Produkt- und Prozessinnovation Prof. Dr. Kirch Sebastian Hoyer

1 INPRO INPRO 1.1 Geschichte Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Gegründet: 15. Juni 1983 Initiative: Politik und Wirtschaft Gründungsgeschäftsführer: Prof. Spur vom Institut für Werkzeug-maschinen und Fertigungstechnik der TU Gesellschafter: Daimler-Benz, VW, BMW, Siemens, Land Berlin 1.1 Geschichte Rechtsform GmbH Sitz: Hallerstrasse 1 in Berlin Moabit, unweit der TU ______________________________________________ Auslöser: Wirtschaft immer schlechter / weniger wettbewerbsfähig Japaner 1983 Spitzenposition im Autobau Innovationsinitiative – Technologie- und Wissenstransfer: Uni – Wirtschaft Beteiligte Unternehmen versprachen sich technologischen Vorsprung FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.2 INPRO aktuell Gesellschafter: DaimlerChrysler, VW, BASF Coatings, IWKA, ThyssenKrupp Automotive, Land Berlin 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.2 INPRO aktuell Mitarbeiter: 73 wissenschaftlich-technische Mitarbeiter und 38 Werkstudenten der verschiedenen Hochschulen 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Organisation: drei Arbeitsfelder - Prozess Prototyping (PPT) - Virtuelles Prototyping (VPT) - Produktionssysteme (PRO) - Arbeitsgruppe Technology Watch (TW) Insgesamt 111 Mitarbeiter Arbeitsergebnisse 2002: 58 Projekte, davon 28 abgeschlossen FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.2 INPRO aktuell 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Schwerpunktthemen 2003: - Fügen und Mischbauweise - Oberflächentechnik - innovative Umformtechniken - Digitale Fabrik Schwerpunktthemen durch Projektausschuss festgelegt Bearbeitung in Matrix-Projektorganisation (Arbeitsfelder/Schwerpunktthemen) ___________________________________________________________________ Arbeit: Problemlösungen, Realisierung in Pilotsystemen, Aufzeigen von Wegen hin zum Produktivsystem operative und strategische Fragestellungen ermitteln und Realisierbarkeit untersuchen Grundlagenforschung weiterentwickelt  Übertragung auf Anwendungen bei den Gesellschaftern Ergebnisse in Studien, Konzepte, Prototypen, Pilotsystemen Kernaufgaben: Frühzeitige, bedarfsgerechte Identifizierung und Bewertung produktionstechnischer Innovationspotentiale Absicherung von Entscheidungen über Technologieeinsatz (wirtschaftlich: Nutzenanalyse) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bei allen Entwicklungen Technologische Beherrschung der Bearbeitungsprozesse Informationssystem für die Unterstützung der Produktion Organisation von Produktionsabläufen Strategie: „INPRO entwickelt innovative Produktionstechnik, um für die Gesellschafter einen Vorsprung hinsichtlich der Wett-bewerbsfaktoren Kosten, Zeit und Qualität zu erzielen.“ FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.2 INPRO aktuell 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Die technologischen Rahmenbedingungen und der zeitliche Verlauf der INPRO-Aktivitäten FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.3 Die Arbeitsfelder Prozess Prototyping: - stofflich und experimentell orientierte Projekte - Ansiedlung zum Großteil auf dem Versuchsfeld - Leichtbauwerkstoffe, Oberflächentechnik, bandlackierte Bleche, Fügetechnik 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Versuchsfeld: Material- und Prozessforschung mit Plasmareaktor, dynamischem Prüfstand, Korrosionskammer Karosserie Fahrwerk / Antrieb Aggregate FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.3 Die Arbeitsfelder Virtuelles Prototyping: Weiterentwicklung, Modellierung und physikalische Simulation von Komponenten der Rohkarosse und des Fahrwerks 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Umformprozesse Fügeprozesse „Virtuelles Chassis“ Ziel: Optimierung des gesamten Fertigungsprozesses (Komponenten, Fahrwerk) erreichen Vorhersagen über Lebensdauer, strukturmechanisches Verhalten  Softwaretool INDEED: 3D Analysen von Blechumformprozessen FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.3 Die Arbeitsfelder Produktionssysteme: Einsatz innovativer Softwaretechnologien, Wirtschaftlichkeitsberechnungen, Benchmarking und Simulation (logistische und fertigungstechnische Prozesse) 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Digitale Fabrik: alle Aspekte zukünftiger Produktion vor Realisierung am Rechner abbilden: Machbarkeit, Layout, Kosten bewerten/optimieren Weitere Schwerpunkte: Wissensmanagement, Kopplung Logistik- mit Fertigungssystemen Digitale Fabrik Planungsprozesse Steuerung und Betrieb von Fabrikprozessen Wissensmanagement FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

