Wirtschaftliche Mikroproduktion
Immer mehr mikrotechnische Produkte und Komponenten sind auf dem Weg von den Entwicklungslabors in die Fertigung. Viele Unternehmen kämpfen dabei mit Problemen produktionstechnischer Natur. Ein herstellerübergreifender Simulationsbaukasten hilft bei der wirtschaftlichen Anlagen- und Kapazitätsplanung.
Simulationsmodell für eine vollautomatische Fertigungsplattform mit integrierten Front- und Backend-Prozessen© Fraunhofer IPA
Schlüsseltechnologie und Innovationsmotor: Mikrotechnische Komponenten sind mittlerweile wesentlicher Bestandteil etablierter Massen- und Highend-Produkte und beeinflussen zahlreiche Produkt-Neuentwicklungen. Basierend auf seiner Analyse 2002 sagt NEXUS (The Network of Excellence in Multifunctional Microsystems) dem Weltmarkt für mikrotechnische Produkte eine jährliche Steigerungsrate von 20 Prozent voraus. Lag das Marktvolumen in 2000 noch bei 30 Mrd US Dollar, sollen es 2005 bereits 68 Mrd US Dollar sein. Die maßgeblichen Hersteller von mikrosystemtechnischen Produkten sitzen in den USA, in Deutschland und in Japan. In der Medizintechnik und der Automobilindustrie nimmt Deutschland die Spitzenposition ein. Immer mehr mikrotechnische Produkte entwachsen derzeit dem Laborstadium und stehen vor dem Sprung in die Serienfertigung. Bei diesem entscheidenden Schritt kämpfen viele Hersteller mit produktionstechnischen Problemen wie unflexiblen, applikationsspezifischen Anlagen und Geräten mit niedrigem Automatisierungsgrad und unzureichenden Logistiksystemen.
Fertigungsdaten zur wirtschaftlichen Produktion mikrotechnischer Produkte können Hersteller künftig in kurzer Zeit mit Hilfe des "Herstellerübergreifenden Simulationsbaukastens" ermitteln. Durchsätze und Durchlaufzeiten gehören ebenso dazu wie Geräteauslastungen und Steuerungsstrategien für verschiedenste Geräte- und Anlagensysteme. Der Simulationsbaukasten ist Teil des Verbundprojekts zur Entwicklung von "Grundlagen für einen herstellerübergreifenden Gerätebaukasten in der mikrotechnischen Produktion - Gerätebaukasten 2000+". Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten haben das Ziel, gerätetechnische Voraussetzungen für die wirtschaftliche Herstellung mikrotechnischer Komponenten und Bauteile auch bei kleinen und mittleren Stückzahlen zu schaffen. Es endet nach zweijähriger Laufzeit am 31. Dezember 2002. Projektträger ist die "Projektträgerschaft Produktion und Fertigungstechnologien (PFT) " im Forschungszentrum Karlsruhe FZK.
Mit dem am Fraunhofer IPA entwickelten Simulationsbaukasten können verschiedene Anlagenkonfigurationen vorab auf ihre Funktionsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit überprüft und optimiert werden. Der Simulationsbaukasten enthält linear und rotatorisch aufgebaute Fertigungssysteme mit den entsprechenden Gerätemodulen incl. Front- und Back-End-Modulen sowie Steuerungs- und Logistikkonzepte. So lassen sich nicht nur Prozesse in einheitlichen Reinheitsumgebungen simulieren, sondern auch über Produktionsbereiche mit unterschiedlichen Reinheitsanforderungen hinweg. Neben Produktionsprozessen können mit dem Simulationsbaukasten außerdem neue Ansätze und Konzepte für eine geräte-, anlagen- und fabrikübergreifende Logistik entwickelt und optimiert werden. Sämtliche Warenströme vom Auslieferungslager beim Zulieferer über den Fertigungsablauf beim Hersteller bis zum Eintreffen der fertigen Endprodukte beim Kunden lassen sich überwachen und steuern. Definierte Schnittstellen ermöglichen den Datenaustausch mit anderen Systemen wie z. B. realen Anlagen- und Fertigungssteuerungen in Echtzeit, um die Auftragseinplanung zu vereinfachen oder die Fertigungskapazitäten besser auszulasten.
An der Entwicklung des "Simulationsbaukastens" waren folgende Partner beteiligt: Robert Bosch GmbH, Stuttgart, EADS Deutschland GmbH, Ulm, ASYS Automatic Systems GmbH & Co. KG, Schorndorf, Simotec GmbH, Taufkirchen, LEO-Elektronenmikroskopie GmbH, Oberkochen, advanced clean production Information Technology AG, Stuttgart. Weitere Informationen zum Verbundprojekt:
www.geraetebaukasten.de
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Math. Ortrun Wiechers, Telefon: 0711/970-1500, E-Mail: ortrun.wiechers@ipa.fraunhofer.de
M. Sc. (Eng.) Maryam Zehtaban, Telefon: 0711/970-1849, E-Mail: maryam.zehtaban@ipa.fraunhofer.de
