Die KLEUSBERG GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen, das sich auf die Planung, Produktion und Montage von Gebäuden in Modulbauweise spezialisiert hat. Es bietet schlüsselfertige Lösungen für Bauprojekte wie Bürogebäude, Schulen, Kindergärten und Wohnheime. Grundlage hierfür ist eine modulare Bauweise (auch „serielles Bauen“ genannt) der Gebäude aus vorgefertigten Modulen.

Das serielle Bauen ermöglicht eine schnellere, kosteneffiziente und nachhaltige Errichtung von Gebäuden durch die Vorfertigung von Modulen in Fabriken. Am Standort Kabelsketal werden dazu quaderförmige Grundkonstruktionen aus Stahl gefertigt. Diese Module sind je nach Position im Gebäude zum Teil sehr individuell und bestehen aus jeweils über 200 Profilen und Anbauteilen, die fest miteinander verschweißt werden.

Fehlende oder falsch angeordnete Bauteile führen zu erheblichen Nacharbeiten beim nachfolgenden weiteren Ausbau bzw. bei der Montage auf der Baustelle. Eine sorgfältige Qualitätssicherung ist deshalb sehr wichtig. Diese wurde bisher durch eine manuelle Sichtprüfung sichergestellt.

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Das Fraunhofer IFF hat für diese Qualitätskontrolle ein eigenes Prüfsystem entwickelt, welches derzeit bei Kleusberg in die Produktion eingeführt wird. Auf der Basis von Laserscandaten und den individuellen CAD-Daten des Moduls werden das Vorhandensein und die Lage aller relevanten Bauteile im Gesamtaufbau überprüft. Die Auswertung erfolgt über eine integrierte Simulation der Datenerfassung, um die Zuordnung der Messpunkte und die Sichtbarkeit der Bauteile vorherzusagen.

Das Ergebnis ist ein detailliertes Prüfprotokoll, das der Prüfer über eine Webanwendung auf einem Tablet abrufen kann. Fehler können so direkt am Modul begutachtet und Nacharbeiten koordiniert werden. Das spart nicht nur Zeit und Kosten, die Bauteilprüfung wird auch lückenlos digital dokumentiert.

Telefon +49 391 4090-220 erik.trostmann(at)iff.fraunhofer.de

Landminen und Kampfmittelrückstände stellen eine langfristige Gefahr dar und schränken die Nutzung ganzer Landstriche erheblich ein. So ist in Deutschland gesetzlich geregelt, dass im Rahmen neuer Bau- und Infrastrukturmaßnahmen eine vorherige Suche nach Altmunition und deren Bergung vorgeschrieben ist. In der Ukraine ist kriegsbedingt ein Drittel des Staatsgebiets betroffen.

Das Fraunhofer IFF hat gemeinsam mit Partnern eine Drohnentechnologie entwickelt, die eine sichere und effiziente Kampfmittelortung ermöglicht. Sie kombiniert hochauflösende Sensordaten mit einem präzise fliegenden autonomen Flugsystem.

Dazu ergänzen sich zwei Systeme: Das AutoDrone-Basissystem erfasst sehr gute Messwerte selbst in schwierigem Gelände. Dank einer konstant niedrigen Flughöhe von 50 cm und ruhiger Bewegungsführung zwischen 3 bis 5 m/s liefert es hochauflösende Sensordaten fast ohne Artefakte. Das AutoDrone-Schwarmsystem ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung großer Flächen durch mehrere Drohnen. Je nach Kampfmittelart sind diese mit unterschiedlichen Sensoren ausgestattet, um auch nichtmetallische Minen zu detektieren. Die koordinierende Steuerung sorgt für eine erhebliche Zeitersparnis, während die Daten an den Geophysiker zur Auswertung übermittelt werden.

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Die AutoDrone-Technologie optimiert die Erfassung von Gefahrenstellen und beschleunigt deren Räumung erheblich. Durch Explosivstoffe (EO) kontaminierte Flächen können zurückgewonnen und wieder sicher nutzbar gemacht werden.

Neben der Kampfmittelräumung kann die Technologie auch für geophysikalische Untersuchungen eingesetzt werden.