1 INPRO 1.3 Die Arbeitsfelder Technology Watch: Technologiefrüherkennung Technologiemanagement 1 1.1 1.2 1.3 2 3 4 Such- / Recherchemethoden Bewertungsmethoden Web-Technologien Interessante Themen für INPRO und/oder Gesellschafter aufspüren Technology-Map ________________________________ Mind-Map. Delphi, Portfolio-Techniken, Szenario-Techniken Ergebnisse in Flyern und Reports bzw. neue Projekte/Tätigkeitsfelder bei INPRO FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.1 Was ist Laser? 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Geschichte: In den 60iger Jahren erste Laboraufbauten heute: Anwendungsmöglichkeiten von Medizin bis Stahlbearbeitung Technische Funktionsweise Geschichte: Multi-Kilowatt-Bereich macht Blechbearbeitung > 1 mm interessant Vorreiter: Automobilindustrie und Zulieferer  Tailored Blanks (Bleche mit unterschiedlichen Stahlqualitäten, Oberflächenbeschichtungen und Dicken) ___________________________________________________________ Energie  laseraktives Medium: Strahlung, elektrischen Entladung: Blitzlampe Anregung der Moleküle  höheres energetisches Niveau Angeregte Elektronen fallen zurück  Photon (oder auch Lichtteilchen) Photon auf weitere angeregte Moleküle  Energieabgabe Kettenreaktion = Verstärkung Photonen in Richtung Resonatorachse Reflektion Teil der Photonen parallel zur Resonatorachse durch teildurchlässigen Spiegel Spiegel, Linsen, andere optische Bauteile lenken Wellenlänge der Strahlung durch Länge des laseraktiven Mediums bestimmt FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.2 Laser als Werkzeug 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Voraussetzungen: Beherrschung der Erzeugung des Laserstrahls Konzipierung einer Bearbeitungsmaschine unter Berücksichtigung von Kosten, Qualität und Zeit Vorteile:  räumliche und zeitliche Kohärenz der Strahlung  höhere Geschwindigkeit, Qualität und Effizienz als bei Schweißzangen  geringe Wärmeeinbringung  Mehrblechverbindungen räumliche Kohärenz: Strahl stark gebündelt und gerichtet  auf kleinsten Raum fokussierbar zeitliche Kohärenz: Licht extrem monochromatisch  gesamte Leistung des Laserstrahls auf ein Farbe konzentriert (Spektroskopieanwendungen) Video FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.3 Festkörperlasertechnologie 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Aufbau: ähnlich wie Gaslaser aktives Medium statt CO2 z.B. ein Nd:YAG-Kristall Vorteile gg. CO2-Laser:  mit Glasfaser übertragbar  mechanische Entkopplung Führung / Strahl  bessere, kostengünstigere Führungssystem  höhere Absorption: verb. Prozesseffizienz  Erfüllung von 3D-Schweiß-Aufgaben  erhöhte Sicherheit Vor ca. 6 Jahren erster Versuchsaufbau mit Festkörperlaser Nd:YAG – neodymdotierter Yttrium-Aluminium-Granat Kristall __________________________________________________ Höhere Absorption durch geringere Wellenlänge FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.4 INPRO – technologische Leistungen: Festkörperlaser 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Anstoß: Zusage der Automobil-Industrie, Senkung des Kraftstoffverbrauchs bis 2005: 25% (gg. 1990)  Innovationen bei Antrieb und Karosserie  höchstfeste Feinbleche + neuste Produktionstechniken  Leistungspotential und technologische Machbarkeit Innovationsarbeit: Versuchsaufbau mit damals stärkstem Nd:YAG-Laser (3 kW), Robotertechnik, Optik- und Sensoriksystemen FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.4 INPRO – technologische Leistungen: Festkörperlaser 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Innovationsarbeit: Innovationen auch hinsichtlich der Schweißzelle Fertigung von kleinen Serien: 2D- und 3D- Bauteile komplexes Nachführungssystem entwickelt: Scout  genaue Nahtführung bei 3D-Teilen Prüf-, Einricht- und Überwachungsgerät: FokusMonitor  Videokamera + tragbarer PC  Aufzeichnung, Zeitlupenwiedergabe zur Korrektur Schweißzelle: alle Technik, die beim Laserschweißen verwendet wird FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.4 INPRO – technologische Leistungen: Festkörperlaser 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Scout + FokusMonitor FokusMonitor Scout Wiedergabe in Echtzeit FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser 2.4 INPRO – technologische Leistungen: Festkörperlaser 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Innovationsarbeit: 1997: Projekt zusammen mit HAAS-Laser GmbH  Einsatzmöglichkeiten des Festkörperlasers erweitern  6 kW-Laser für größere Blechdicken (> 3 mm)  2000: Ziele erreicht: Ausgründung der Photon Laser Engineering GmbH Photon Laser Engineering GmbH 100%ige Tochter der Photon Laser AG Weiterentwicklung des FokusMonitors, Verfahrenstechnik INPRO weiterhin aktiv: Mischbauweise höchstfeste, beschichtete Bleche Beherrschung der Fügeprozesse zur Optimierung des Karosserie-Leichtbaus FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

3 Warum ist INPRO innovativ? Kriterien der Innovation 1 2 3 4 Strategische Grundhaltung aktives Innovationsverhalten 58 Projekte bearbeitet, 28 Projekte abgeschlossen ständig neue Ansätze/Technologien suchen Bsp. Arbeitsgruppe Technology Watch Produziert nicht nur Ideen, sondern setzt sie auch konsequent um Rechtzeitige Planung von Innovationen Einsatz modernster Methoden Gutes Innovationsklima Unternehmensressourcen für Innovationen bereitstellen Geschäftszweck Innovation  alle Mittel für Innovation INPRO ist ein Innovationsführer FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

3 Warum ist INPRO innovativ? Kriterien der Innovation 1 2 3 4 hinsichtlich Marktphasen von der Entwicklung (Rapid Prototyping) bis zur kostengünstigen Produktion von Ersatzteilen Arbeitsklima Mitarbeiter ständig weiterqualifizieren Junge, hochqualifizierte Mitarbeiter Offene Kommunikation: Haus der offenen Türen Neuste Technik für die Arbeit  Freiraum für kreatives Denken INPRO ist auch hier innovativ FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!!! Ende 1 2 3 4 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!!! Sebastian Hoyer FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

2 Innovation Festkörperlaser Lasertechnologie - Video 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 Laserhärten Laseranlage Laserlabor FHTW Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin