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KI reduziert Aufwand bei Schulte Kartonagen um 25 %

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Effiziente Produktionsplanung

Julian Weller (vorne) und Dr.-Ing. Sebastian von Enzberg (links) vom Fraunhofer IEM nehmen den intelligenten Planungsassistenzen mit Pascal Pöhler von Schulte Kartonagen in den Testbetrieb. Foto: Fraunhofer IEM

Julian Weller (vorne) und Dr.-Ing. Sebastian von Enzberg (links) vom Fraunhofer IEM nehmen den intelligenten Planungsassistenzen mit Pascal Pöhler von Schulte Kartonagen in den Testbetrieb. Foto: Fraunhofer IEM

OWL. Welcher Liefertermin steht wann an? Wie aufwändig muss die Maschine umgerüstet werden? Ist das benötigte Material bereits geliefert? Um die Reihenfolge verschiedener Kundenaufträge optimal zu planen, müssen Produktionsplaner:innen eine Vielzahl von Faktoren kennen und einschätzen. Bei Schulte Kartonagen hat ab sofort ein intelligenter KI-Assistent alle Faktoren im Blick. Der macht dann Vorschläge für die effiziente Planung der Produktion. Gefördert wurde die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM und den Universitäten Paderborn und Bielefeld im it’s OWL-Projekt ARISE.

Der Verpackungsspezialist Schulte Kartonagen bearbeitet pro Woche etwa 300 unterschiedliche, teils höchst individuelle Kundenaufträge. Ob Faltkarton, Palettencontainer oder Schwergutverpackung: Bisher planten die Mitarbeiter:innen jeden Kundenauftrag manuell und setzten dabei auf ihre Erfahrung. Die kluge Nutzung von KI-Algorithmen schafft nun deutliche Arbeitsentlastung: Der intelligente Assistent automatisiert sowohl die Reihenfolgenplanung von Produktionsaufträgen als auch die Belieferung der entsprechenden Maschinen mit den nachhaltigen Wellpappformaten.

25 % weniger Aufwand in der Vorplanung

Die Planer:innen können so auch kurzfristige, individuelle Aufträge schnell und effektiv in die Wege leiten – in Zeiten von Materialknappheit und angespannter Personalsituation ein großer Vorteil. Und auch neue, noch unerfahrene Mitarbeiter:innen können mit dem Assistenten schneller selbständig die Produktionsplanung übernehmen. „Durch die Vorplanung der KI-Lösung fangen unsere Produktionsplaner:innen nicht mehr bei null an, sondern können sich auf die Anpassung der tagesaktuellen Änderungen fokussieren. In Zukunft wird der Algorithmus jeden Tag dazulernen. Unsere Planer:innen können ihren Aufwand für die Vorplanung dann signifikant reduzieren,“ erläutert Schulte-Prokurist Pascal Pöhler die Vorteile der innovativen Lösung, die bereits prototypisch in den Betrieb genommen wurde.

Aktuell liefert der Prototyp eine gute Grundlage zur Produktionsplanung. Mit fortschreitender Nutzungsdauer wird das KI-Modell dazulernen und die Präferenzen der Produktionsplaner:innen noch besser verstehen. Dann bleibt den Mitarbeiter:innen mehr Zeit für die Organisation und Abwicklung sehr kurzfristiger, eiliger Aufträge sowie zur Sicherung der Datenqualität im gesamten Produktionsablauf.

Expertenwissen quantifizierbar machen

Um der Schulte-Produktionsplanung einen intelligenten Assistenten zur Seite stellen zu können, trugen die Wissenschaftler:innen von Fraunhofer IEM, Universität Paderborn und Universität Bielefeld die Daten bisheriger, manueller Produktionsplanungen zusammen und ermittelten, welche Auswirkungen sie auf Produktion und Produktqualität hatten. Auch Änderungen in bisherigen Prozessen und Abläufen wurden dokumentiert und analysiert. Der Fokus des Fraunhofer IEM lag auf der passgenauen Integration der Lösung in die Produktionsplanung von Schulte. „Ein KI-Modell kann erst dann erfolgreich eingesetzt werden, wenn es perfekt in die unternehmensindividuellen Prozesse eingebunden ist. Dabei ist es mit der Anschaffung einer Software allein nicht getan. Unternehmen müssen ihre KI-Lösung vielmehr strukturiert und strategisch in die eigenen Prozesse integrieren. Unser Projekt mit Schulte Kartonagen zeigt, dass auch kleine und mittlere Unternehmen hier erfolgreich sein können“, erläutert Julian Weller, Data-Science-Spezialist am Fraunhofer IEM.

