PROFESSUR FÖRDERTECHNIK. Industrie 4.0 Praxisnahe Forschung für den Mittelstand

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1 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK Industrie 4.0 Praxisnahe Forschung für den Mittelstand

2 Gliederung 1. Professur Fördertechnik 2. Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution 3. Projektbeispiele Industrie Möglichkeiten der Zusammenarbeit 5. Zusammenfassung Folie 2

3 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK STRUKTUREN UND EINORDNUNG Technische Universität Chemnitz Fakultät für Informatik Fakultät für Mathematik Philosophische Fakultät Fakultät für Maschinenbau Fakultät für Naturwissenschaften Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Fakultät für Human- und Sozialwissenschaften Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Folie 3

4 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK STRUKTUREN UND EINORDNUNG Halle G Gebäude D Halle F Campus Reichenhainer Str. 70 Folie 4

5 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK STRUKTUREN UND EINORDNUNG Institut für Fördertechnik und Kunststoffe (ifk) Professur Fördertechnik Professur Kunststoffe Sächsisches Textilforschungsinstitut e. V. STFI (An-Institut der TU Chemnitz) Steinbeis-Innovationszentrum für Fördertechnik/Intralogistik Fördergemeinschaft für das Institut für Fördertechnik und Kunststoffe an der Technischen Universität Chemnitz e.v. (FKTU) Leitung: Prof. Dr.-Ing. Klaus Nendel Zahlen und Fakten: 59 wissenschaftliche Mitarbeiter 25 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter jährlich ca. 3 Mio. EUR Drittmitteleinnahmen jährlich 2 5 Promotionen Folie 5

6 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Professur Fördertechnik Stiftungsprofessur Wissenschaftliche Arbeitsgruppen Technische Textilien Textile Maschinenelemente Zugmittel und Tribologie Anwendungstechnik erneuerbarer Werkstoffe Fördersysteme und Logistik Vibrationsfördertechnik und Systemdynamik Schüttgutförder- und Hebetechnik Honorarprofessoren: Prof. Dr.-Ing. Holger Erth Prof. Dr.-Ing. Wolfram Vogel Nichtwissenschaftliche Arbeitsbereiche Mechanische Werkstatt und Versuchsfeld, Mess- Steuerungs- und Prüftechnik Lehre und Organisation, Projektkontrolle und Finanzen, Sekretariat Folie 6

7 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Stiftungsprofessur Technische Textilien Textile Maschinenelemente Durchführung systematischer Untersuchungen an textilen Maschinenelementen Herleitung von Modellen zur analytischen Einschätzung der Lebensdauer Konzipierung von Verfahren zur messtechnischen Erfassung des Schädigungsgrades Entwicklung geeigneter Herstellungs- und Veredlungsverfahren Schaffung neuer Fördersysteme durch den Einsatz textiler Maschinenelemente 11/20/2012 Page Folie 7

8 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Arbeitsgruppe Zugmittel und Tribologie Entwicklung und Untersuchung von Förderketten aus Kunststoff und Stahl Dimensionierungsgrundlagen für Zug- und Tragmittel sowie komplette Stetigfördersysteme Untersuchung von Zahn- und Flachriemen sowie deren Spannsysteme Grundlagen zu Reibung und Verschleiß von Gleitpaarungen in Fördersystemen 11/20/2012 Page Folie 8

9 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Arbeitsgruppe Anwendungstechnik erneuerbarer Werkstoffe Zielstellung: Substitution von Metallwerkstoffen und künstlichen Polymeren (Kunststoffen) durch Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen (erneuerbare Werkstoffe) Schwerpunkte: Anwendungstechnik von Holzwerkstoffen (Wood Veneer Composites WVC, Wood Polymer Composites - WPC) Entwicklung von Maschinenelementen und Bauweisen für Systeme Tribologie Untersuchung und Modifikation von künstlichen Polymeren mit nachwachsenden Rohstoffen (Modellversuch) Entwicklung von konkreten tribologisch belasteten Bauteilen 11/20/2012 Page Folie 9

10 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Arbeitsgruppe Fördersysteme und Logistik Fördersysteme - Entwicklung neuer Transporttechnologien mit Wirkprinzipien zur Förderung von Stückgütern Flurfördermittel - Entwicklung von energieeffizienter Hebetechnik Maschinenelemente - Neu- und Weiterentwicklung für Antriebs- und Fördersysteme 11/20/2012 Page Folie 10

11 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Arbeitsgruppe Vibrationsfördertechnik und Systemdynamik Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Vibrationsfördertechnik Entwicklung effizienter Vibrationsfördersysteme Minimierung von Geräuschemissionen und Körperschall an Förderanlagen Analyse der Wechselwirkungen zwischen Fördergut und Förderorgan Optimierung der dynamischen Eigenschaften von Fördersystemen Weiterentwicklung von Steuergeräten für Vibrationsförderer Anwendung der Discrete Element Method (DEM) in der Fördertechnik Fördergut Förderorgan F R (t) F err Schwingfähige Lagerung 11/20/2012 Page Folie 11

