wbk Jahresbericht 2024 final inkl Inhaltslink - Flipbook - Seite 20
INSTITUT
FORSCHUNG
K O O P E R AT I O N E N
Forschungsbereich
Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung (MAP)
Ansprechpartner am wbk:
Institutsleiter (MAP)
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer
juergen.fleischer@kit.edu
Um dem stetig steigenden internationalen Wettbewerbsdruck gerecht zu werden, müssen Maschinen
und Anlagen eine hohe Robustheit gegenüber volatilen wirtschaftlichen, politischen und technologischen Rahmenbedingungen aufweisen. Hierbei
spielen einerseits ökonomische Kriterien, wie die
Minimierung von Investitions- und Instandhaltungskosten, eine große Rolle, gleichzeitig gewinnen aber
auch der Umgang mit neuen und teilweise noch
unausgereiften Produktionsprozessen und eine ressourcenschonende Produktion beziehungsweise die
Befähigung zur Kreislaufwirtschaft zunehmend an
Bedeutung. Insbesondere in Anwendungsfeldern,
in denen Produkteigenschaften und Prozessparameter noch weitgehend unbekannt sind und Maschinen, Anlagen sowie Prozessketten bedarfsgerecht
konfiguriert werden müssen, sind interdisziplinäre
Fachkompetenzen erforderlich, um effiziente produktionstechnische Lösungen zu entwickeln. Um
den aus dem globalen Wettbewerb resultierenden
Marktanforderungen gerecht zu werden und damit
die Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Produktion an Hochlohnstandorten zu schaffen, muss
die Entwicklung von Produkt- und Produktionstechnologie mehr denn je in enger Kooperation erfolgen.
Zukünftige Generationen mechatronischer Produkte
und die damit verbundene Produktionstechnik werden neben der klassischen Mechanik zunehmend
intelligente informationstechnische Komponenten
sowie Leistungs- und Regelungselektronik integrieren, um immer schnellere, flexiblere und effizientere
Lösungen anbieten zu können. Zudem können die im
Produktions- und Nutzungszyklus anfallenden Daten
beispielsweise mit Methoden der Künstlichen Intelligenz entschlüsselt und für zielgerichtete Optimierungen genutzt werden – ein disruptiver Lösungsansatz
mit großem wirtschaftlichem Potential, dem durch
die interdisziplinären Forschungsarbeiten in der Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion
Rechnung getragen wird. Die Kernkompetenzen des
Forschungsbereichs Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung liegen in der ganzheitlichen Optimierung etablierter und unreifer Prozessketten, in der
Erarbeitung neuartiger Verfahren und Prozesse sowie
in der Konzeption, Auslegung und Integration von
intelligenten, ressourceneffizienten Maschinenkomponenten. Im Fokus der Forschungsarbeiten stehen
Handhabungs- und Montagetechnologien, kinematische Fertigungsprozesse, die (modulare) Entwicklung und Erprobung mechatronischer Komponenten
sowie die Charakterisierung und Modellierung von
unreifen Produktionsprozessen. Anwendungsfelder
sind Werkzeugmaschinen sowie Fertigungs- und
Montageanlagen für die Additive Fertigung, den hybriden Leichtbau und die Elektromobilität. Neben der
Grundlagenforschung werden dabei in besonderem
Maße auch industrielle Partner in die Forschungstätigkeiten eingebunden, um Fragestellungen und
Problemen des Maschinen- und Anlagenbaus sowie
produzierender Unternehmen praxisnah begegnen zu
können. Ein besonderes Augenmerk der Forschungsund Entwicklungsarbeiten liegt auf dem effizienten
Umgang mit Energie- und Materialressourcen sowie
auf der wachsenden Digitalisierung und Vernetzung
von Maschinen und Prozessketten, um die Wirtschaftlichkeit von Produktionsanlagen und -systemen zu
steigern. Diese Zielsetzungen sowie die einhergehenden wissenschaftlichen Fragestellungen müssen
in Zusammenarbeit mit den Forschungs- und Industriepartnern bereits während der Konzeptionsphase
der Forschungsarbeiten berücksichtigt werden.
Um die genannten Kompetenz- und Forschungsfelder und die kontinuierliche Weiterentwicklung der
Kompetenzen besser abbilden zu können, wurde die
Organisationsstruktur des Bereichs Maschinen, Anlagen- und Prozessautomatisierung zum Jahresbeginn
2023 restrukturiert. Die bis dato anwendungsorientierte Gruppenstruktur wurde in die drei kompetenzbasierten Gruppen „Intelligente Maschinen und
Komponenten“, „Agile Produktionsanlagen“ und
„Automatisierung unreifer Prozesse“ untergliedert.
Wandlungsfähige Roboterzelle u.a. zur Batteriemoduldemontage, bei der durch Kopplung von
Kinematiken im Sinne der Wertstromkinematik höhere Genauigkeiten und größere Kräfte erreicht
werden können. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)
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Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2023