Zum Forschungsprojekt ARISE

Im it’s OWL Forschungsprojekt ARISE (März 2020 bis August 2023) entwickelten das Fraunhofer IEM, die Universitäten Paderborn und Bielefeld und Schulte Kartonagen Methoden und Werkzeuge zur Planung und Umsetzung von KI in der Produktionsplanung. Eine Spezifikationstechnik beschreibt nun die Wirkzusammenhänge von Anwendungsfällen in der Produktion, quantifiziert diese mit geeigneten Metriken und spezifiziert die vorhandene und benötigte Datengrundlage sowie die benötigten KI-Methoden.

Fraunhofer IEM als familienfreundliches Unternehmen ausgezeichnet

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Kreis Paderborn. Das Arbeits- und das Familienleben aufeinander abzustimmen ist immer wieder eine Herausforderung. Ob flexible Arbeitszeiten, Homeoffice oder Möglichkeiten zur Kinderbetreuung – das Fraunhofer IEM engagiert sich in vielen Bereichen dafür, dass seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter diese meistern können. Dafür wurde das Forschungsinstitut am 16. September 2021 mit dem Siegel Familienfreundliches Unternehmen im Kreis Paderborn ausgezeichnet.

Arbeitszeit und -Ort flexibel gestalten

  • Verschiedene Teilzeitmodelle, auch für Führungskräfte
  • Gleitzeit und flexible Pausen
  • Homeoffice und mobiles Arbeiten
  • Befristete Reduzierung der wöchentlichen Arbeitszeit

Auszeiten als Chance begreifen

  • Nach einer beruflichen Pause (etwa durch Eltern- oder Pflegezeit) unterstützt das IEM den Wiedereinstieg durch eine frühzeitige Planung und ausführliche Einarbeitung. Es ist Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auch möglich, während ihrer Auszeit Kontakt zum Institut zu halten und z.B. an Veranstaltungen teilzunehmen.

Familien einbinden

  • Veranstaltungen für Familien: Tag der offenen Tür, Forscher:innentag, etc.
  • Eine Mit-Kind-Box ermöglicht die flexible Beschäftigung von Kindern im Institut, wenn zum Beispiel die KiTa spontan schließt.
  • Bereitstellung von voiio, einer Plattform für betriebliche Familienfreundlichkeit. Vielfältige Angebote wie virtuelle Kinderbetreuung, Beratungs- und Coachingangebote oder Sportangebote zahlen auf die Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben ein.

Familienfreundlichkeit leben

  • Familienfreundlichkeit ist im Institutsleitbild des Fraunhofer IEM fest verankert. Insbesondere die Führungskräfte sorgen durch Information und eigene Weiterbildung dafür, dass sie auch gelebt wird.
  • Die Beauftragten für Chancengleichheit sind im Führungskreis angesiedelt und bringen hier aktuelle Themen ein.

Das Siegel familienfreundliches Unternehmen ist eine wertvolle Auszeichnung, die die Institutskultur des Fraunhofer IEM sichtbar macht. „Ein ausgeglichenes Berufs- und Privatleben wird für Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer immer wichtiger“, erklärt Prof. Ansgar Trächtler. „Das Siegel zeigt nun: Am Fraunhofer IEM ist so etwas möglich. Für uns als Forschungsinstitut, das immer auf der Suche nach gut ausgebildeten, kreativen Köpfen ist, ist diese Botschaft sehr wichtig.“