Digitale Innovation für mehr Sicherheit in der Stahlindustrie

Der Transport von flüssigem Metall ist eine der gefährlichsten Aufgaben in der stahl- und metallerzeugenden Industrie. Hohe Temperaturen, schlechte Sichtverhältnisse und die Notwendigkeit präziser Steuerung erfordern höchste Sorgfalt. Mit „Pro-Kran-Assist“ wird nun erstmals ein zentraler Prozessschritt digital unterstützt: das sichere Anhängen der Gießpfanne an den Kran. Die gemeinsam von der Kranbau Köthen GmbH und dem Fraunhofer IFF entwickelte Technologie erhöht die Sicherheit und Effizienz erheblich.

„Pro-Kran-Assist“ nutzt 3D-Lidar-Sensoren zur Erfassung des Arbeitsbereichs. Eine hochauflösende Punktwolke mit rund einer Million Messpunkten pro Sekunde wird erstellt und durch Algorithmen in ein hybrides VR-Modell übertragen. So kann der gesamte Prozess in Echtzeit präzise überwacht und optimiert werden.

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Die Kranbau Köthen GmbH entwickelte die bewegungsmechanischen Grundlagen, während das Fraunhofer IFF die Datenerfassung und Assistenzfunktionen realisierte. Das System wurde bereits erfolgreich unter realen Bedingungen getestet und in den Produktivbetrieb überführt. Neben der höheren Arbeitssicherheit und schnelleren Prozessabläufen ist auch die Entlastung des Personals ein wichtiger Vorteil des Systems.

Mit „Pro-Kran-Assist“ wird ein bislang nicht automatisierbarer Prozess erfolgreich digitalisiert – in Zeiten von Fachkräftemangel und steigenden Kosten ist dies ein bedeutender Schritt zur Effizienzsteigerung und Standortsicherung.

Das Fraunhofer-Leitprojekt SWAP („Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen“) stellt einen entscheidenden Innovationssprung für die produzierende Industrie dar. Angesichts globaler Herausforderungen wie Fachkräftemangel und der wachsenden Nachfrage nach individualisierten Produkten bietet SWAP eine zukunftsweisende Antwort:

Statt starrer Produktionsabläufe setzt das Konzept auf eine flexible, modulare Architektur, die durch dynamisch kooperierende ortsflexible und mobile Roboter betrieben wird. Ausgangspunkt ist eine von Projektpartnern entwickelte Produktions­sprache, die es ermöglicht, Aufträge exakt zu definieren und dynamisch von verfügbaren Maschinen ausführen zu lassen.

Durch Verteilung von Aufgaben auf flexibel einsetzbare Robotersysteme konnte die Auslastung dieser Betriebsmittel optimiert und somit die Option für eine wirtschaftliche Automatisierung von bisher oft nur manuell umgesetzten Teilprozessen geschaffen werden.

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Diese neue Form der Produktion erlaubt eine bislang unerreichte Anpassungsfähigkeit. Maschinen werden auftragsbezogen zusammengeschaltet, Produktionsschritte können dynamisch auf kleinere, günstige Einheiten verteilt und nach Bedarf skaliert werden. Die Architektur ist auch für individuelle Kleinserien und Einzelstücke, da die Umrüstzeiten gering sind.

Die Forschenden am Fraunhofer IFF haben in diesem Kontext sowohl das methodische Vorgehensmodell erarbeitet als auch die Robotersysteme weiterentwickelt und zur dynamischen und ortsflexiblen Zusammenarbeit befähigt. Die Lösungen hierfür umfassen Strategien sowie eine konkrete technische Umsetzung dafür wie automatisch geplante, bauteilspezifische Bearbeitungsabläufe ohne manuelles Teach-In o.ä. von den Robotern ausgeführt werden können. Die notwendige Präzision wird dabei durch eine mehrstufige Messtechnik gewährleistet. Im Anwendungsbereich der Flugzeugmontage konnte der umgesetzte Ansatz erfolgreich an einem Großbauteil real gezeigt werden.

Telefon +49 391 4090-568 niels.schmidtk(at)iff.fraunhofer.de

Die deutsche Fahrzeugindustrie ist im Umbruch. Um die Herausforderungen zu meistern, bedarf es neuer und adaptiver Automatisierungslösungen, die eine effiziente, flexible und resiliente Produktmontage ermöglichen. Schlüsseltechnologien dafür sind Sensor- und Messsysteme, die Zustandsinformationen von Produkt- und Prozesszuständen erfassen, verarbeiten und für den Menschen aufbereiten können sowie digitale Repräsentationen der Produkte und ihrer Sollzustände in Form eines digitalen Zwillings.

