünftigen Mobilfunkstandard 5G. In diesem lassen sich industrielle Anwendungsszenarien auf Basis des drahtlosen Übertragungsstandards testen und weiterentwickeln. Mit seinen kurzen Latenzzeiten unter einer Millisekunde, hohen Datenraten bis zu 10 Gbit/s und der Möglichkeit, in eng abgesteckten Funkzellen zahlreiche Geräte gleichzeitig betreiben zu können, eignet sich die 5G-Technologie besonders gut für den Einsatz in vernetzten, adaptiven Produktionsanlagen mit umfangreicher Mess- und Regelungstechnik. Die große Vielfalt von Maschinen und Anwendungen am Fraunhofer IPT bietet die Möglichkeit, die Technologie in verschiedensten Anwendungsfällen einzusetzen und zu erproben.

Unser Angebot: Ein Testbed für die Digitalisierung in der Produktion

Zukunftssichere Produktion mit der passenden Infrastruktur

Connectivity Strategy

  • Bewertung von geeigneten Architekturen, Technologien und Dienstleistungen
  • Vergleich von Technologien in Bezug zu definierten Anwendungsfällen
  • Erstellung von Technologie-Roadmaps
  • Begleiten des Strategieprozesses bis hin zum Roll-out

 

Prototypen & Proof of Concept

  • Entwicklung von ersten Prototypen und Proof of Concepts (PoC)
  • Vergleichende Tests zur Bestimmung der geeignetsten Technologie für Ihre Anwendungen
  • Erprobung technologischer Möglichkeiten und Grenzen
  • Testen Sie neue 5G-Funktionen, noch bevor sie kommerziell verfügbar sind
 

Roll-out

  • Wir unterstützen Sie bei der Skalierung Ihrer PoCs und integrieren Konzepte in Ihr Business
  • Integration der neuen Infrastruktur in Ihr Unternehmen
  • Skalierung von PoCs und Protoytpen für Roll-outs 

Unsere Expertise

Von 5G-Sensorik für die Überwachung und Steuerung hochkomplexer Fertigungsprozesse über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten.

 

Industrielle Anwendungen im 5G-Testbed

Mit einer Fläche von fast einem Quadratkilometer, 19 Antennen und einer Bandbreite von 10 Gigabit/Sek betreiben wir das größte 5G-Forschungsnetz Europas.

 

Zukunftsfähige Infrastrukturen

Digitale Infrastrukturen sind die Basis für innovative Anwendungen wie Digital Twin oder Künstliche Intelligenz in der Produktion. Als Ergänzung zu 5G bieten wir mit der Edge-Cloud die Grundlage für eine agile und zukunftsfähige Industrie. Sprechen Sie uns dazu gerne an!

Forschungsdienstleistungen

Im Verbund aus Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir praktikable Lösungen in Forschungsprojekten, um innovative Technologien in die Anwendung zu bringen.

Anwendungen in der Industrie

© Fraunhofer IPT

Messdaten mit 5G kabellos in Echtzeit übertragen

Flugzeugturbinen herzustellen ist aufwändig und teuer. Alleine die Fertigung der Turbinenschaufeln – der Blisks (Blade Integrated Disks) – kann bis zu 200 000 Euro kosten. Höchste Sicherheits- und Qualitätsstandards müssen eingehalten, computergesteuerte Werkzeugmaschinen so programmiert werden, dass die Bauteile exakt nach den Konstruktionsplänen gefertigt werden. Sensoren an Maschinen und Anlagen überwachen permanent den Produktionsprozess. Die Qualitätsanalyse erfolgt in der Regel dezentral und zeitverzögert, und besonders die Eigenschwingung der Blisks während der Fertigung ist ein Problem. 

