Bei der Einführung von Innovationen gewinnt die Verzahnung zwischen produzierenden Unternehmen und der akademischen Forschung immer mehr an Bedeutung. Obwohl hier schon zahlreiche Kooperationsvorhaben existieren, ist doch der Bereich weiter ausbaubar, das gilt ganz besonders für kleine und mittlere Unternehmen.

Für solche Kooperationen möchte unser aktualisierter Leitfaden F+E Verträge - von der Idee bis zur Verwertung Hilfestellung leisten. Die überarbeitete Auflage berücksichtigt alle Neuerungen, insbesondere das eingeführte Einheitspatent, das Hinweisgeberschutz- und Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz sowie die aktuelle F+E-Gruppenfreistellungsverordnung. Auch der Abschnitt über die staatlichen Fördermöglichkeiten, die den Unternehmen für Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Verfügung stehen, wurde aktualisiert.

Wandlungsfähigkeit war und ist eine Erfolg versprechende Antwort der Unternehmen auf die sich permanent ändernden Rahmenbedingungen. Flexibilität bei gleichzeitig hoher Resilienz wird für produzierende Unternehmen zunehmend eine Grundvoraussetzung für die eigene Wettbewerbsfähigkeit. Neue technologische Entwicklungen und Methoden der Industrie 4.0 bieten Ihnen interessante Möglichkeiten, die Anpassungsfähigkeit Ihrer Betriebe zu steigern.

Mitgliedsunternehmen aus verschiedenen Teilbereichen des Umfeldes von Industrie 4.0 haben zusammen mit Wissenschaftlern der Ostbayerischen Technischen Hochschule (OTH) Amberg-Weiden unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Matthias Wenk ein Konzept eines hochmodularen, flexiblen Produktionssystems entwickelt. Dabei haben sie neuartige, marktverfügbare Komponenten mit innovativen Ideen aus der Forschung kombiniert und einen fortschrittlichen, roboterbasierten Materialflussansatz erforscht.

Das Engineering wurde als digitaler Zwilling auf Basis einer Simulationsplattform umgesetzt, die beginnend von der virtuellen Inbetriebnahme über die optimierte Gestaltung neuer Produktionsstrukturen bis hin zur vollständigen Begleitung des Lebenszyklus der Module unterstützt. Die konzipierten Module sind auf Basis autonomer, dezentraler Steuerungslösungen in der Lage, sich selbst zu organisieren und zu optimieren.

Im vorliegenden Forschungsbericht finden Sie vielfältige Ansätze und Werkzeuge, um auf Basis dieser Komponenten die Wandlungsfähigkeit und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Ihren Unternehmen zu steigern.

Viele unserer Mitgliedsunternehmen sind im Mobilitäts- und Energiebereich tätig und sehen sich zusehends vor der Herausforderung, dass ihre Produkte und Komponenten vermehrt im Wasserstoffumfeld eingesetzt werden. Denn das Eindringen von Wasserstoff in Metalle führt zu deren Schädigung durch Versprödung, die bis zur Bildung von Rissen, Brüchen oder gar zum totalen Versagen von Bauteilen führt. Der durch die Leichtbauanforderungen stetig steigende Einsatz von hochfesten Stählen in diesen Bereichen verschärft die Situation zusätzlich.

Die wasserstoffinduzierte Schädigung stellt folglich einen limitierenden Faktor und somit ein grundsätzliches Problem für die genannten Industriezweige dar.

Mehrere Unternehmen in diesem Umfeld haben daher diese Phänomene zusammen mit dem Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Felfer erforscht. Vielfältige praxisnahe Fragestellungen und der Einsatz eines breiten Materialspektrums bildeten die Basis der Untersuchungen.

Wasserstoff wird gerade durch die technischen Entwicklungen im Antriebsstrang zunehmend mit erhöhtem Druck eingesetzt. In diesem Zusammenhang ist hervorzuheben, dass den Wissenschaftlern in Erlangen ein einzigartiges Hochdrucklabor und damit hervorragende Voraussetzungen für ihre Forschungsarbeiten zur Verfügung steht.

Die Ergebnisse sind im vorliegenden Forschungsbericht dokumentiert und zeigen die grundsätzlichen Wirkmechanismen auf. Sie und die bayerische Forschungslandschaft bieten eine effektive Unterstützung, um ihre Produkte für die Anforderungen der Dekarbonisierung fit zu machen.

Der Transport von Komponenten und Materialien in der Produktion ist hochkomplex und meist ineffizient. Ein wichtiges Ziel ist deshalb, die Produktivität der intralogistischen Abläufe durch eine stärkere Automatisierung und Autonomisierung der Transportaufgaben zu verbessern, zumal es gerade in diesem Bereich häufig an Personal fehlt.

Wie es gelingen kann, Robotersysteme entsprechende Arbeiten schon während des Transports übernehmen zu lassen, diesen innovativen Ansatz hat der Lehrstuhl für Fördertechnik, Materialfluss und Logistik (fml) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Johannes Fottner und der Lehrstuhl für Angewandte Mechanik unter der Leitung von Prof. Dr. ir. Daniel Rixen der Technischen Universität München in einem Forschungsprojekt der Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH erforscht.

Ein autonomes Trägerfahrzeug wurde mit zwei Roboterarmen ausgestattet, die bereits während des Transports Manipulationsaufgaben (z. B. die Sortierung oder Montage verschiedener Komponenten etc.) übernehmen und den Transport wertschöpfend gestalten.

Die globalen Megatrends Digitalisierung, Automatisierung und Klimawandel bleiben unverändert hochaktuelle Schlüsselthemen. Die Folgen des immer noch bestehenden russischen Angriffskriegs auf die Ukraine erzwingen zudem eine Fokussierung auf sichere und ressourcenschonende Energieversorgung, auf erneuerbare Energien und IT-Sicherheit. Dabei müssen Unternehmen in einem volatilen Marktumfeld mit gestörten oder veränderten Lieferketten ihre Strategien auf Versorgungssicherheit und Resilienz ausrichten.

Unser aktualisierter Leitfaden setzt an genau diesen Punkten an. Wir erläutern auf Basis der globalen Megatrends die aktuellen und branchenspezifischen Entwicklungen, Technologien und Zukunftsthemen, die für die bayerische M+E Industrie von hoher Bedeutung sind.

Zirkuläres Wirtschaften reduziert den Einsatz von Ressourcen, Emissionen und Abfall und ist damit ein wichtiger Faktor für Nachhaltigkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Digitale Technologien sind ein wichtiger Treiber für nachhaltige, zirkuläre Geschäftsmodelle.

Die Prozesse einer zirkulären Wirtschaft sind sehr komplex und müssen in übergreifenden, interdisziplinären Netzwerken gestaltet werden. Um zu dokumentieren, wie derartige Lösungen durch digitale Technologien ermöglicht und umgesetzt werden können, haben bayme vbm Mitgliedsunternehmen aus unterschiedlichen Teilbranchen zusammen mit einem Team der Arbeitsgruppe für Supply Chain Services des Fraunhofer IIS unter der Leitung von Prof. Dr. Alexander Pflaum konkrete Ansätze erarbeitet.

Unsere Studie vermittelt einen Überblick über die Ergebnisse und benennt verfügbare Technologien entlang der Datenwertschöpfungskette sowie vielfältige Good-Practice-Beispiele aus den beteiligten Unternehmen. Eine breite Palette an Handlungsempfehlungen bietet zudem Unterstützung bei den ersten unternehmerischen Schritten.

Die Realisierung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft erfordert ein kreatives Netzwerk aus Industrie, Unternehmen und Abfallwirtschaft. Die digitale Transformation bietet hier ideale Voraussetzungen, um gemeinsam neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und die Chancen einer zirkulären Wirtschaft zu nutzen.

In dem Maße, wie Unternehmen neue Produkte entwickeln oder vorhandene Produkte an eine geänderte Nachfrage anpassen, müssen sich auch die Verträge verändern, die den Entwicklungs- und Fertigungsprozess begleiten. Dabei spielt der Einsatz von Software und datenbasierten Anwendungen zunehmend eine Rolle – auch dann, wenn die eigentlichen Endprodukte weiterhin physischer Natur sind. Entsprechend müssen Fragen des Urheberrechtes, der gewerblichen Schutzrechte, des Eigentums an den erzeugten Daten und des Datenschutzes einbezogen werden.

