E3-Forschungsfabrik

In der »gläsernen Leitzentrale« der E3-Forschungsfabrik fließen die Daten über alle benötigten Ressourcen, wie bspw. Druckluft, Wasser, elektrische Energie sowie Maschinen- und Prozessdaten auf Fabrikebene zusammen.

Fraunhofer-Leitprojekt E³-Produktion

Effizient – Emissionsneutral – Einbindung des Menschen

Von maximalem Gewinn aus minimalem Kapitaleinsatz zu maximaler Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz

Die Produktionstechnik als Innovationsmotor für Deutschland

 E3-Fabrik


Deutschlands Wirtschaftsleistung ist wie in keinem anderen westlichen Industrieland auf die Produktion von Gütern ausgerichtet. Fast jeder zweite Arbeitsplatz in unserem Land ist mit der Produktion verbunden. Die in Jahrzehnten erarbeitete Stärke und Vorreiterrolle in der Produktionstechnik in Deutschland und damit verbunden der deutschen Produktionstechnikforschung gilt es zu sichern und – auch mit dem Blick auf Europa - auszubauen.

Damit Deutschland in einer Zeit knapper und teurer werdender Energie und Rohstoffe auch in Zukunft wettbewerbsfähig bleibt, muss mit immer weniger Ressourceneinsatz eine maximale Wertschöpfung erreicht werden. Der Fokus auf »Ressourcen« wird die Produktion von morgen nachhaltig verändern und zu veränderten Produkten, Technologien und Produktionssystemen sowie neuen Ansätzen im Betrieb von produzierenden Unternehmen führen. In zukünftigen Produktionen ist es wichtig, Material vollständig auszunutzen und in einer Kreislaufwirtschaft immer wieder neu aufzubereiten. Hier setzt die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Themen ressourceneffiziente Produktion, Produzieren ohne Rohstoffe, Industrie 4.0, urbane Produktion und Fabrikarbeitsplatz der Zukunft an.

Die Motivation dahinter – die Produktion in Deutschland zukunftsfähig zu machen! Dies erfordert nicht nur eine Lösungsthese, sondern langfristig einen Paradigmenwechsel – von »maximalem Gewinn aus minimalem Kapitaleinsatz« hin zu einer Produktion mit »maximaler Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz«.
 

Ziel des Leitprojekts E³-Produktion

Dieses neue Paradigma bildet den übergeordneten Lösungsansatz im und für das Fraunhofer Leitprojekt in der Produktionstechnik. Ziel ist es, in einer gesamtheitlichen Betrachtung von Produktion, Fabrik und Mensch zu erforschen, wie Stoff-, Energie- und Informationsflüsse so verbunden, geplant und gesteuert werden können, dass auch zukünftig die Vorgaben einer E³-Fabrik – energie- und ressourceneffiziente Produktion, emissionsneutrale Fabrik, Einbindung des Menschen in die Produktion – in der produzierenden Industrie bei noch intensiverer Nutzung von integrativen Ansätzen (Ausnutzung von Synergien!) umgesetzt werden können. Diese Zielstellung erfordert es, dass sämtliche zukünftigen Produktionsabläufe bei gleichem oder höherem Output mit einem weit geringeren Energie- und Ressourceneinsatz realisiert und darüber hinaus bewertbar und planbar gestaltet werden können.

In einem ersten Schritt entstehen dazu im Leitprojekt E³-Produktion Methoden und Werkzeuge zur Bewertung neuer Konzepte und Demonstratoren im E³-Ansatz, die in einem zweiten Projektabschnitt erforscht und zu Produkten weiterentwickelt werden. Mit den erarbeiteten Ergebnissen, sowie unter Einbeziehung produktionswissenschaftlicher Tendenzen aus dem nationalen und internationalen Umfeld, werden die Voraussetzungen dafür geschaffen, die Erforschung produktionswirtschaftlicher Fragestellungen zu einer Systemforschung in Deutschland weiterzuentwickeln. Damit wird gleichzeitig die Basis für entsprechende Initiativen auf europäischer Ebene geschaffen.

Mit dem Leitprojekt E³-Produktion leistet Fraunhofer einen Beitrag  zur nationalen Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung sowie zur Befähigung von KMUs und Großunternehmen in der E³-Produktion und zur Stärkung der produktionstechnischen Kompetenzen innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft.

Forschungsfelder im Leitprojekt E³-Produktion

Die Projektstruktur orientiert sich an den tragenden Säulen der »E³-Produktion«, die unter dem Dach eines vierten strategisch ausgerichteten Handlungsstrangs zusammengeführt werden.

1. Energie- und ressourceneffiziente Produktion

In diesem Forschungsfeld des Leitprojekts E³-Produktion liegt der Fokus auf der Auslegung, Realisierung und Bewertung von ultrakurzen Prozessketten. In den einzelnen Forschungsprojekten geht es um:

  • den ganzheitlichen Prozessgedanken und individualisierte Produkte
  • Innovative Technologien und Werkstoffe und effiziente Produktionssysteme
  • Einbindung moderner I&K-Technologien und das Schaffen von Technologieplattformen
  • Modelle zur Klassifizierung und Bewertung ultrakurzer Prozessketten
     

2. Emissionsneutrale Fabrik

Hier liegt der Schwerpunkt auf Stoffkreisläufen, Energiemanagement sowie einem ganzheitlichen und integrativen Konzept für die Produktion und ihr Umfeld. Themen der einzelnen Forschungsprojekte sind:

  • Autarke Energieversorgung und Nutzung alternativer Energiequellen
  • Produzieren ohne Rohstoffe und geschlossene Energie- und Wertstoffkreisläufe
  • Emissionsneutralität
  • urbane Produktion
     

3. Einbindung des Menschen in die Produktion

Mit dem dritten Forschungsfeld soll der Mensch mit seinen Erfahrungen und seinem Potential, Innovationen zu generieren, wieder stärker in die Produktion eingebunden werden. Mit Hilfe von Informationstechnologien und produktionsangepassten Endgeräten können Menschen bedarfsorientiert Steuerungsroutinen aus übergeordneten Datenbasen erstellen und mit Assistenzsystemen flexibel in automatisierte Produktionsabläufen eingreifen. In den einzelnen Forschungsprojekten geht es um:

  • Ergonomie
  • Lebenslanges Wissen-Lernen-Arbeiten
  • Produktionsassistenz in einer alternden Gesellschaft
  • Motivation und Lebenswirklichkeit der Jugend
  • Vernetzte Welt
     

4. Integration

Zur Errichtung einer zukunftsweisenden Produktionsforschung für Deutschland werden in den Integrationsprojekten zum einen die in den Einzelprojekten gewonnenen Erkenntnisse übergeordnet zusammengeführt. Zum anderen liegt der Fokus auf strategischen Sondierungsprojekten und auf der zielorientierten Leitung des Gesamtprojekts.