12 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK ARBEITSSCHWERPUNKTE Arbeitsgruppe Schüttgutförder- und Hebetechnik Schüttgutfördertechnik (Raumbewegliche Fördersysteme, Spannsysteme, Siloentwicklung, Fraktionierung, Gurtentwicklung, Schüttgutanalyse) Vertikale Fördertechnik und Hebetechnik (Entwicklung neuer Förderprinzipien, Material- und Funktionsoptimierung, Entwicklung praxisorientierter Dimensionierungsalgorithmen, Entwicklung fachspezifischer Mess- und Prüftechnik) Altersmobilität im privaten und industriellen Bereich (Mobilitätshilfen, personalisierte Assistenzsysteme für den Arbeitsalltag, Hebehilfen im Montage- oder Handlingbereich, Manipulatoren) 11/20/2012 Page Folie 12

13 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK TECHNISCHE AUSSTATTUNG Versuchsfeld Prüffeld Kunststoffverarbeitungstechnik mechanische und mechatronische Werkstatt 11/20/2012 Page Folie 13

14 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK TECHNISCHE AUSSTATTUNG Seilfertigungstechnik Veredlungstechnik 11/20/2012 Page Folie 14

15 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK Förderprogramme Folie 15

16 PROFESSUR FÖRDERTECHNIK Industriepartner Folie 16

17 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Inhalt Was muss man sich darunter Vorstellen? Informatisierung der Fertigungstechnik starke Individualisierung der Produkte basierend auf hoch flexibilisierte Großserienproduktion Integration von Geschäftspartnern und Kunden im Wertschöpfungsprozess Kopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen [Quelle: BMBF] Folie 17

18 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Geschichte Folie 18

19 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Voraussetzungen Internet, mobile Computer und Cloud Computing in Objekten eigebettete Systeme in Form von leistungsfähigen Kleinstcomputern dienen zum selbstständigen Informationsaustausch Dezentralisierung der Produktionssteuerungsprozesse in der Fabrik - dezentral und dynamisch gesteuert Anpassungsfähigkeit der Produktionssysteme und Maschinen durch ständigen Wechsel der zu fertigenden Produkte individueller, flexibler, schneller und ressourceneffizienter [Quelle: Plattform Industrie 4.0] Folie 19

20 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Smarte Objekte und Maschinen CPS Cyber-Physische Systeme Schnittstelle zwischen physikalischer und informationstechnischer Welt offene, vernetzte Systeme erfassen mittels Sensoren Daten können das Verhalten von Geräten und Anlagen steuern Selbstorganisation nach standardisierten Mechanismen Voraussetzung: Standardisierung und Modularisierung von Prozessen und Prozessschritten Internet der Dinge [Quelle: BMBF] Folie 20

21 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Potentiale und Chancen Hohe Wettbewerbsstärke Deutschland als international führender Fabrikausrüster Effizienzsteigerung mit Erfolg im globalen Wettbewerb Flexible Fertigung schnelle Reaktion auf Veränderungen transparente Abläufe für hohe Flexibilität einfache und standortübergreifende Optimierung Individuelle Produktion schnelle Reaktion auf sich ändernde Anforderungen die Maschine entscheidet selbst, was zu tun ist schnelle Reaktion auf kundenspezifische Wünsche rentable Produktion von Einzelstücken und Kleinstmengen Innovative Geschäftsmodelle neue Geschäftsmodelle und Dienstleistungen intelligente Objekte sammeln vielfältige Daten Etablierung von Business-to-Business-Dienstleistungen am Markt Neues Arbeiten (Interaktion Mensch Maschine) intelligente Assistenzsysteme eröffnen den Beschäftigten neue Spielräume Potenzial, in Zeiten des demografischen Wandels ältere Menschen länger in das Berufsleben einzubinden, indem Abläufe genau auf die Möglichkeiten der Belegschaft abgestimmt werden flexiblere Gestaltung der Arbeit (Beruf und Familie besser in Einklang bringen) [Quelle: Plattform Industrie 4.0] Folie 21

22 Industrie 4.0 Die 4. industrielle Revolution Forschung und Praxis Wo muss Forschung und Entwicklung künftig ansetzen? Die resiliente Fabrik Anpassung an flexibel ändernde Produktmatrix (wandlungsfähig, robust und ressourceneffizient) Marktplatz für Technologien Vernetzung von Werken und Unternehmen Intelligente Instandhaltungsmanagement Reduzierung von Stillständen durch vorausschauende Instandhaltungskonzepte Vernetzte Produktion Reduzierung organisatorischer Verluste durch adäquate Planung und Steuerung Selbstorganisierende adaptive Logistik Zuverlässige Produktionslogistikprozesse Kundenintegriertes Engineering Synchronisation aller Beteiligten im Entwicklungs- und Produktionsprozess Nachhaltigkeit durch Up-Cycling Direkt im Produkt abgelegte Recyclinginformationen Smart Factory Architecture Synchronisation von Produkt- und Fabriklebenszyklus [Quelle: Industrie 4.0] Folie 22