In der aktualisierten Neuauflage unseres Leitfadens haben wir zusätzlich die Thematik der Künstlichen Intelligenz (KI) im Umfeld der Industrie 4.0 beleuchtet, insbesondere im Zusammenhang mit haftungsrechtlichen Fragen und der rechtlichen Zuordnung automatisierter Arbeitsergebnisse. Gesetzgebung und Rechtsprechung stehen hier vor einer Vielzahl bislang ungeklärter Rechtsfragen. Unser Leitfaden erläutert die aktuelle Rechtslage und gibt Hinweise, wie diese Themen in entsprechenden Verträgen mit Kunden und Lieferanten angemessen berücksichtig werden.

Die metallbearbeitende Industrie sieht sich seit Jahren mit der Herausforderung der weiteren Automatisierung und der digitalen Transformation konfrontiert. Auch der Fachkräftemangel verstärkt die Notwendigkeit, diese Entwicklung voranzutreiben, um im internationalen Wettbewerb langfristig bestehen zu können.

Die zerspanende Industrie – als wesentlicher Bestandteil vieler Herstellungsprozesse – nimmt hier eine zentrale Rolle ein. Sie weist zwar bereits grundsätzlich einen hohen Automatisierungsgrad auf, dennoch lassen sich weitere Optimierungen hinsichtlich Fehlerquote und somit Produktivität erzielen, z. B. durch die erfolgreiche Weiterentwicklung von Sensorsystemen und der entsprechenden digitalen Auswertesysteme.

Zerspanungsbetriebe, Werkzeughersteller und Systemanbieter aus dem Kreis der bayme vbm Mitgliedsunternehmen haben deshalb zusammen mit dem Institut für Materials Resource Management unter Leitung von Professor Dr. Markus Sause und seinem Team ein Multisensorsystem für die zerspanende Fertigung aufgebaut, untersucht und mit Hilfe von Machine Learning Methoden optimiert. Ergebnis ist ein allgemeingültiges Sensorsystem, das hilft, Produktivität und Qualität zu steigern, und die Mitarbeiter in der optimalen Prozessführung unterstützt. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auf Basis der Gesamtanlageneffektivität lässt eine Einschätzung des Nutzens dieser digitalen Helfer zu. Über eine Sensitivitätsanalyse besteht zudem die Möglichkeit einer firmenspezifischen Auslegung des Sensorsystems.

Die Ergebnisse aus diesem Forschungsbericht sind ein weiterer Baustein auf dem Weg zu einer gelungenen digitalen Transformation.

Die Produktionsstätten der Metall- und Elektroindustrie sind äußerst komplexe Systeme, die in einem hochdynamischen Marktumfeld immer wieder aufs Neue an geänderte Rahmenbedingungen angepasst werden müssen – und das möglichst schnell. Kürzere Produktentwicklungszeiten und -lebenszyklen erfordern eine hohe Anpassungsfähigkeit der Produktionssysteme und ihre fortlaufende Betreuung.

Bereits bei der Planung, aber auch später beim wettbewerbsfähigen Betrieb der Fabriken sind eine Vielzahl von Fachdisziplinen beteiligt. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen ihre häufig noch isolierten Aufgabenbereiche interdisziplinär zusammenwachsen. Hier kann die BIM-Methode (Building Information Modeling) unterstützen. Mit ihrer Hilfe wird die Kommunikation aller Projektbeteiligten vereinfacht und ihr Verständnis für das Gesamtgefüge aus Gebäude und Produktion gefördert.

In einem praxisorientierten Projekt haben der Lehrstuhl für Architekturinformatik von Prof. Dr.-Ing. Frank Petzold und das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV mit Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Daub dieses Thema aufgegriffen.

Das Projekt setzte die digitalen Technologien Building Information Modeling (BIM) und Augmented Reality (AR) gemeinsam ein, um die relevanten Informationen und Daten sowohl aus der Produktion als auch aus dem Gebäude ganzheitlich in einem BIM-Modell zu verknüpfen und über AR im realen Produktionsumfeld interaktiv zugänglich zu machen.

Nutzen Sie die Ergebnisse aus unserem Forschungsbericht, um Ihre Fabriken gesamtheitlich zu planen, zu gestalten und zu steuern.

Die additive Fertigung dient bei weitem nicht mehr nur der Produktion von Prototypen. Insbesondere das Laser-Strahlschmelzen wird zunehmend zur Fertigung von Funktionsbauteilen eingesetzt, wenn es darum geht, das Gewicht von Bauteilen bei gleichbleibender Belastbarkeit zu reduzieren. Die wachsende Bedeutung der Energieeffizienz und der damit verbundene Leichtbau in kinematischen Systemen rückt die additive Fertigung zusätzlich in den Fokus.