Hintergrund: Die Auszeichnung familienfreundliches Unternehmen

Die Auszeichnung ist ein Kooperationsprojekt des Kompetenzzentrums Frau und Beruf OWL mit der Industrie- und Handelskammer Ostwestfalen zu Bielefeld, der Handwerkskammer Ostwestfalen-Lippe zu Bielefeld und den Kreisen. Die Auszeichnung findet im 2-Jahres-Rhythmus statt. Bisher wurden im Kreis Paderborn in den Jahren 2017 und 2019 insgesamt 52 Unternehmen – vom Handwerksbetrieb über Architekturbüros bis zu größeren Unternehmen mit 2.500 Beschäftigten – ausgezeichnet. Infos unter https://www.ostwestfalenlippe.de/owl-gmbh/kompetenzzentrum-frau-und-beruf-owl/auszeichnung-familienfreundliche-unternehmen/

Das Fraunhofer IEM

Wie sieht das Engineering der Zukunft aus? Zu dieser Frage entwickelt das Fraunhofer IEM in Paderborn überzeugende Lösungen – von der Geschäftsidee über die Umsetzung bis zum Markterfolg. Im Fokus stehen intelligente Produkte, Produktionssysteme, Dienstleistungen und Softwareanwendungen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten interdisziplinär an neuen Methoden, Werkzeugen sowie Prozessen und setzen innovative Technologien ein, um die Wettbewerbsfähigkeit von Kunden und Partnern langfristig zu sichern.

www.iem.fraunhofer.de

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OWL erforscht neue Anwendungsfelder für 5G

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NRW-Wirtschaftsministerium empfiehlt drei Projekte zur Förderung

Bielefeld/Lemgo/Paderborn .Der neue Mobilfunkstandard 5G bietet viele Möglichkeiten, große Datenmengen schnell zu analysieren und Prozesse zu optimieren. Neue Anwendungsfelder von 5G in der beruflichen Bildung, der Mobilität und der Automatisierung erschließen drei neue Projekte in OWL, die in der Ausschreibung 5G.NRW des Landes Nordrhein-Westfalen zur Förderung empfohlen wurden. Projektpartner sind die OstWestfalenLippe GmbH, das Fraunhofer IEM und das Fraunhofer IOSB-INA, die Universität Paderborn und die TH OWL, die Kreise Gütersloh und Paderborn sowie 15 Unternehmen. Die drei Projekte, deren Start für Mai 2022 vorgesehen ist, werden mit bis zu 6,8 Mio. Euro durch das Land NRW gefördert.

5G Anwendungszentrum beim Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo werden 5G-Anwendungen getestet. Quelle: Fraunhofer IOSB-INA.

5G Anwendungszentrum beim Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo werden 5G-Anwendungen getestet. Quelle: Fraunhofer IOSB-INA.

„5G ist ein wichtiger Schlüssel, um Prozesse zu optimieren und neue Anwendungen zu realisieren – von der Industrie über die berufliche Bildung bis zu Mobilität und Gesundheit. Die Potenziale und Grenzen von 5G für diese Bereiche müssen Unternehmen, Forschungsinstitute und öffentliche Einrichtungen gemeinsam erschließen. Mit den drei Projekten leisten wir wichtige Pionierarbeit für die Zukunftsfähigkeit von OstWestfalenLippe. Durch eine enge Zusammenarbeit können wir viele Synergien erzielen“, erläutert Wolfgang Marquardt, Prokurist bei der OstWestfalenLippe GmbH. „Dass sich drei Projekte aus OWL in der Ausschreibung des Landes durchsetzen konnten, ist ein großer Erfolg. Und zeigt, dass wir in Wissenschaft und Wirtschaft Vorreiter für den neuen Mobilfunkstandard sind“, so Marquardt weiter. Insgesamt hat das Land 24 Projekte zur Förderung empfohlen, die mit bis zu 37 Mio. Euro gefördert werden sollen.