Eine Lösung verspricht die Kombination aus Sensortechnologie und schnellen Datenübertragungsraten, wie sie 5G bietet. Für den Fall der Bliskherstellung hat das Fraunhofer IPT einen speziell entwickelten Sensor direkt auf dem Bauteil angebracht. Dieser überträgt die Schwingungsspektren der Blisks via 5G mit Latenzen von bis zu einer Millisekunde an eine Software. Sie erkennt sofort, ob die Schwingungen ein zulässiges Normalmaß übersteigen bzw. kritische Frequenzen erreichen und passt den Produktionsprozess unverzüglich an. Ein weiterer Vorteil: Mithilfe der schnellen Datenübertragung kann ein digitaler Zwilling erstellt werden, das virtuelle Abbild eines Bauteils. Mit dessen Hilfe lassen sich wichtige Fragen, die den Produktionsprozess betreffen, bereits vorab am Computer klären.

Blueprint für die Produktion

© Fraunhofer IPT

5G verspricht attraktive Eigenschaften für den industriellen Einsatz, jedoch ist oft noch nicht bekannt, welche Performance in bestimmten Szenarien erreicht und wie genau die Technologie in eine industriellen Infrastruktur eingebunden werden kann. Für einen weltweit führenden Automobil- und Industriezulieferer hat das Fraunhofer IPT die Potenziale, Gaps und Möglichkeiten der drahtlosen 5G-Kommunikation für eine vernetzte, adaptive Produktion am Beispiel einer Schleifmaschine erforscht. 

Für den Anwendungsfall wurde die Kühlschmierstoffregulierung einer Schleifmaschine ausgewählt. Dafür wurde am Fraunhofer IPT ein spezieller 5G-fähiger Temperatursensor entwickelt, der Temperaturdaten in Echtzeit über 5G für das Monitoring bereitstellt. Die Sensorplattform ermöglicht es, die Messdaten des Schleifthermosensors zu digitalisieren und über 5G zu übertragen.

Forschungsprojekte

TARGET-X

Trial Platform for 5G Evolution – Cross-Industry on Large Scale

Cloud56

Skalierbare Cloud-Architektur für 5G/6G RAN und Applikationen in der Industrie

5G-Sierra

Sichere 5G Infrastrukturen für Resiliente Produktionssysteme- und anlagen

Aktuelle Veröffentlichungen

Weitere Veröffentlichungen des Fraunhofer IPT zum Thema »5G« finden Sie in der Fraunhofer-Publica

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Microservice-basierte Laserstrukturierung
Mescheder, Holger; Sankal, Talib
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Architecture and Guideline to Implement an Energy Monitoring Framework
Mohanram, Praveen; Schmitt, Robert H.
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 ICNAP Study Report 2023
Kies, Alexander; Pothen, Mario; Heymann, Henrik; Hellmich, Jan Hendrik; Schmitt, Robert H.; Schmitt, Sarah; Lanfermann, Andrea; Lichter, Fabian; Mathews, Julius; Hort, Simon; Bäckel, Niklas; Gilerson, Andre; Kreppein, Alexander; Mohanram, Praveen
Bericht
Report
2023 Innovative Power Solutions for Wireless Sensor Networks
Schmitt, Sarah; Lanfermann, Andrea; Schmitt, Robert H.; Lichter, Fabian
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 The Digital Twin Demonstrator
Bäckel, Niklas; Gilerson, Andre; Kreppein, Alexander; Schmitt, Robert H.
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 ICNAP Study Report 2022
Lossie, Karl; Pothen, Mario; Kies, Alexander; Heymann, Henrik; Cassel, Leonard; Schauss, Marc; Bruhns, Lukas; Schuh, Günther; Knußmann, Janina; Schmitt, Robert H.; Schmitt, Sarah; Kreppein, Alexander; Sankal, Talib; Siebert, Jonas
Bericht
Report
2023 Digital Infrastructures for sustainable and profitable Production
Schmitt, Sarah; Schmitt, Robert H.
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 Industrial data spaces for a flexible data driven production
Sankal, Talib; Siebert, Jonas; Schmitt, Robert H.
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 Real-Time Digital Twin
Knußmann, Janina; Schmitt, Robert H.
Aufsatz in Buch
Book Article
2023 5G-basiertes Edge-Computing in der Blisk-Fertigung
Schmitt, Sarah; Schmitt, Robert H.; Brunk, Nicolas; Lange, Dirk
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

This list has been generated from the publication platform Fraunhofer-Publica

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