Schnellere, flexiblere und ressourceneffizientere Produkte und Produktionsprozesse

Märkte werden immer volatiler, Produkte immer individueller. Zugleich haben die Prinzipien von Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit einen enorm hohen Stellenwert. Unternehmen stehen damit vor der Herausforderung, neue Prozesse und Technologien einzusetzen – auch wenn diese im Vorfeld nicht vollständig erprobt werden können. „Produktionstechnologien müssen den sich ändernden Bedingungen des Marktes und den stetig steigenden technologischen Anforderungen gerecht werden. Wir wollen für neue Prozesse und Anforderungen innovative Lösungen identifizieren und entwickeln“, sagt Jürgen Fleischer.

Im Fokus stehen dabei intelligente Maschinen und Komponenten, agile Produktionsanlagen und die Automatisierung noch unreifer Produktionsprozesse. „Unser Ziel ist es, zentralen produktionstechnischen Herausforderungen von Unternehmen – wie kürzere Produktlebenszyklen, individualisierte Produkte und der zunehmende Einsatz neuer Technologien in Produkt und Produktion – praxisnah zu begegnen“, so Fleischer. Mit seinem Team forscht er an Produktionstechnologien für hocheffiziente elektrische Traktionsmotoren, leistungsfähigen Batterien mit variablen Zellformaten und an der format- und stückzahlflexiblen Produktion von Brennstoffzellen. Bei der Automatisierung unreifer Prozesse geht es unter anderem um additive Fertigungsverfahren, den ressourceneffizienten Materialeinsatz sowie prozessübergreifende Methoden. Um eine Produktion zu digitalisieren, untersuchen die Forschenden zum einen durchgängige digitale Prozessketten, adaptive digitale Zwillinge und den Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI). Zum anderen erarbeiten sie konkrete technische Lösungen, um die Erkenntnisse in reale Anwendungen zu übertragen.

Hierzu zählt die Wertstromkinematik: Das System ist aus mehreren einheitlichen und frei konfigurierbaren Einzeleinheiten (Kinematiken) aufgebaut. Neben den in der Industrierobotik üblichen Handhabungsaufgaben können sie diverse Fertigungsverfahren wie das Trennen, Fügen oder Urformen übernehmen, etwa durch den Wechsel des Werkzeugs oder das Koppeln mehrerer Kinematiken untereinander. Damit ist Industrialisierung selbst auch Forschungsgegenstand: Bislang ausschließlich in der Theorie beschriebene Lösungsansätze werden in technische Anwendungen überführt und experimentell erprobt. So wollen die Forschenden die Transformation industrieller Wertschöpfungsketten hin zur Elektromobilität und digitalen Produktion aktiv unterstützen.  „Die Welt, in der wir leben und arbeiten, ist nicht stabil, sondern volatil. Agile, wandlungsfähige Produktionskonzepte und die schnelle Befähigung von Prozessen haben das Potenzial, die Wertschöpfung in Baden-Württemberg langfristig zu erhalten“, so der Experte.

Jürgen Fleischer ist Initiator der gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft betriebenen Karlsruher Forschungsfabrik am KIT. „Die Karlsruher Forschungsfabrik ist ein Schmelztiegel der innovativen Ideen. Hier gehen Wissenschaft und Industrie Hand in Hand die aktuellen Herausforderungen in der Produktionstechnik an, um neue Technologien schnell in die Industrie zu transferieren“, sagt er.

Bevor er zum Professor und Leiter des wbk Institut für Produktionstechnik am KIT berufen wurde, war Fleischer in mehreren leitenden Positionen in der Industrie tätig. Seit 2012 ist er Gastprofessor an der Tongji-Universität in Shanghai. Fleischer engagiert sich beispielsweise in der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP), bei der International Academy for Production Engineering (CIRP) und bei der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech). Von 2015 bis 2019 war er im Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und ist darüber hinaus Mitglied mehrerer wissenschaftlicher und industrieller Beiräte.

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Jürgen Fleischer her.

Fotonachweis:
Wertstromkinematik: Amadeus Bramsiepe, KIT
Porträt Prof. Fleischer, wbk, KIT: Sandra Goettisheim, KIT