5. Ostsächsische Maschinenbautage
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- Edwina Arnold
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1 5. Ostsächsische Maschinenbautage Wohin führt der Weg in der Automatisierungstechnik von Produktionssystemen? Technologie- und Gründerzentrum Bautzen GmbH Bautzen, den 10. November 2011 Vortrag: Dipl.-Ing. Michael Hoffmann
2 Das Fraunhofer IWU Standorte in Deutschland Bremerhaven Bremen Itzehoe Lübeck Gründung am 1. Juli 1991 ca. 450 Mitarbeiter 28,5 Mio Euro Jahresetat Projektgruppe Augsburg seit 01/2009 Oberhausen Dortmund Duisburg Schmallenberg St. Augustin Aachen Euskirchen Wachtberg Hannover Braunschweig Kassel Ilmenau Halle Darmstadt Würzburg Erlangen Potsdam Magdeburg Jena Leipzig Berlin Teltow Chemnitz Dresden Zittau Bronnbach St. Ingbert Kaiserslautern Saarbrücken Karlsruhe Pfinztal Ettlingen Stuttgart Freising Freiburg Augsburg München 2
3 Das Fraunhofer IWU im Profil Kompetenzfelder Werkzeugmaschinen Mechatronik Spanende Technologien Umformtechnologien Systemtechnologien im Verbund mit Technischer Universität Chemnitz Fraunhofer-Gesellschaft Maschinen-, insbesondere Werkzeugmaschinenbauern deutscher und internationaler Automobilindustrie Zulieferindustrie (Umformung, Zerspanung, Werkzeugbau) 3
4 Wohin führt der Weg in der Automatisierungstechnik von Produktionssystemen? Begriffe Treiber Trends Ansätze Zusammenfassung 4
5 Begriffe Ein System ist die Abstraktion funktioneller Aspekte eines technischen Objektes (z.b. Auto, Reaktor) bzw. eines nichttechnischen Objektes (z.b. Wirtschaftsunternehmen, Lebewesen). Ein Prozess ist eine Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System, durch die Materie, Energie, oder auch Information umgeformt, transportiert oder auch gespeichert wird. Die Automatisierungstechnik umfasst Methoden, Verfahren und Maßnahmen sowie die Werkzeuge und Komponenten, die benötigt werden, um einem System ein zielorientiertes, sicheres und selbsttätig ablaufendes Verhalten aufzuprägen. Ein Produktionssystem stellt das Regelwerk und die Methode dar, nach denen bestimmte Prozesse geführt werden. 5
6 Treiber der Automatisierungstechnik Entlastung des Menschen von gefährlichen und/oder anstrengenden Tätigkeiten Massenfertigung Hochautomatisierung Inline-Qualitätssicherung Digitale Fabrik Innovationszyklen der ihr unterlagerten Technologien Steigender Konkurrenzdruck Steigende Produktvielfalt Sinkende Auftragsstückzahl Kürzere Innovationsphasen (unterlagerte Technologien) Rohstoffverknappung (Energie, Rohstoffe) kurze Lieferzeiten 6
7 Treiber der Automatisierungstechnik Entlastung des Menschen von gefährlichen und/oder anstrengenden Tätigkeiten Massenfertigung Hochautomatisierung Inline-Qualitätssicherung Digitale Fabrik Innovationszyklen der ihr unterlagerten Technologien Steigender Konkurrenzdruck Steigende Produktvielfalt Sinkende Auftragsstückzahl Kürzere Innovationsphasen (unterlagerte Technologien) Rohstoffverknappung (Energie, Rohstoffe) kurze Lieferzeiten 7
8 Rohstoffverknappung (Energie, Rohstoffe) Demografische Entwicklung Ressourcenverknappung Klimawandel Globalisierung 8
9 Demografische Entwicklung (1) im Jahr 2011: 7 Milliarden Menschen 1,5 Milliarde in Wohlstand 5,5 Milliarden in Bewegung im Jahr 2050: > 9 Milliarden Menschen... Herausforderung besteht darin:..produktion zu verzehnfachen!..ressourceneinsatz zehnteln!..umweltbelastung maßgeblich zu senken! Fazit: Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels von bisher maximalen Gewinn aus minimalem Kapital hin zu maximalen Gewinn aus minimalen Ressourcen (1) Quellen: United Nations, 2008 Dt. Stiftung Weltbevölkerung,
10 Ressourcenverknappung täglicher Weltverbrauch: von 11 Mio t Erdöl -> Jahr 2040 von 9 Mio t Kohle -> Jahr 2180 von 8 Mrd m 3 Erdgas -> Jahr 2070 Fazit:.. Zukunftsmarkt für neue Produktionstechnologien.. CO2-neutrale Energieerzeugung energieintensive Produktion! 10
11 Klimawandel These 1 globale Erwärmung = f (menschliches Handeln) These 2 globale Erwärmung f (menschliches Handeln) sondern globale Erwärmung = f (globaler Zyklen) Lösungsansatz: These 1 Vermeidungsstrategien (CO2 Ausstoß verringern) These 2 Anpassungsstrategien (Reaktion auf nicht vermeidbare Veränderungen) Strategische Elemente:..Energieeffizienz Energie- und ressourceneffiziente Produktionssysteme 11
12 Energie- und ressourceneffiziente Produktionssysteme Ansätze zur generellen Vorgehensweise Identifizierung von Hochenergie-Treibern Prozess-Energieverluste: Identifizierung Sammeln Speichern Transformieren Kreislaufrückführung Realisierung von geschlossenen Energiekreisläufen Energieleit st and Bearbeitungszentrum Umformprozess Karosseriemontagelinie Energetische energetische Interaktionen zwischen (Prozessketten Prozessen Produktionssystemen Fertigungsanlagen Gebäude) 12
13 Energie- und ressourceneffiziente Produktionssysteme Ansätze zur generellen Vorgehensweise Identifizierung von Hochenergie-Treibern Prozess-Energieverluste: Identifizierung Sammeln Speichern Transformieren Kreislaufrückführung Realisierung von geschlossenen Energiekreisläufen 13 Energierückgewinnung bis zu 65 % (im Vergleich zu klassischen Ziehkissen)
14 Energie- und ressourceneffiziente Produktionssysteme Ansätze Forderungen der Anwender Bisherige Kriterien: Arbeitsgenauigkeit, Produktivität, Verfügbarkeit Neue Kriterien: P mittel [kw] bearbeitungsabhängig!!! 61% 10,0 kw 37% 10,0 kw 2,9 kw 1,2 kw 1,3 kw Energieeffizienz im Lastenheft Grundlast/Technolgie = f(baugröße, Bauteil, Prozess) Ziel: Grundlast minimieren Handlungsschwerpunkte Effizienzsteigerung der Komponenten Reduzierung der Hauptzeiten Kreisläufe schließen 71% Technologie 29% Grundlast 10,0 kw 5,2 kw 16,5 kw 4,2 kw 1,2 kw 39% 2,2 kw 0,7 kw 1,7 kw 4,3 kw 1,4 kw 1,3 kw 1,3 kw 1,7 kw BAZ(400m m ³) BAZ(600m m ³) BAZ(800m m ³) Servoantriebe Kühlung Steuerung Schmierung Diff. z. min. Bearb.-Lst. 63% KSS Hydraulik Späneentsorgung Beleuchtung Diff. z. max. Bearb.-Lst
15 Zusammenfassung Automatisierungstechnik als Querschnittstechnologie profitiert in hohem Maße von den Innovationszyklen der ihr unterlagerten Technologien Technologien werden durch Trends getrieben Megatrend: Ressourcenverknappung Wohin führt der Weg in der Automatisierungstechnik von Produktionssystemen? Hin zu energie- und ressourceneffizienten Produktionssystemen 15
16 5. Ostsächsische Maschinenbautage Wohin führt der Weg in der Automatisierungstechnik von Produktionssystemen? Technologie- und Gründerzentrum Bautzen GmbH Bautzen, den 10. November 2011 Vortrag: Dipl.-Ing. Michael Hoffmann Vielen Dank
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