5G Lernorte für die berufliche Bildung

Die OstWestfalenLippe GmbH hat gemeinsam mit der Universität Paderborn, den Kreisen Gütersloh und Paderborn, dem Fraunhofer IOSB-INA und der Nachwuchsstiftung Maschinenbau das Projekt „5G Lernorte OWL“ entwickelt, das in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen Beckhoff, Weidmüller, Elha Maschinenbau, Raumtänzer und Wertkreis Gütersloh sowie der pro Wirtschaft GT umgesetzt werden soll. Ziel ist es, die Vorzüge und Grenzen der 5G-Technologie für die berufliche Bildung zu erforschen. Aus der Perspektive von 5G- und Bildungsforschung werden berufs-, orts- und organisationsübergreifende Lernszenarien für die Produktion der Zukunft entwickelt. Dabei liegt der Fokus auf vorausschauender Wartung sowie Qualitätskontrolle und Fernwartung. Die Szenarien werden in vier Berufskollegs in den Kreisen Gütersloh und Paderborn erprobt – sowohl mit gewerblich-technischen als auch kaufmännischen Auszubildenden. Darüber hinaus werden externe Lernorte in Berufskollegs mit der Smart Factory OWL und Unternehmen als externe Lernorte vernetzt. Schulisches und betriebliches Personal in der Aus- und Weiterbildung, Fachkräfte in KMU, An- und Ungelernte sowie Multiplikatoren werden qualifiziert und zu Treibern von 5G in ihren Organisationen gemacht. Das Projekt wird mit bis zu 1,6 Mio. Euro gefördert.

„Wir verfolgen in diesem Projekt einen interdisziplinären und organisationsübergreifenden Forschungsansatz, bei dem wir Technologiewissen mit den Kompetenzen der Bildungsforschung verknüpfen“, beschreibt Dr. Stefan Sauer, Geschäftsführer des Software Innovation Lab der Universität im SICP – Software Innovation Campus Paderborn den grundsätzlichen Anspruch des Vorhabens. „Die einfache Formel lautet: Lernen mit 5G und Lernen für 5G.“

„Die Beherrschung moderner Technologien ist für den Bereich der beruflichen Bildung entscheidend. Deshalb müssen sowohl die Lernenden als auch die Lehrenden auf aktuelle Entwicklungen und die berufliche Zukunft bestmöglich vorbereitet werden. Daher ist es wichtig, Themen wie die 5G-Technologie und deren Nutzung in betrieblichen Kontexten frühzeitig in den Unterricht an Berufskollegs einzubinden und in Lernsituationen zu verankern. Hier leistet die Universität Paderborn mit den beteiligten Lehrstühlen und Forschungsbereichen einen wertvollen Beitrag, um die Berufsbildung bei aktuellen Herausforderungen zu unterstützen, Lehrer*innen fortzubilden, mit ihnen gemeinsam innovative Lernsituationen zu entwickeln und dies mit zukunftsweisender Forschung zu verbinden“, erklärt Prof. Dr. Marc Beutner von der Universität Paderborn.

Neue Wege für die Mobilität von Morgen

Im Projekt „5G Simone“ („sicher.mobil.vernetzt mit 5G“) erforschen Fraunhofer IOSB-INA, die Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, DB Systemtechnik GmbH, T-Systems International GmbH und biqx GmbH 5G für anspruchsvolle “closed-loop Control”-Anwendungen.

Hintergrund ist der Aufbau und die Erprobung einer innovativen Mobilitätslösung, die in einem weiteren Projekt stattfindet: Das „MonoCab“ ist ein selbstfahrendes Einschienen-Shuttle, welches eine Kreiselstabilisierung mit entsprechender Regelungstechnik benötigt. Die Regelung arbeitet vor dem Hintergrund der Anforderungen zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeiten und hohem Fahrkomfort mit Echtzeitinformationen aus der Umgebung und anderer Fahrzeuge. Heutige drahtlose Vernetzungslösungen können diese Anforderungen an Latenzzeit und Zuverlässigkeit nicht ausreichend erfüllen. Dabei wird auch untersucht, wie durch eine Ergänzung der öffentlichen 5G-Netze mit privaten 5G-Zellen die Anforderungen lückenlos erfüllt werden können. Die 5G-Netzwerke sollen gleichzeitig auch für Infotainment-Anwendungen und zur Nutzerinteraktion (Multi-Service) genutzt werden.

