Karosserieteile für Automobilindustrie und Luftfahrt sowie andere Leichtbau-Komponenten werden mit innovativen Verfahren wie der Nassvliesherstellung, dem Spritzguss oder Ultraschallschwei?en gefertigt. Diese bestehen aus vielen kleinen Einzelprozessen und Parametern, beispielsweise der Temperatur von ?fen, der Laufgeschwindigkeiten von B?ndern uvm. Wie kann man Regelungssysteme für entsprechende Maschinen, Anlagen und ganze Prozessketten realisieren, die dank künstlicher Intelligenz (KI) aus vergangenen Prozessschritten lernen, um sich an zukünftige Erfordernisse anzupassen und so effizienter zu arbeiten?

Diese Frage steht im Zentrum des bayerischen Forschungsverbundes ?FORinFPRO – Intelligente Fertigungsprozesse & Closed-Loop-Produktion“. Staatssekret?r Tobias Gotthardt überreichte heute den F?rderbescheid der Bayerischen Forschungsstiftung über rund zwei Millionen Euro und zeigte sich begeistert: ?Der Einsatz von KI in der Produktion - vom Mittelst?ndler bis zum Weltkonzern - ist genau das, was wir brauchen, um den Industriestandort Bayern zukunftsf?hig zu halten. Das Projekt leistet damit einen wesentlichen Beitrag zu unserer Hightech Agenda Bayern und ist uns deshalb einen besonders hohen F?rdersatz wert. Der Zusammenschluss von acht Forschungs- und sieben Industriepartnern ist eine hervorragende Voraussetzung für wissenschaftlich anspruchsvolle und wirtschaftlich verwertbare Ergebnisse.“

Das Ziel: Prozesse global regeln

Das Projekt FORinFPRO spannt einen gro?en Rahmen: ?Wir analysieren die für die Herstellung von Leichtbau-Komponenten ben?tigen Einzelprozesse, überwachen diese mit Sensoren und erstellen digitale Modelle. So k?nnen wir neue Schnittstellen zwischen den Herstellungsverfahren und deren Steuerungen schaffen. Das Ziel ist eine komplexe Verkettung der Einzelprozesse und eine globale Regelung des Gesamtprozesses“, erkl?rt Verbundsprecher Prof. Dr.-Ing. Christoph Ament vom Lehrstuhl Regelungstechnik der Universit?t Augsburg.

Am konkreten Beispiel: Wenn ein Vlies, das Ausgangsprodukt vieler Leichtbau-Produkte, in der Herstellung zu dick ger?t, müssen Mitarbeitende in den kommenden Prozessen die Parameter neu einstellen. In Zukunft sollen sich die folgenden Prozessschritte mittels Algorithmen der künstlichen Intelligenz automatisch anpassen und alles untereinander vernetzt sein. ?Der Verbund erforscht, wie KI eingesetzt werden kann, um aus Prozessdaten stetig lernen zu k?nnen. Am Ende steht ein prozesskettenf?higes Closed-Loop-Konzept, bei dem die gewonnen Daten den Prozess auf Basis von KI-Modellen unmittelbar beeinflussen. Dies soll lernende Fertigungsprozesse von morgen erm?glichen, z.B. hinsichtlich einer m?glichst prozessstabilen Verarbeitung von recycelten Materialien im Spritzgie?en“, pr?zisiert Rupert Hirn, Teamlead Digital Applications & Data Intelligence bei der KraussMaffei Technologies GmbH und stellvertretender Sprecher des Verbundes.

Die Vorteile: H?here Qualit?t, Robustheit und Effizienz

Neben der daraus resultierenden h?heren Produktqualit?t ergibt sich der Vorteil, dass die Prozesse durch den Einsatz einer KI-gestützten Regelung gegenüber Schwankungen im verarbeiteten Material, beispielweise mit Recycling-Anteil, robust werden und diese aktiv kompensieren. Zudem er?ffnen sich neue M?glichkeiten der Ressourceneffizienz, wenn unter anderem ganze Prozesse auf die Verfügbarkeit von Solarstrom reagieren.

Das Fazit: Ein zukunftweisender Verbund

Prof. Dr. Dr. h.c. (NAS RA) Arndt Bode, Pr?sident der Bayerischen Forschungsstiftung, freut sich über die F?rderung: ?Das zukunftweisende Verbundvorhaben ist ein Paradebeispiel dafür, wie die Bayerische Forschungsstiftung effektiv den Transfer von neuesten Technologien aus der Wissenschaft in die Wirtschaft unterstützt. Seit Ihrer Gründung im Jahr 1990 hat die Stiftung für über 1.000 Projekte rund 644 Millionen Euro an F?rdermitteln bewilligt und zusammen mit den Co-Finanzierungsanteilen der bayerischen Wirtschaft ein Gesamtprojektvolumen von rund 1,41 Milliarden Euro bewegt.“

Das im Verbundprojekt entwickelte Konzept soll dabei in Zukunft auch auf andere Fertigungsprozesse übertragen werden, wie sie beispielsweise das KI-Produktionsnetzwerk an der Universit?t Augsburg erforscht. ?Das Projekt FORinFPRO ist ein hervorragendes Beispiel dafür, was das KI-Produktionsnetzwerk an der Universit?t Augsburg mit seinen Partnern erreichen m?chte: Eine Verbindung von Fertigungstechnik und KI-Methoden mit Bezug zur industriellen Anwendung“, subsummiert Prof. Dr. Andreas Rathgeber, Vizepr?sident für Bildungserfolg - Lehre und Studium der Universit?t Augsburg.

Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg ist ein Verbund der Universit?t Augsburg, des Fraunhofer-Instituts für Gie?erei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, des Zentrums für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Augsburg sowie der Technischen Hochschule Augsburg. Beteiligt sind zudem regionale Industriepartner. Ziel ist eine gemeinsame Erforschung KI-basierter Produktionstechnologien an der Schnittstelle zwischen Werkstoffen, Fertigungstechnologien, datenbasierter Modellierung und digitalen Gesch?ftsmodellen. Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg wird mit 92 Millionen Euro aus der Hightech Agenda der bayerischen Staatsregierung gef?rdert.

Universit?t Augsburg, Prof. Dr.-Ing. Christoph Ament, Lehrstuhl für Regelungstechnik

Universit?t Augsburg, Prof. Dr. Markus Sause, Lehr- und Forschungseinheit für Mechanical Engineering

Universit?t Augsburg, Prof. Dr. Kay Weidenmann, Lehrstuhl für Hybride Werkstoffe

Universit?t Augsburg, Prof. Dr. Wolfgang Reif, Institut für Software & Systems Engineering

Universit?t Augsburg, Prof. Dr.-Ing. Michael Kupke, Lehrstuhl für Faserverbundkunststofftechnologie

Technische Universit?t Nürnberg, Prof. Dr. Wolfram Burgard, Founding Chair Department of Engineering

Fraunhofer-Institut für Gie?erei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg

DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie – ZLP Augsburg

KraussMaffei Technologies GmbH, München

MAGMA Gie?ereitechnologie GmbH, Aachen

Vallen Systeme GmbH, Wolfratshausen

BCMtec GmbH – Bavarian Consulting & Measurement Technologies GmbH, Augsburg

soffico GmbH, Augsburg

SGL Carbon, Meitingen

Bolle & Cords Elektrotechnik GmbH, Horst