Industrie 4.0 bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich – seien es die Suche nach dem Geschäftsmodell der Zukunft, der Aspekt des Datenschutzes oder allgemein gültige Standards für die Kommunikation zwischen Maschinen. Die zunehmende und zügige Vernetzung auf der technologischen und der organisatorischen Ebene wird ausschlaggebend sein, um effizientere Wertschöpfungsketten und Produktlebenszyklen in zukünftigen Geschäftsmodellen zu verwirklichen. Festo betrachtet den Wandel in der Produktion aus unterschiedlichen Perspektiven – im Fokus stehen dabei neben der Entwicklung neuer Technologien auch die technische Bildung unter den Anforderungen der Industrie 4.0.
Indien – ein Partnerland mit Potenzial
Festo Indien trägt einen wichtigen Teil zum Erfolg des Familienunternehmens Festo und der Entwicklung in der Region bei. Die Grösse der indischen Volkswirtschaft, die Veränderungen in der Altersstruktur der Bevölkerung und das vergleichsweise hohe wirtschaftliche Wachstum machen den Subkontinent Indien zu einem wichtigen Markt der Zukunft. Seit rund 50 Jahren ist das Unternehmen Partner der indischen Industrie, die verstärkt auf Automatisierungstechnik setzt. Das Global Production Centre Bangalore produziert rund 2000 unterschiedliche Produkte und Komponenten. Mehr als 80 Prozent der Produktion erfolgt für den lokalen indischen Markt. Damit ist Indien für Festo, aber auch für die weltweite Wirtschaft, ein wichtiger Faktor.
Ausbildung für die Produktion der Zukunft
Für Länder mit hohem Industrieanteil ist die vierte Phase der Industrialisierung eine grosse Herausforderung. Die Ausbildung für den Umgang mit den neuen Technologien und die Entwicklung von digitalen Netzwerken in der Produktion, im Vertrieb und weiteren Bereichen werden in den kommenden Jahren entscheidende Faktoren für die Unternehmen sein. Festo Didactic ist führend in der technischen Bildung und bietet Unternehmen und Hochschulen weltweit ganzheitliche Lösungen zur Aus- und Weiterbildung für die Industrie 4.0 an.
Automatisierungsmodule für schwebende Bewegungen
Seit mehreren Jahren erforscht das Unternehmen mit seinen Future Concepts zur Supraleitung neue, Erfolg versprechende Wege für innovative Anwendungskonzepte. Die Firma diskutiert aktiv mit der Automatisierungsbranche über die Potenziale dieser Technologie und arbeitet derzeit daran, erste Pilotprojekte auf den Weg zu bringen.
So zeigt das SuoraCycle die aktive Übergabe eines schwebenden Permanentmagneten von einem Supraleiter-Automatisierungsmodul zu einem anderen. Zwei magnetische Objektträger werden jeweils mit einem Schwebeabstand von einigen Millimetern zu drei Kryostaten mit Supraleitern eingefroren und anschliessend reihum von einem Kryostat auf den nächsten übergeben.
Supraleiter bringen eine rotierende Förderwelle zum Schweben
Bei einem anderen Beispiel sind zwei Kryostate nebeneinander auf einem Schwenkantrieb angebracht. Unter ihre Sprungtemperatur gekühlt bringen sie eine darunter hängende Welle mit integrierten Permanentmagneten in einem Abstand von 8 mm zum Schweben. Mithilfe des Schwenkantriebs wird die Welle in eine Neigung von 40° gebracht. Ein integrierter Schrittmotor versetzt sie berührungslos in eine Drehbewegung, sodass sie über ihr Gewinde einzelne Metallringe nach oben transportieren kann. So können ringförmige Werkstücke von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert werden.
Vernetzte Technologien zeigen neue Wege auf
Im Bionic Learning Network, dem Verbund von Festo mit Hochschulen, Instituten und Entwicklungsfirmen haben Ingenieure technische Konzepte und industrielle Anwendungen nach dem Vorbild der Natur erforscht und weiterentwickelt. Die Projekte BionicANTs und eMotionButterflies veranschaulichen, wie die vernetzte Kommunikation einzelner Systeme zu einem intelligenten Gesamtsystem verschmelzen kann. Zum anderen wird mit dem FlexShapeGripper gezeigt, wie ein flexibler und anpassungsfähiger Greifmechanismus der Natur mögliche Einsatzpotenziale gefunden hat.
Kooperatives Verhalten nach natürlichem Vorbild
Für die BionicANTs haben sich die Ingenieure die filigrane Anatomie der Ameise zum Vorbild genommen und auch das kooperative Verhalten der Tiere in die Welt der Technik übertragen. Wie ihre natürlichen Vorbilder arbeiten die künstlichen Ameisen nach klaren Regeln zusammen. Sie kommunizieren miteinander und stimmen ihre Handlungen und Bewegungen aufeinander ab. Jede einzelne Ameise trifft ihre Entscheidungen autonom, ordnet sich dabei aber dem gemeinsamen Ziel unter und trägt so ihren Teil zur Lösung der anstehenden Aufgabe bei. Auf abstrahierte Weise liefert dieses kooperative Verhalten interessante Ansätze für die Fabrik von morgen. Die Grundlage künftiger Produktionssysteme sind intelligente Komponenten, die sich flexibel auf verschiedene Produktionsszenarien einstellen und so Aufträge der übergeordneten Steuerungsebene übernehmen.
Die technische Umsetzung der Chamäleonzunge
Seit jeher spielen Greifanwendungen in der Produktion eine zentrale Rolle. In Kooperation mit der Universität Oslo entwickelte der Automationsspezialist einen Greifer, dessen Wirkprinzip von der Zunge des Chamäleons abgeleitet ist. Das Besondere am FlexShapeGripper ist, dass er mehrere Objekte mit unterschiedlichen Formen in einem Vorgang greifen, sammeln und wieder abgeben kann – ohne einen manuellen Umbau. Diese inhärente Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen verleiht dem Greifer seinen Namen. Möglich wird sie durch eine wassergefüllte Silikonkappe, die sich flexibel und formschlüssig über das jeweilige Greifgut stülpt. Zukünftig könnte dieser Greifer überall dort eingesetzt werden, wo mehrere Gegenstände mit unterschiedlichen Formen gleichzeitig gehandhabt werden, beispielsweise in der Servicerobotik, bei Montageaufgaben oder beim Handling von Kleinteilen.
Ultraleichte Flugobjekte mit kollektivem Verhalten
Die eMotionButterflies veranschaulichen komplexe Themen der zukünftigen Produktionswelt wie Funktionsintegration, Ultraleichtbau und die vernetzte und in Echtzeit optimierte Kommunikation einzelner Systeme. Inwieweit virtuelle und reale Welten zusammen wachsen können, wird bei den ästhetisch wirkenden bionischen Schmetterlingen deutlich.
Die Koordination der einzelnen Flugobjekte funktioniert durch ein externes und gut vernetztes Leit- und Monitoringsystem autonom und sicher. Durch die eingesetzte Kommunikations- sowie die Sensortechnologie, die ein Indoor-GPS-System darstellt, sind die Schmetterlinge zu kollisionsfreiem und kollektivem Verhalten fähig. Die Kombination aus integrierter Elektronik und ausgelagerter Kamera-Technik und Leitrechner erlaubt Prozessstabilität durch ein intelligentes Leit- und Monitoringsystem.
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