Die Erkenntnisse dieses Projektes sollen für andere closed-loop-control Anwendungen verwendet werden können. „Hierdurch erwarten wir Forschungsergebnisse mit Mehrfachnutzen, auch in anderen Branchen“, sagt Sebastian Schriegel, Gruppenleiter für Industrielle Kommunikation am Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo. „Außerdem bietet die Verbindung der Projekte „MonoCab“ und „5G Simone“ für uns die Möglichkeit, unsere Kompetenzen effizient zu bündeln.“ Das Projekt soll mit bis zu 2,6 Mio. Euro vom Land NRW gefördert werden.

5G für die Automatisierung 

Das Projekt „5G4Automation“ bereitet die Entwicklung von 5G-Produkten und -Services für die Industrie 4.0 vor. Projektpartner sind das Fraunhofer IEM, das Fraunhofer IOSB-INA, Weidmüller, Wago, OWITA, SIL, Wireless Consulting, Venjakob und Westfalen-Weser-Netz. Die smarte Vernetzung von Maschinen und maschinell betriebenen Abläufen in der Industrie 4.0 ist zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor geworden. Eine Grundvoraussetzung für die vernetzte Fabrik ist die zuverlässige drahtlose Übertragung von (Sensor-) Daten auf Basis des Mobilfunkstandards 5G. „Doch gerade kleinen und mittleren Unternehmen mangelt es oft an Ressourcen und Expertise, um 5G-Anwendungen und Produkte zu entwickeln. Hier setzt das Projekt 5G4Automation an“, erläutert Dr. Christoph Jürgenhake, Projektleiter und Gruppenleiter Integrierte Mechatronische Systeme am Fraunhofer IEM in Paderborn.

Ziel ist es, Methoden und Lösungsbausteine zu entwickeln, die es auch kleineren und mittleren Unternehmen ermöglichen systematisch 5G-Technologie einzusetzen. Die bereits bestehenden 5G Forschungsinfrastrukturen an den Standorten Lemgo und Paderborn können dafür die jeweils neuesten 5G-Releases nutzen und ermöglichen so die Umsetzung konkreter Anwendungen mit neuesten Technologien. „Das Vorhaben ist die Initialzündung für eine strategische 5G-Initiative in der Region, die in den nächsten Jahren um weitere FuE-Projekte, Testzentren und Reallabore ergänzt wird,“ macht Dr. Sebastian Schriegel vom Fraunhofer IOSB-INA deutlich. Das Verbundprojekt 5G4Automation soll vom Land NRW mit bis zu 2,5 Millionen Euro gefördert werden.

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Neues Level in der virtuellen Entwicklung hochauflösender Scheinwerfer

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Paderborn. Das Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn, die HELLA KG, das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM sowie die TU Dortmund haben ihr gemeinsames Projekt „Smart-Headlamp-Technology“ (SHT) erfolgreich abgeschlossen. Unter dem Namen „Hyperion“ entwickelten die Forscher eine Entwicklungsumgebung für den Test moderner Scheinwerfersysteme. Das Projekt wurde mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung NRW (EFRE.NRW) gefördert.

Udo Nolte vom Fraunhofer IEM simuliert die Bewegungen der Scheinwerfer auf der Hexapod-Bewegungsplattform. Foto: Fraunhofer IEM

Udo Nolte vom Fraunhofer IEM simuliert die Bewegungen der Scheinwerfer auf der Hexapod-Bewegungsplattform. Foto: Fraunhofer IEM

