Intelligent vernetzt – Sensorik für Industrie 4.0

Die »Speaker’s Corner« bot Raum zum Austausch mit den Vortragenden.
© Foto Fraunhofer IAF

Die »Speaker’s Corner« bot Raum zum Austausch mit den Vortragenden.

Christian Zech vom Fraunhofer IAF zeigte die vielfältigen Anwendungen der Radartechnologie in der Prozesssteuerung.
© Foto Fraunhofer IAF

Christian Zech vom Fraunhofer IAF zeigte die vielfältigen Anwendungen der Radartechnologie in der Prozesssteuerung.

Johannes Koeth, Geschäftsführer der nanoplus GmbH, erläuterte die Möglichkeiten der Gasanalyse mittels Laser.
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Johannes Koeth, Geschäftsführer der nanoplus GmbH, erläuterte die Möglichkeiten der Gasanalyse mittels Laser.

Schnell, effizient, vollautomatisch und präzise – in der vierten Generation der industriellen Revolution sind dies längst keine Entweder-Oder-Fragen mehr. Moderne Sensor- und Kommunikationstechnologien bieten Möglichkeiten zur vollständigen Vernetzung und Automatisierung industrieller Prozesse. Beim ersten Industrietag am Fraunhofer IAF diskutierten rund 60 Teilnehmer aus Wirtschaft, Forschung und Politik, welche Entwicklungen notwendig sind, um die Chancen von »Industrie 4.0« zu nutzen.

Eine Studie der Boston Consulting Group (BCG) bescheinigt der deutschen Industrie aufgrund ihres führenden Automatisierungsgrades eine gute Basis, um in Industrie-4.0-Entwicklungen ganz vorne mitzuspielen. Hier möchte das Fraunhofer IAF mit innovativen Technologien ansetzen: der Industrietag bildete den Startschuss für die Bildung eines interdisziplinären Netzwerkes zur Erarbeitung neuartiger Konzepte für präzise, verlässliche und automatisierte Verfahren für Produktion, Logistik und Kommunikation. Neben Vorträgen und Workshops wurden zudem Exponate zur Laser-, Radartechnologie und den Funkstrecken des Fraunhofer IAF präsentiert. Auch regionale Cluster und Netzwerke, wie die IHK Südlicher Oberrhein, die Wirtschaftsförderung Freiburg sowie die Cluster bwcon und microTEC Südwest informierten über Vernetzungs- und Unterstützungsangebote im Bereich Industrie 4.0 sowie Fördermöglichkeiten, die gerade KMUs ansprechen.

Baden-Württemberg als Wegbereiter der »Industrie 4.0«

Claus Mayer, Koordinator für Industrie 4.0 am Landesministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau, betonte die Bedeutung des erfolgreichen Mittelstands, sowie der gut ausgebauten Forschungslandschaft in Baden-Württemberg für den Ausbau wichtiger Strukturen für Industrie 4.0. Das Land zeichne sich aus durch die Entwicklung innovativer und intelligenter Produkte – doch um den »rollenden Zug« der Industrie 4.0 nicht zu verpassen, müssten die bisher produzierten kleinen Stückzahlen erweitert werden. Verschiedene Förderprogramme, die auch kleinen und mittelständischen Unternehmen einen Anschluss an die Industrie 4.0 ermöglichen, wurden beim Industrietag vorgestellt.

Entscheidend ist eine Vernetzung von IT und Sensorik

Smart Factory, Smart Products, Smart Operations und Smart Services – Schlagworte aktueller industrieller Prozesse. Hochpräzise Sensoren und neue Wege der Informationsübertragung ermöglichen effizientere Produktionsabläufe. Fundierte IT-Kompetenz kombiniert mit aktuellsten Trends aus Sensorik, Kommunikation und Anlagenbau ermöglichen optimierte Herstellungsprozesse für intelligente Produkte. Diese sind in der Lage, mit anderen Produkten, ihrem Hersteller oder ihren Anwendern zu kommunizieren. So kann die Nachfrage an Material oder Wartung kommuniziert und automatisch bedient werden. Die Schlüsselposition der modernen Informationstechnologie für die vernetzten Industrie 4.0-Produkte wurde von Marco Arnold, Inhaber des IT-Systemhauses Arnold IT in Freiburg hervorgehoben. Er zeigte auf, wie die Programmierung von Maschinen, Sensoren und Analyseprogrammen eine flexible Produktgestaltung zur Herstellung kundenspezifischer Produktvarianten möglich macht.

Umgesetzt werden solche Technologien beispielsweise durch die SICK AG, welche intelligente Sensorlösungen für Industrie-4.0-Anwendungen entwickelt. Auch für die berührungslose Detektion von Emissionen oder die Analyse der Luftgüte in industriellen Umgebungen werden intelligente Sensorlösungen entwickelt: Johannes Koeth stellte die Laser der nanoplus GmbH vor, welche eine berührungslose Detektion und Analyse von Gasen und Flüssigkeiten erlauben. Hier wurde aufgezeigt, wie Industrie 4.0 bereits gelebt wird.

Wege zur Industrie 4.0 mit dem Fraunhofer IAF

Komplexe und hindernisreiche Umgebungen, wie Industriehallen und Fertigungsgelände erschweren eine Übertragung von Informationen zwischen einzelnen Maschinen. Mit integrierten Schaltungen basierend auf Millimeterwellen bietet das Fraunhofer IAF Möglichkeiten zur drahtlosen Übertragung hoher Datenraten ohne Beeinträchtigung durch Hindernisse oder durch die Vielzahl an gesendeten Signalen weiterer Geräte. Michael Schlechtweg, Leiter des Geschäftsfeldes Hochfrequenzelektronik am Fraunhofer IAF, zeigte Möglichkeiten der Datenübertragung per Funk für industrielle Zwecke auf, die sich mit den am IAF entwickelten Millimeterwellen-Schaltungen eröffnen. Dabei sind heute Datenraten bis zu 100 Gbit/s bei Frequenzen bis zu 280 GHz möglich – für die Zukunft werden sogar Frequenzen im Terahertz-Bereich anvisiert.

Ebenfalls basierend auf Millimeterwellen im Frequenzbereich zwischen 85 – 100 GHz bietet die am Fraunhofer IAF entwickelte Radartechnologie viele Chancen für mehr Sicherheit und Präzision in automatisierten Prozessen: Die kleinen und kompakten Radarsensoren können Abstände auf wenige Nanometer genau vermessen, Gegenstände exakt lokalisieren, sowie simultan Abstände, Geschwindigkeit und Winkel eines Objektes in Bewegung messen. Christian Zech erläuterte die Funktionalität der Radarsensoren auch bei Sichtbehinderungen durch Rauch, Staub oder Nebel. Eingesetzt in Industriehallen kann diese Radartechnologie zu mehr Sicherheit bei der Mensch-Maschine-Kollaboration sowie zur Überprüfung von Fehlerstellen in Materialien beitragen.

Um die Zusammensetzung von Pharmaprodukten oder Lebensmitteln zu überprüfen, Materialqualität im Laufe der Fertigungskette zu kontrollieren oder schädliche Stoffe während der Produktion zu detektieren, sind verlässliche Kontroll- und Analysemethoden notwendig. Automatisierung und Effizienzsteigerung in allen Bereichen der Industrie erfordern nicht-invasive Methoden, die im laufenden Prozess in Echtzeit ablaufen. Ralf Ostendorf, Leiter des Geschäftsfelds Halbleiterlaser, stellte ein Inline-Spektroskopieverfahren vor, welches mit Quantenkaskadenlasern Verunreinigungen oder Fehler in der Zusammensetzung von z.B. chemischen Produkten in Echtzeit identifiziert – womit das Ziel der Null-Fehler-Produktion erkennbar näher rückt.

Der Industrietag am Fraunhofer IAF bot die Gelegenheit, in themenspezifischen Workshops und Diskussionsforen aktuelle Problemstellungen aus verschiedensten Industriebranchen zu diskutieren und gemeinsame Lösungsansätze zu entwickeln. Auch in Zukunft will das Fraunhofer IAF ein Partner für Akteure aus den verschiedensten Branchen sein, um gemeinsam Industrie 4.0 aktiv mitzugestalten.

Hier finden Sie einen Überblick über Fördermöglichkeiten für Ihr Vorhaben zu Industrie 4.0.