Zudem bietet sie einen hohen Grad an Gestaltungsfreiheit und damit die Möglichkeit, bei der Produktentwicklung unterschiedlichste Anforderungen zu berücksichtigen. Allerdings unterliegt sie auch gewissen Einschränkungen. Das lokale Aufschmelzen der einzelnen Schichten kann zu Eigenspannungen und Verzug des gefertigten Bauteils führen. Diese prozessbedingten Restriktionen gilt es zu beachten, um eine ressourceneffiziente „First-Time-Right“-Fertigung der Teile sicherzustellen.

Ausgewählte Mitgliedsunternehmen von bayme vbm haben zusammen mit dem Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau und dem Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik anhand von konkreten Praxisbeispielen ein Vorgehensmodell mit erprobten Handlungsempfehlungen erarbeitet, das die oben genannten Restriktionen bei der Topologieoptimierung von Anfang an direkt mit einbezieht. Damit ist nicht nur die Fertigbarkeit des Bauteils gewährleistet, sondern auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses gesichert.

Die Erkenntnisse aus unserem Forschungsbericht sollen Sie dabei unterstützen, Topologien anforderungsgerecht zu optimieren und die Limitationen der additiven Fertigung richtig einzuschätzen, um Ihre Komponenten noch wirtschaftlicher zu produzieren.

Mit der fortschreitenden Digitalisierung in der M+E Industrie werden digitale Assistenzsysteme zunehmend in der variantenreichen Fertigung und Montage eingesetzt.

Ein Forschungsprojekt der KME – Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH hat sich damit auseinandergesetzt, welche Aufgaben mit welchen Technologien unterstützt werden können und wie die richtigen Informationen am Arbeitsplatz bereitgestellt werden.

Dazu haben Wissenschaftler der Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV in Augsburg gemeinsam mit bayme vbm Mitgliedsunternehmen Lösungen für die Praxis erarbeitet. Der vorliegende Forschungsbericht informiert Sie ausführlich über die Ergebnisse des Projektes.

Erfahren Sie mehr darüber, wie digitale Assistenzsysteme auch in Ihren Betriebsabläufen Nutzen bringen und Ihre Mitarbeiter entlasten können!

Je früher man bei Maschinen und Anlagen schleichende Schädigungen feststellt, desto schneller kann man eingreifen und Ausfälle vermeiden. Durch eine effektive Zustandsüberwachung mithilfe moderner Condition-Monitoring-Systeme können Wartungsmaßnahmen rechtzeitig geplant und durchgeführt werden. Diese Systeme leisten damit auch einen entscheidenden Beitrag zur Sicherung der Produktionsqualität.

bayme vbm Mitgliedsunternehmen und das Team der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebe (FZG) an der TU München unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Karsten Stahl haben im Rahmen eines KME-Projekts ein System entwickelt, das durch eine synchrone Beschleunigungs- und Absolutwinkelmessung in der Lage ist, die Zustände von Zahnrädern und sogar einzelner Zahnflanken zu prognostizieren und somit Schadensfälle zu vermeiden. Schnelle Signalauswertemethoden können die Vielzahl an Daten zeitnah analysieren und somit frühzeitig und ohne Referenzzustände Hinweise auf entstehende Schädigungen geben.

Der vorliegende Forschungsbericht informiert Sie ausführlich über die Möglichkeiten und Grenzen dieser Art der Zustandsüberwachung von Zahnrädern und deren Übertragbarkeit auf andere wellenfeste Bauteile.

Die Nutzung von Daten zur Optimierung der betrieblichen Abläufe ist für die Unternehmen der Metall- und Elektroindustrie zu einem entscheidenden wirtschaftlichen Faktor geworden. Gerade in den Bereichen Produktion, Qualitätsmanagement oder Maschinenverfügbarkeit bietet der Einsatz von Predictive Analytics, also Vorhersagen aufgrund von Datenanalysen, ein enormes Potenzial.

In einem KME-Projekt haben sich bayme vbm Mitgliedsunternehmen zusammen mit Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper und seinem Team von der „Fraunhofer Projektgruppe Prozessinnovation“ mit dem Einsatz von Big-Data-Methoden im Bereich der Predictive Maintenance, d. h. der datenbasierten, vorausschauenden Instandhaltung, auseinandergesetzt. Anhand von unterschiedlichen Fallstudien in Mitgliedsunternehmen wurden mögliche Einsatzspektren und Anwendungsfelder zur Datenanalyse untersucht und konkrete Handlungsempfehlungen für die Nutzung verfügbarer Daten erarbeitet.

Der vorliegende Leitfaden bietet wertvolle Informationen zu Big-Data-Technologien im Zusammenhang mit der fortlaufenden Optimierung von Produkten, Maschinen und Prozessen und unterstützt Sie darüber hinaus durch Methodensteckbriefe und einen Kurzleitfaden dabei, aktuelles Wissen zu Data Analytics im Umfeld von Predictive Maintenance in Ihr Unternehmen zu transferieren.

Agile Entwicklungsmethoden können dem Unternehmen helfen, unterschiedliche Kunden- oder Änderungswünsche dynamischer zu realisieren sowie auf Veränderungen im Marktumfeld schneller zu reagieren. Gerade auch den Anforderungen der variantenreichen Fertigung und der Losgröße 1 können durch eine agile Organisation passgenau entsprochen werden. Um diese Organisationstransformation erfolgreich umzusetzen, müssen agile Prozesse systematisch eingeführt, Mitarbeiter vorbereitet und Hierarchien neu strukturiert werden.

Ein Kreis von bayme vbm Mitgliedsunternehmen hat unter der Leitung eines Teams des Lehrstuhls für Produktentwicklung und Leichtbau der Technischen Universität München die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Einführung agiler Methoden erforscht. Insbesondere die erfolgsentscheidende unternehmensspezifische Entwicklungssituation wurde berücksichtigt und grundlegend untersucht.

Im vorliegenden Forschungsbericht werden die Ergebnisse des Projektes präsentiert. Profitieren Sie von umfassenden Informationen über die notwendigen Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Einführung agiler Methoden und über eine sinnvolle Vorgehensweise hinsichtlich ihrer Auswahl, Adaption und ihres Einsatzes.

Ergänzend zum Forschungsbericht wurde ein Online-Leitfaden entwickelt, der Sie Schritt für Schritt dabei unterstützt, agile Methoden effizient in der Praxis umzusetzen und somit den unternehmensinternen Entwicklungsprozess kontinuierlich zu optimieren.

Sobald Metalle aggressiven Medien, wie z. B. Säuren und Salzen, oder auch nur dem allgegenwärtigen Luftsauerstoff ausgesetzt sind, muss in der Regel ein Konzept entwickelt werden, um die Bauteile optimal vor Korrosion zu schützen. In einem mittlerweile abgeschlossenen KME-Projekt haben Mitgliedsunternehmen zusammen mit dem Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth aus kommerziell erhältlichen präkeramischen Polymeren Beschichtungssysteme entwickelt, die sich durch einfache und kostengünstige Lackierverfahren (z. B. Tauchen, Sprühen) auftragen lassen. Zudem sind sie modifizierbar und lassen sich somit an eine Vielzahl von Anforderungen anpassen.

Der vorliegende Forschungsbericht informiert Sie umfassend über die interessanten Ergebnisse des Projektes und die Umsetzung in die betriebliche Praxis.

Trotz scheinbar unbegrenzter Möglichkeiten zeigt sich beim Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) unter realen Bedingungen häufig, dass erhebliche Vorüberlegungen notwendig sind, um die optimale Lösung zu erarbeiten. Ein Team der fortiss GmbH hat in einer Studie untersucht, wo für die M+E Industrie die Einsatzschwerpunkte der KI liegen und wie die Einstiegshürden gesenkt werden können.

Dazu wurden verschiedene Methoden auf ihre Eignung für den Maschinenbau geprüft und die Anforderungen an die Infrastruktur erfasst. In enger Zusammenarbeit mit bayme vbm Mitgliedsunternehmen wurden anschließend konkrete Anwendungspotenziale identifiziert.

In der vorliegenden Publikation werden die Ergebnisse der Studie sowie die Erfahrungen der Unternehmenspartner präsentiert. Informieren Sie sich, wie auch Sie sich der Methoden der Künstlichen Intelligenz bedienen und darauf basierende Innovationen vorantreiben können.

Die Schaltschrankmontage ist gekennzeichnet durch hochvariable Anforderungen. Praktisch jeder Schaltschrank besitzt eine individuell abgestimmte Konfiguration und erfordert daher bei der Montage nach wie vor einen hohen manuellen Aufwand.

Um den Automatisierungsgrad zu erhöhen und die Mitarbeiter bei ihren Aufgaben gezielt zu unterstützen, haben sich bayme vbm Mitgliedsunternehmen zusammen mit dem Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Universität Erlangen-Nürnberg intensiv mit der Wertschöpfungskette im Schaltschrankbau beschäftigt. Mit hybriden Assistenzsystemen, welche die intuitiven Fähigkeiten des Menschen mit den Stärken der technischen Systeme kombinieren, kann hier ein enormer Beitrag zur Produktivitätssteigerung geleistet werden.

Im vorliegenden Forschungsbericht werden die interessanten Ergebnisse des Projektes präsentiert. So wird aufgezeigt, wie ein durchgängiges digitales Engineering-Konzept aufgebaut und sowohl Mensch als auch Maschine mit den notwendigen Informationen versorgt werden können. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die sinnvolle Integration bereits existierender Automatisierungslösungen. Und nicht zuletzt wurde für den zeitaufwendigsten Arbeitsschritt – dem Verdrahtungsprozess – ein Prototyp der roboterunterstützten Schaltschrankverdrahtung entwickelt.

Hochautomatisierten Produktionssysteme benötigen viel elektrische Energie. Dabei bildet die Energieeffizienz derartiger Systeme nicht nur einen Wettbewerbsvorteil in der eigenen Produktion, sondern auch für innovative Anbieter derartiger Systeme einen zunehmenden Vorteil auf den globalen Märkten. Steigende Energiepreise und die Forderung nach Reduzierung der Kohlendioxid-Emmissionen rücken diesen Wettbewerbsvorteil weiter in den Mittelpunkt.

Obwohl ein extrem hoher Anteil der Lebenszykluskosten von elektrischen Antrieben auf die Betriebskosten entfällt, bestimmen die Anschaffungskosten in der Regel die Investitionsentscheidungen. Im laufenden Betrieb schenkt man diesem Thema oft wenig Beachtung, wenngleich gerade die geforderte Flexibilität eine permanente Anpassung der Produktionsprozesse verlangt.

Im Ergebnisbericht des Forschungsprojektes Energiecheck im Maschinen- und Anlagenbau, das die KME - Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH am Lehrstuhl für Umweltgerechte Produktion der Universität Bayreuth in Auftrag gegeben hat, wurden in enger Zusammenarbeit mit Mitgliedsunternehmen die Veränderungen im laufenden Betrieb analysiert. Es wurden Methoden und Werkzeuge erforscht und entwickelt, die Anlagenbetreiber und Hersteller dabei unterstützen, Systeme während der Nutzungsphase insbesondere im Bereich der elektrischen Antriebstechnik hinsichtlich des Energieeinsparpotenzials zu analysieren und zu optimieren. Noch zu selten werden Änderungen in Produktionssys-temen methodisch und systematisch beobachtet, um die Energieeffizienz permanent zu optimieren.

Nutzen Sie die erarbeiteten Methoden und Tools, aber auch die Erfahrungen aus Referenzbeispielen, um mit Ihrer modernen Produktion und Ihren innovativen Produkten die künftige Herausforderung der Energieeffizienzoptimierung erfolgreich zu meistern.

Der Leichtbau gilt als Trend und künftige Schlüsseltechnologie in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Automobilbau und im Maschinenbau. Immer dann, wenn Massen dynamisch bewegt werden müssen oder es generell um geringes Gewicht geht, kommen Faserverbundwerkstoffe vermehrt zum Einsatz. Doch es geht nicht ohne die Verwendung klassischer Metallwerkstoffe. Wenn hohe Kräfte wirken oder Strukturen ein spezifisches Verformungsverhalten aufweisen, werden hybride Verbindungen aus Faserkunststoffverbunden und Metallen erforderlich.

Im Auftrag der KME-Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH haben Wissenschaftler der Technischen Hochschule Nürnberg die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Schraubverbindungen bei Faserverbundwerkstoffen erforscht. Ergänzend zum entsprechenden Forschungsbericht haben wir die Erkenntnisse zur optimalen konstruktiven Auslegung derartiger Verbindungen im vorliegenden Leitfaden anwendungsorientiert zusammengefasst.

Nutzen Sie den Leitfaden, um Ihr Wissen über die immer wichtiger werdenden Leichtbaustrukturen zu vertiefen und Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen optimal in Ihre Konstruktionen einzubinden.

