Gemeinsam zur Fabrik der Zukunft

KIT und Fraunhofer setzen Spatenstich für gemeinsames Entwicklungs- und Demonstrationszentrum. Die Karlsruher Forschungsfabrik soll Ende 2020 fertig sein.

In der 15 Mio. EUR teuren Anlage der Kooperationspartner Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Fraunhofer-Gesellschaft auf dem Campus Ost des KIT sollen ab Ende 2020 neue Produktionstechnologien mithilfe modernster Digitalisierungsmethoden deutlich schneller als bisher geplant, getestet und in die Industrie überführt werden. Das Projekt werde einen wichtigen Teil zur jüngst beschlossenen „Strategie Künstliche Intelligenz“ der Bundesregierung einnehmen.

Für das Gesamtbudget der Baumaßnahmen tragen die Kooperationspartner KIT und Fraunhofer jeweils die Hälfte bei. Hinzu kommen Investitionen in die Erstausstattung der Fertigungshallen, Labore und Büros. Nach der Grundsteinlegung im Sommer 2019 wird das L-förmige Gebäude ab Ende 2020 auf zwei Stockwerken und einer Fläche von 4.500 m² rund 70 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beherbergen. Darüber hinaus bietet es 50 Arbeitsplätze für Kooperationspartner aus der Industrie.

Die Herstellung innovativer neuer Produkte muss sich im Zeitalter von globalem Wettbewerb, Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz beständig neu erfinden. Zum einen, um wissenschaftliche und technologische Vorsprünge auf Wettbewerber und Nachahmer zu wahren. Zum anderen, um im Spannungsfeld neuer Technologien, komplexer Fertigungsprozesse, zunehmender Individualisierung und extremer Variantenvielfalt zu bestehen. Vor dem Hintergrund dieser Herausforderung sind das KIT mit seinem Institut für Produktionstechnik WBK und die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Chemische Technologie ICT und für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB übereingekommen, auf dem Campus Ost des KIT die Karlsruher Forschungsfabrik zu errichten.

„Die Karlsruher Forschungsfabrik ist der Musterfall einer disziplinübergreifenden Kooperation starker Partner zum Nutzen der vital wichtigen Innovationsfähigkeit unseres Landes“, erklärt der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka. „Durch die zielgerichtete und frühzeitige Einbindung kleiner und mittlerer Unternehmen in die Forschungsfabrik stärken wir zudem die Anziehungskraft von Stadt und Region.“

Ziel der gemeinsamen Karlsruher Forschungsfabrik sei es, Vorsprünge bei neuen, herausfordernden Fertigungsverfahren systematisch zu erarbeiten und auszubauen. Die Wissenschaftler wollen lernen, wie man bereits sehr früh, das heißt, wenn die für ein neues Produkt erforderlichen Fertigungsprozesse noch nicht vollständig verstanden und beherrscht werden, qualitativ hochwertige Produkte herstellen kann. Mithilfe modernster Mess-, Sensor- und Regelungstechnik wollen sie Methoden entwickeln, die geeignet sind, neue Produktionstechnologien schnell in sichere und profitable industrielle Fertigungsprozesse umzusetzen. Hierbei kann die Produktion schon sehr früh anlaufen, weil intelligente Prozessregelungen dafür sorgen, dass trotz der noch unreifen Fertigungstechnologien erste, qualitativ einwandfreie Produktexemplare hergestellt werden.

Konkret heißt dies, dass Verfahren des Maschinellen Lernens und der Künstlichen Intelligenz, die von Sensoren erhobenen Daten nutzen, um Korrelationen zwischen qualitätsbezogenen Daten und Prozessparametern zu erkennen. Auf diese Weise lernt die bereits in Betrieb befindliche Fertigungsanlage, welche Parameter gute Ergebnisse produzieren. Das erklärte Ziel der Forschungsfabrik-Akteure ist es demnach, Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz nicht nur auf einzelne Fertigungsschritte oder unmittelbar aufeinanderfolgende Prozesse anzuwenden, sondern ganze Prozessketten zu erfassen und zu verbessern.

Insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen soll es so ermöglicht werden, mit neuen Produkten sehr viel früher als bisher auf den Zielmärkten präsent zu sein. Die beteiligten Institute bündeln dabei jene Kompetenzen in der Produktions-, Fertigungs- und Verfahrenstechnik sowie in der Automatisierungs-, Sensor- und Informationstechnik, die notwendig sind, um diese Zielsetzung umzusetzen. Anwendungsfelder der Forschungsfabrik sind Elektromobilität und Leichtbau, aber auch andere innovative Felder, für die es mit Industrie 4.0- und KI-Methoden eine intelligente und wirtschaftliche Produktionstechnik zu etablieren gilt.

„Die schnelle Industrialisierung von neuen, innovativen Produktionstechnologien ist zur Stärkung des Produktionsstandorts Deutschland essenziell“, betont Professor Jürgen Fleischer, Leiter des wbk Instituts für Produktionstechnik des KIT und Leiter des Bereichs Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung am wbk. „Das Alleinstellungsmerkmal der Karlsruher Forschungsfabrik ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Produktionsforschung, Automatisierungstechnik und Informatik unter einem Dach.“

Um Ergebnisse zielgerichtet und schnell zu transferieren, sollen interessierte Unternehmen, durch enge Kooperationen, Verbundprojekte und Workshops, von Anfang an eingebunden werden. Zugleich gehen KIT und Fraunhofer davon aus, dass die Forschungsfabrik mit ihren Arbeitsbedingungen für Mitarbeiter im angewandten Forschungsumfeld langfristig zum Aufbau und Erhalt der Innovationsführerschaft der Technologie Region Karlsruhe in der Werkstoff-, Produktions- und Informationstechnik beitragen wird.

db