23 Projektbeispiele Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Überwachungsstation in Staurollenkettenförderanlagen [Quelle: Bosch] PPS-System (Internet) Ersatzfertigung und Lieferung nach geplantem Wartungsintervall [Quelle: Dissertation Dombeck] Optimierung der Interaktion Mensch - Maschine Folie 23

24 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Messkettenglieder in Förderketten Einleger mit DMS Messelektronik Energiespeicher Erfasste Messgrößen: Zugkraft links und rechts Beschleunigung Temperatur Folie 24

25 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Platzierung des Einlegers im homogenen Belastungsbereich Formschlüssige Anbindung durch Noppen gewählte Werkstoffe: Kettenglied PBT, Einleger PA, Tragplatte ABS Folie 25

26 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Technische Daten Messkettenglied: Speicherkapazität: Messwertblöcke Abtastrate: bis 100Hz MKG Induktive Energieübertragungsstrecke Berührungslose Datenübertragung PPS-System (Internet) Ersatzfertigung und Lieferung nach geplantem Wartungsintervall Optimierung der Interaktion Mensch - Maschine Folie 26

27 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Monitoring von Stahllamellenkupplungen [Lovejoy Inc.] [Stangenberg] [KTR] Folie 27

28 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik gedruckter Sensoraufbau Prototyp Sensorlamelle (Bruch, Winkelversatz und Überlastung) UV-Dielectric Bruchsensor Silberleitlack UV-Dielectric Verformungssensor Anforderungen an den Transponder Messverstärker für den DMS Analoge Auswertung Bruchsensor Temperaturmessung Datenübermittlung Wireless Folie 28

29 Projektbeispiele Industrie 4.0 Cyber-physische Systeme in der Fördertechnik Lamellenkupplung Transponder Lesegerät/Bedienmodul Antenne Vorstellung auf Hannover Messe 2011 Folie 29

30 Möglichkeiten der Zusammenarbeit Forschungsprojekte? Idee? Idee KMU Professur Fördertechnik KMU Professur Fördertechnik Gemeinsame Antragstellung beim Projektträger z. Bsp. AiF Projekt GmbH FuE-Projekt FuE-Projekt Innovation (Prototyp) Innovation (Prototyp) Produkte, Verfahren, Systeme, Vorrichtungen, Folie 30

31 Möglichkeiten der Zusammenarbeit Dienstleistungen wissenschaftlich - technische Beratung statische und dynamische Festigkeitsanalyse an Bauteilen und Baugruppen der Fördertechnik Spannungs- und Verformungsanalyse mit Hilfe von FEM Messung von physikalischen und mechanischen Kenngrößen an Basiselementen der Fördertechnik tribologische Untersuchungen an Gleitpaarungen Entwicklung und Bau von Demonstratoren, Versuchseinrichtungen und Prüfständen Thermovisions-, Highspeed- und Strukturanalysen 11/20/2012 Page Folie 31

32 Möglichkeiten der Zusammenarbeit Lehre mit Praxisbezug Fachkräfteausbildung durch die Industrie Vorlesung im Fachkräftebündnis Maschinenbau nächster freier Termin: Betreuung von Studenten bei Exkursionen Praktika Studien- und Abschlussarbeiten Folie 32

33 Zusammenfassung Professur Fördertechnik an der Technischen Universität Chemnitz als regionaler Forschungspartner für die Industrie der Beginn der vierten industriellen Revolution bietet vielfältige Chancen zur Mitgestaltung und einmalige Entwicklungsbedingungen in Deutschland sensorgestützte Vernetzung von intelligenten Maschinen und Produkten untereinander und mit übergreifenden Produktionsplanungs-, Energiemanagement- oder Lagersystemen aktuelle FuE-Projekte der Professur Fördertechnik zeigen erste Lösungsansätze für Cyberphysische Systeme Möglichkeiten der Zusammenarbeit zwischen der Professur Fördertechnik und regionaler Industrie in Form von FuE-Projekten und Dienstleistungen Folie 33

34 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT. KONTAKT Technische Universität Chemnitz Institut für Fördertechnik und Kunststoffe - ifk PROFESSUR FÖRDERTECHNIK Reichenhainer Str Chemnitz Leiter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Nendel Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) klaus.nendel@mb.tu-chemnitz.de Folie 34