Der Einsatz dieser Technologien für die Assistenz der in der Produktion tätigen Menschen und für Prüfaufgaben in der Automobilmontage wird in dem Projekt DigiFlexMont (Digitale flexible Montageassistenz- und -prüftechnologien auf Basis des digitalen Zwillings von Produkt und Produktionsmitteln) erforscht.

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Im Fokus stehen dabei flexible Montageprüfsysteme, die erfassen, ob die richtigen Bauteile vorhanden sind und ihre Lage korrekt ist. Grundlage dafür ist ein auf digitalen Zwillingen basierendes Konzept, mit dessen Hilfe die Daten erfasst, verarbeitet und für den Menschen aufbereitet werden können. Die entwickelten Technologien sollen in der Montage von Pkw-Türen und von Elektrokleinfahrzeugen prototypisch eingesetzt werden, um das Potenzial für verschiedenste Einsatzszenarien zu demonstrieren. Die Prüfung erfolgt berührungslos mit robotergetragener optischer Sensorik. Die Prüfabläufe passen sich auf Basis der Informationen im digitalen Zwilling flexibel und automatisiert an die jeweilige Produktvariante an. Produktdaten und aktuelle Prüfergebnisse werden den Arbeitspersonen zur Unterstützung der manuellen Tätigkeiten als Augmented-Reality-Darstellungen im Arbeitsbereich angezeigt.

In dem Projekt sollen die Potenziale einer durchgehenden Nutzung digitaler Zwillinge mit standardisierten Schnittstellen für die hochflexible Planung, Ausführung und Dokumentation von Prüfschritten zur Qualitätssicherung in der Fahrzeugproduktion und deren Zulieferprozessen aufgezeigt werden.

Das Projekt ist im Januar 2023 gestartet und hat eine Laufzeit von drei Jahren.

Das Projekt »DigiFlexMont – Digitale flexible Montageassistenz- und Prüftechnologien auf Basis des digitalen Zwillings von Produkt und Produktionsmitteln« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der Förderrichtlinie »Digitalisierung der Fahrzeughersteller und Zulieferindustrie« gefördert.

Die John Deere GmbH & Co. KG, Teil der Deere & Company, dem weltweit führenden Hersteller von Landmaschinen, investiert in die Zukunft: Das Werk in Mannheim wird modernisiert und erweitert. Neue technische Anlagen werden installiert und zahlreiche Produktionsprozesse verändern sich.

Ein zentraler Bestandteil dieser Transformation ist die frühzeitige Einbindung der Mitarbeitenden. Das Fraunhofer IFF hat hierfür einen digitalen Zwilling des geplanten Werks entwickelt.

Diese virtuelle Darstellung ermöglicht es, neue Automatisierungslösungen, darunter Roboterzellen, fahrerlose Transportsysteme und Power-&-Free-Systeme, bereits in der Planungsphase zu testen und zu optimieren. Auch manuelle Montage- und Prüfprozesse können im digitalen Modell analysiert werden.

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Durch den Einsatz von Mixed-Reality-Brillen und einer Visualisierung in Originalgröße im Elbedome erhalten die Mitarbeitenden eine realistische Vorschau auf die zukünftige Arbeitsumgebung. Ihr Fachwissen und ihre Erfahrung fließen direkt in den Planungsprozess ein, sodass potenzielle Herausforderungen frühzeitig erkannt und Kosten durch Fehlplanungen vermieden werden.

Mit diesem innovativen Ansatz schafft John Deere die Grundlage für eine effizientere und zukunftssichere Produktion am Standort Mannheim.

Im Projekt „Digitales Testfeld Elbe“ wird die Binnenschifffahrt digitaler – mit intelligenter Vernetzung, Echtzeitdaten und smarter Technik.

Was in der Automobilbranche unter dem Stichwort V2X, also der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Umgebung, bereits genutzt wird, findet hier seine Erweiterung auf Wasserstraßen.

Gemeinsam mit Partnern entwickelt das Fraunhofer IFF Systeme, die Binnenschiffe mit ihrer Umgebung verbinden: mit Landstationen, anderen Verkehrsteilnehmern und sogar mit Drohnen. So können beispielsweise Wasserstände, Brückendurchfahrten oder potenzielle Hindernisse in Echtzeit übermittelt und in die Routenplanung einbezogen werden. Eine speziell entwickelte Drohne scannt den Flussboden und liefert wichtige Daten zur Fahrrinnentiefe, was besonders Niedrigwasserzeiten wertvolle Informationen sind.

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Ziel ist es, die Elbe sicherer und länger befahrbar zu machen, Verspätungen zu reduzieren und Binnenschiffe effizienter und energieärmer unterwegs sein zu lassen. Künstliche Intelligenz unterstützt dabei, die wachsende Datenmenge auszuwerten und intelligente Entscheidungen zu treffen.

Das Projekt schafft die digitale Basis, damit Binnenschiffe noch stärker in intermodale Logistikketten eingebunden werden können.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr im Förderprogramm »Digitale Testfelder an Wasserstraßen« gefördert.

Mit zunehmender Digitalisierung und steigender Nachfrage kommt es seit 2021 verstärkt zu anhaltenden Lieferengpässen bei Halbleitern. Neue Produktionskapazitäten können nicht so schnell beschafft werden und der Ausbau bestehender Kapazitäten ist ebenfalls nicht in dem Maße möglich, wie die Nachfrage steigt. Mehrere Hundert bis weit über tausend weltweit verteilte Fertigungsschritte über einen längeren Zeitraum sind für die Herstellung von Halbleitererzeugnissen nötig. Es gibt nur wenige, aber hochspezialisierte Wertschöpfungspartner mit sehr komplexen Produktionsprozessen.

Die Planung und Steuerung dieser Prozesse sind extrem aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Insbesondere der sichere und zuverlässige Datenaustausch unter den beteiligten Wertschöpfungspartnern stellt eine große Herausforderung dar.

In dem Projekt „Semiconductor-X“ haben sich unter der Konsortialführung von Intel Deutschland und des Fraunhofer IFF mehr als 20 Partner aus der Halbleiter- und Zuliefererindustrie zusammengeschlossen, um die komplexen Lieferketten in diesem Bereich nachhaltiger und resilienter zu gestalten. Ziel des Projekts ist es, digitale Zwillinge für die Halbleiterindustrie zu entwickeln, welche die Liefer- und Wertschöpfungskette digital abbilden und den souveränen und sicheren Datenaustausch inkl. deren Anschlussfähigkeit an weitere Wertschöpfungspartner ermöglichen.

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Das Projekt ist im Mai 2024 gestartet. Es hat ein Gesamtvolumen von rund 30 Millionen Euro und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Förderprogramms Manufacturing-X zur Digitalisierung der Lieferketten in der Industrie mit EU-Mitteln (DARP) gefördert.

Die digitale Transformation und die Corona-Pandemie haben neue Anforderungen an Arbeitsumgebungen geschaffen. Flexible Raumkonzepte wie Shared Desks und störungsfreie Zonen müssen bereits in der Bauplanung berücksichtigt werden.

Bestehende Softwarelösungen reichen dafür nicht aus, da sie diese Aspekte sowie die strukturierte Unterstützung in den frühen Planungsphasen nicht abbilden.

Hier setzt das Projekt „novaBIM“ (Innovationsfördernde Arbeitsumgebungen mit BIM kollaborativ gestalten) an, in welchem ein Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammenarbeitet, um humangerechte Arbeitswelten zu schaffen und nachhaltig zu etablieren. Dabei wird die Methode „Building Information Modeling“ (BIM) eingesetzt. BIM ermöglicht eine gemeinsame Planung in einem digitalen Gebäudemodell. Dadurch werden Fehlplanungen vermieden, Bauzeiten verkürzt und Ressourcen effizient genutzt.

Im Rahmen des Projektes wird das „Digitale Raumbuch“, ein vom Fraunhofer IFF entwickelter Webservice, um gestaltungsorientierte Funktionen weiterentwickelt. Dieses Tool erfasst und verwaltet Raum- und Flächenanforderungen zentral, sodass Planungsbeteiligte frühzeitig präzise und einheitliche Daten erhalten. So können kollaborativ innovationsfördernde Arbeitswelten bereits bei der Bauplanung gestaltet werden. Durch Funktionen wie exportierbare Raumbedarfspläne und vordefinierte Musterräume werden offene Fragen in der frühen Planungsphase erkannt und im weiteren Prozess berücksichtigt.

Noch bis zum Ende 2025 arbeiten die Partner zusammen an der Weiterentwicklung des BIM-basierten „Digitalen Raumbuchs“ und verbessern damit nachhaltig die zukünftige Gestaltung innovationsfördernder Arbeitsumgebungen.