Die Corona-Pandemie trifft Wirtschaft und Gesellschaft hart. Wie drastisch die direkten und indirekten Folgen tatsächlich sein werden, lässt sich gegenwärtig noch nicht sicher abschätzen: weder für die Gesundheit noch für die Volkswirtschaften oder gar das ganze Weltwirtschaftssystem. Klar ist aber, dass sowohl das Ausmaß der Krise als auch die zu ihrer Bewältigung getroffenen Maßnahmen von einer Intensität sind, die wir noch vor wenigen Monaten für unvorstellbar gehalten hatten.

Die Pandemie deckt in einigen Bereichen schon länger bestehende strukturelle Schwächen auf. In der akuten Phase der Krise haben Staats- und Bundesregierung unter hohem Zeitdruck in einem von großer Komplexität und Unsicherheit geprägten Umfeld gute Entscheidungen für unser Land getroffen. Es geht nicht darum, sie in Frage zu stellen. Ziel ist es vielmehr, den Standort insgesamt noch resilienter und weiterhin wettbewerbsfähig aufzustellen, auch um Vorsorge für andere mögliche Katastrophenszenarien zu treffen. Deren Eintrittswahrscheinlichkeit gilt es zugleich zu verringern. Der Zukunftsrat der Bayerischen Wirtschaft gibt dazu Handlungsempfehlungen „außer der Reihe“ heraus, also zusätzlich zum diesjährigen Schwerpunktthema Klimaschutz.

In der Krise hat sich deutlich gezeigt, dass uns diejenigen Bereiche vor besondere Herausforderungen stellen, in denen wir die vorhandenen technologischen Potenziale noch nicht ausschöpfen, namentlich die der Digitalisierung. Im Fokus der Empfehlungen stehen die Themen Prävention und Prädiktion, die Organisation eines sichereren Hochlaufs vor allem in der Arbeitswelt, ein Innovationsprogramm für die Wirtschaft und der Einsatz neuer Technologien im Dienst der Gesellschaft ("Service to Society").

Eingebettete Systeme (Embedded Systems) sind aufgabenspezifische Systeme, die einzelne Funktionen in größeren Strukturen, wie z. B. Fahrzeugen, medizinischen Geräten oder Haushaltsgeräten, übernehmen. Durch die weiter fortschreitende Digitalisierung steigt das Potenzial dieser Komponenten allgemein – und insbesondere auch für die M+E Industrie. Vernetzte Produktionsanlagen und Industrie 4.0, Predictive Maintenance und Condition Monitoring sind nur einige Beispiele für das Einsatzspektrum. Weitere Internet-of-Things-Anwendungen werden die Bedeutung und Verbreitung von Embedded Systems zusätzlich steigern.

Ihre Entwicklung stellt spezielle Anforderungen, da die Software hardwareabhängige Module enthält und somit Software und Hardware gemeinsam betrachtet werden müssen. Hierfür wurde in einem Projekt der Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH vom Lehrstuhl für Entwurfsautomatisierung der Technischen Universität München zusammen mit mehreren Mitgliedsunternehmen ein neuer Ansatz untersucht. Auf Basis sogenannter virtueller Prototypen wird auch die Hardware-Plattform virtualisiert, um die eingebettete Software unverändert einschließlich der hardwareabhängigen Module testen zu können. Die offene RISC-V-Prozessorarchitektur wurde dabei als Referenz und Demonstrator genutzt.

Unser Forschungsbericht beschreibt den methodischen Einsatz der testgetriebenen Entwicklung und erläutert die entwickelten Softwaremodule zum Aufbau der Entwicklungsumgebung. Der ergänzende Leitfaden, der Ihnen ebenfalls auf unserer Internetseite für den Download zur Verfügung steht, unterstützt Sie bei der Anwendung dieser innovativen Entwicklungsmethodik in Ihrem Unternehmen.

Durch verkürzte Produktlebenszyklen und verstärktes Engagement auf globalen Märkten ist es für Unternehmen unerlässlich, ihre Wertschöpfungskette so effizient wie möglich zu gestalten. Die Idee des Lean Thinking erfordert, den Fokus auf wertschöpfende Tätigkeiten und die Eliminierung von verschwendenden Tätigkeiten zu richten. In der Produktion wird dieser Ansatz bereits seit Jahren erfolgreich umgesetzt. Auch in den indirekten Bereichen und insbesondere in der Entwicklung nimmt die Forderung nach einer "Verschlankung" zu.

Wie kleine und mittelständische Unternehmen bei der Ersteinführung von Lean Development idealerweise vorgehen, eigene Pilotprojekte starten und diese Philosophie den Mitarbeitern nahebringen und nachhaltig im Unternehmen verankern, finden Sie in diesem Forschungsbericht aus wissenschaftlicher Sicht. Zur Erfolgsmessung der eingeführten Maßnahmen wurde im Rahmen des Projektes in einem mehrperspektivischen Ansatz die Lean Monitoring Card entwickelt.

Der Forschungsbericht zeigt, wie Ideen schnell und effizient in marktgerechte Produkte umgesetzt werden können. Dies ist gerade für kleine und mittlere Unternehmen eine existenzielle Herausforderung.

Den Forschungsbericht des KME-Projektes finden Sie im Anhang. Zudem bieten wir Ihnen einen Leitfaden, der Ihnen, unter konkretet Anwendung der Methodik, Beispiele aus den Kooperationsunternehmen aufzeigt.

In der Luft- und Raumfahrttechnik sind Faserverbunde bereits etabliert, im Automobilbau bescheren ihnen die Anforderungen an den Leichtbau eine wichtige Rolle und auch im Maschinenbau stehen sie am Beginn einer Entwicklung, wie sie sich beim Stahl vor einigen Jahrzehnten abgezeichnet hat.

Im Auftrag der KME – Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH haben Wissenschaftler der Technischen Hochschule Nürnberg im Rahmen des Forschungsprojektes „Lösbare Verbindungen für den Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen“ dieses Themenfeld erforscht. Betrachtet wurden zwei wesentliche Schraubfälle, die Direktverschraubung und die kraftschlüssige Verschraubung. Auf Basis der gesammelten Erkenntnisse stehen neben den vorliegenden Ergebnissen Gestaltungsempfehlungen für die konstruktive Auslegung von Schraubverbindungen bei CFK in einem gesonderten Leitfaden zur Verfügung.

Nutzen Sie die vielfältigen Ergebnisse dieses Forschungsprojektes zur Überprüfung der Einsatzmöglichkeiten von Faserverbundwerkstoffen auch in den Produkten Ihres Hauses, um frühzeitig Erfahrungen mit diesen Werkstoffen sammeln und weiterhin innovative Produkte für den weltweiten Wettbewerb anbieten zu können.

Der energieeffiziente Betrieb ihrer Produktionsstätten ist gerade für die mittelständischen Unternehmen ein wichtiger wettbewerbsrelevanter Faktor. Die Produktionsprozesse bieten hier vielfältiges Potenzial – das bereits zunehmend erschlossen, aber bei weitem noch nicht ausgeschöpft wird. Bislang steht auch die gesamtheitliche Betrachtung von Prozessen, Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung und Gebäudehülle noch zu wenig im Fokus. Bedingt durch die Komplexität im Zusammenspiel dieser Faktoren finden sich jedoch gerade hier vielfältige Ansatzpunkte, den elektrischen und thermischen Energieverbrauch dauerhaft zu senken.

Diese Potenziale an konkreten Beispielen zu erschließen und hierfür eine methodische Vorgehensweise zu entwickeln, haben sich bayme vbm Mitgliedsunternehmen zusammen mit Wissenschaftlern der Fraunhofer Projektgruppe Regenerative Produktion an der Universität Bayreuth zur Aufgabe gemacht. In unterschiedlichsten Fallbeispielen wurden konkrete Anwendungsfälle untersucht und Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz umgesetzt. Hersteller und Dienstleister rund um das Thema Energie haben ergänzend mit ihrer Expertise dazu beigetragen, neueste Technologien und Verfahrensweisen in die Lösungskonzepte einzubringen und zu dokumentieren. Diese umfassende und übergreifende Herangehensweise ermöglichte es, auf die konkreten Anforderungen und Bedarfe der produzierenden Unternehmen einzugehen.

Aus diesen Arbeiten ist der vorliegende Leitfaden entstanden, der Unternehmen bei der Beurteilung von Energieeffizienzpotenzialen in ihren Fabriken begleitet und beim Einsatz neuer Technologien sowie bei der bedarfsgerechten Steuerung und Regelung vernetzter Fabriken unterstützt.