Wissenschaftler aus dem Bereich „Regelungstechnik und Mechatronik“ des Heinz Nixdorf Instituts erforschten in dem Projekt die simulative Erprobung hochauflösender Scheinwerfer. Auf diese Weise soll die virtuelle Entwicklung dieser neuartigen Scheinwerfersysteme effizienter werden. Das Fahrzeug samt Scheinwerfersystem wird dazu virtualisiert und in der Nachtfahrtsimulation „Hyperion“ eingebunden. Diese ist in der Lage, die Lichtausbreitung der neuen Technologie auf aktuell technisch möglichem Niveau nachzubilden. Zur maximalen Testabsicherung erlaubt Hyperion die Hardware-in-the-Loop-Einbindung des Scheinwerfersteuergeräts, das in diesem Setup durch virtuelle Sensoren mit Fahrzeug- und Umfelddaten versorgt wird. Außerdem ist die Überführung realer Messfahrten in die Simulation unter Erhaltung der Fahrzeugtrajektorie möglich. 

Durch die von den Forschern entwickelte Simulation ist es möglich, virtuelle Testszenarien schnell und flexibel zu generieren und echte Versuchsfahrten realitätsnah zu reproduzieren. Dynamische Tests waren bisher nur mit realen Probefahrten möglich. Mithilfe der neuartigen Simulation können individuelle Teststrecken definiert und in die Umgebung importiert werden. Auch Fremdverkehr kann eingebunden werden. Das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer kann dabei frei vorgegeben werden. Neben klassischen Nachtfahrten können auch die Einflüsse von Regen oder Nebel erprobt werden. Um die Entwicklung weiter voran zu bringen, entwickelten die Wissenschaftler verschiedene Mittel, um das Scheinwerferlicht zu bewerten. Dazu zählt z. B. die Visualisierung der Lichtstärke. Auch die Vorgaben des Steuergeräts können veranschaulicht werden. 

Getestet wurde das neue System am Fahrsimulator des Heinz Nixdorf Instituts unter Verwendung eines Scheinwerfersystems der HELLA KG. Dabei konnten die Wissenschaftler Funktionalität und Echtzeitfähigkeit erfolgreich nachweisen. Validiert wurden die Ergebnisse in einer Probandenstudie durch die HELLA KG. Reale Nachtfahrten ersetzt auch dieser neuartige Ansatz nicht vollständig, ihr Umfang jedoch kann erheblich reduziert werden. Zusätzlich können die Scheinwerfer deutlich früher im Entwicklungsprozess getestet werden. Das spart Zeit sowie Kosten und bringt dabei mehr Sicherheit.

Das Testsystem wird durch eine am Fraunhofer IEM entwickelte Bewegungsplattform vervollständigt: ein elektromechanischer Hexapod bewegt die in der Simulation eingebundenen, realen Scheinwerfer entsprechend ihrer simulierten Bewegung. Auf diese Weise lässt sich die Ausleuchtung der Fahrbahn zusätzlich subjektiv beurteilen, z. B. im 140 Meter langen Lichtkanal der HELLA KG. Das Fraunhofer IEM konzipierte außerdem ein Condition Monitoring für die Scheinwerfer, das den Ausfall einzelner LEDs detektiert. Es soll in Zukunft zur Entwicklung von Self-Healing-Strategien für den Scheinwerfer weiterverwendet werden. 

 

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Software-Sicherheit selbst in die Hand nehmen

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Neue Ausgründung vom Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und Fraunhofer IEM

Eine moderne Software besteht inzwischen zu über 90% aus Drittanbietercode, zumeist aus Open-Source. Das Unternehmen CodeShield unterstützt Softwarehersteller dabei, die externen Softwareentwicklungen auf Sicherheitsrisiken zu durchleuchten und sicher in die eigene Software anzubinden. CodeShield, ein Spin-off des Heinz Nixdorf Instituts der Universität Paderborn und des Fraunhofer IEM, wurde am 23. April gegründet. 

Das Gründungsteam von CodeShield: Dr. Johannes Späth, Prof. Eric Bodden, Andreas Dann und Manuel Benz bringen die Ergebnisse ihre IT-Security-Forschung am Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und am Fraunhofer IEM in die Praxis.Foto: Fraunhofer IEM

Das Gründungsteam von CodeShield: Dr. Johannes Späth, Prof. Eric Bodden, Andreas Dann und Manuel Benz bringen die Ergebnisse ihre IT-Security-Forschung am Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und am Fraunhofer IEM in die Praxis.Foto: Fraunhofer IEM

Einen Großteil ihrer Software beziehen Unternehmen heute „Open Source“: Sie verwenden den frei zugänglichen Quellcode einer gängigen Software und passen den Programmcode ihren eigenen Bedürfnissen an. Open-Source-Programme enthalten aber oft Schwachstellen, die sich Hacker schnell zunutze machen können. Mit dem Softwarewerkzeug CodeShield erkennen Unternehmen diese Schwachstellen und ermitteln wirksame Schutzmaßnahmen und Updates. „Codeshield ermöglicht es Unternehmen, weiterhin stets aktuelle Open-Source-Programme sicher einzusetzen. Es unterstützt sie dabei, bekannte und unbekannte Sicherheitslücken in Open-Source und Drittanbietercode aufzudecken und zu beheben“, erläutert Prof. Dr. Eric Bodden, der am Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und am Fraunhofer IEM in den Bereichen Softwaretechnik und IT-Sicherheit forscht und das Unternehmen CodeShield mit aufbaut.

Die CodeShield GmbH ist eine Ausgründung des Heinz Nixdorf Instituts der Universität Paderborn und des Fraunhofer-Instituts für Entwurfstechnik Mechatronik IEM. Neben Prof.  Dr. Eric Bodden gehören drei wissenschaftliche Mitarbeiter, Andreas Dann, Manuel Benz und Dr. Johannes Späth, zum Gründungsteam. „Nach unserer wissenschaftlichen Arbeit reizten uns neue Herausforderungen. Mit der Gründung von CodeShield bauen wir nicht nur unser eigenes Unternehmen auf. Wir haben auch die Möglichkeit, unsere Forschung ganz nah an der Praxis anzuwenden und zusammen mit der Industrie weiterzuentwickeln“, erklärt Andreas Dann, Geschäftsführer von CodeShield, die Motivation für die Gründung, die im Programm „START-UP transfer.NRW“ des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert wurde. Besonders mit Softwareherstellern etwa aus den Bereichen Versicherungen, Finanzen und Verkehr, arbeitet das junge Unternehmen schon erfolgreich zusammen.

Gründung geht langjährige Forschung voraus

Grundlage des Softwarewerkzeugs CodeShield sind effiziente und präzise Algorithmen, die Softwareentwicklerinnen und Softwareentwicklern helfen, Fehler in ihrem Programmcode frühzeitig aufzudecken. Die Technologie ist das Ergebnis einer langjähren gemeinsamen Entwicklungsphase zwischen dem Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und dem Fraunhofer IEM, die zum Beispiel mit dem Deutschen IT-Sicherheitspreis 2016 und jüngst mit dem Ernst Denert Software-Engineering-Preis 2019 ausgezeichnet wurde. Die Zusammenarbeit im Forschungsfeld Security by Design wird auch künftig fortgesetzt, um neueste Technologien und Forschungsergebnisse in die unternehmerische Praxis zu bringen. „Wir haben das Thema Codeanalyse am Heinz Nixdorf Institut und am Fraunhofer IEM aufgebaut. Industriepartner fragen aber, wer die Analysewerkzeuge in einigen Jahren weiter warten wird. Ich bin froh, dass durch die vielversprechende Kooperation zwischen den Forschungspartnern und ihrem Spin-off die Technologie auch langfristig eine hervorragende Entwicklungsperspektive hat“, so Bodden.

Video zum Werkzeug CodeShield: https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6651800864686120960

Website von CodeShield: https://codeshield.de/

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Intelligente Umformprozesse

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Neues Verfahren für hochoptimierte, fälschungssichere Stahlbauteile

Foto (Fraunhofer IEM): Arbeiten an einem intelligenten Drückwalzprozess: V. l. Julian Rozo Vasquez (WPT, Technische Universität Dortmund), Bahman Arian (LUF, Universität Paderborn) und Markus Riepold (Fraunhofer IEM) vor dem Umform-Prüfstand der Universität Paderborn. Foto: Uni Paderborn

Foto (Fraunhofer IEM): Arbeiten an einem intelligenten Drückwalzprozess: V. l. Julian Rozo Vasquez (WPT, Technische Universität Dortmund), Bahman Arian (LUF, Universität Paderborn) und Markus Riepold (Fraunhofer IEM) vor dem Umform-Prüfstand der Universität Paderborn. Foto: Uni Paderborn

Paderborn. Die Universität Paderborn, die Technische Universität Dortmund und das Fraunhofer Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM arbeiten seit Februar in einem neuen Forschungsprojekt daran, durch Umformprozesse nicht nur die äußere Form von Stahl zu verändern, sondern auch gezielt die Eigenschaften anzupassen. Dieses Verfahren ermöglicht künftig eine effizientere, ressourcenschonende Herstellung optimierter, fälschungssicherer Stahlbauteile. Das Projekt „Eigenschaftsbasierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit circa 450.000 Euro für zunächst zwei Jahre gefördert und gehört zum Schwerpunktprogramm „Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“ der DFG. Sie fördert hier insgesamt 11 Forschungsverbünde, mit dem Ziel, die wissenschaftlichen Grundlagen der prozessintegrierten Eigenschaftsregelung von Umformprozessen zu erforschen und neue Ansätze der Eigenschaftsregelung zu erproben und zu validieren.

Ob Haushalt, Infrastruktur oder Industrie: Stahl ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Moderne Stahlwerkstoffe ermöglichen erst in Verbindung mit fortschrittlichen Fertigungstechnologien die Herstellung von vielen Hochleistungsprodukten. Ein typisches Beispiel ist der Einsatz des Drückwalzens für die Herstellung von Bauteilen aus Edelstählen für Zentrifugen- oder Strahltriebwerke. Kommt hier ein spezieller Stahl, ein sogenannter metastabiler austenitischer Stahl, zum Einsatz, lässt sich nicht nur gezielt die äußere Form, sondern auch die Eigenschaft des Metalls durch Phasenumwandlung beeinflussen.

Die Wissenschaftler der Universität Paderborn, der Technischen Universität Dortmund und des Fraunhofer IEM arbeiten an einem intelligenten Drückwalzprozess, mit dem Hersteller gezielt die Eigenschaften ihrer künftigen Bauteile sehr fein ortsaufgelöst einstellen und dadurch wertvolle Zusatzfunktionen integrieren können. Dies kann z. B. für die Überwachung von Bauteilzuständen und Prozessen oder einer eindeutigen und manipulationssicheren Kennzeichnung von Bauteilen genutzt werden.

Vorteile für den Herstellungsprozess

• Ressourcenschonend: Umformprozesse fertigen Teile ohne den Abtrag wertvollen Materials, wie dies z. B. beim Fräsen geschieht. Weiterhin ermöglicht es der intelligente oder geregelte Drückwalzprozess, sehr definiert und reproduzierbar auf physikalische beziehungsweise mechanische Eigenschaften wie z. B. die Festigkeit oder Härte des Stahls Einfluss zu nehmen. Neben einer deutlichen Verbesserung der Funktionalität können Hersteller Material einsparen bzw. gezielter einsetzen.

• Kostengünstig: Eine vergleichbare Funktionalität ist bisher – wenn überhaupt – durch aufwendige und teure Nacharbeit beziehungsweise den Einsatz zusätzlicher Bauteile möglich. Die Fertigung innerhalb eines Regelkreises ermöglicht es auch, die Bauteilqualität zu verbessern und Ausschuss zu reduzieren.

Vorteile für das fertige Stahlbauteil 

• Intelligente, fälschungssichere Stahlbauteile: Das intelligente Drückwalzen erschließt spezielle physikalische Eigenschaften der metastabilen austenitischen Stähle für eine Vielzahl von Anwendungen. So kann beispielsweise ein magnetischer Barcode in das Stahlbauteil integriert werden. Dieser äußerlich unsichtbare, eindeutig identifizierbare Code ermöglicht es, fälschungssichere Produkte herzustellen.

Die Forschungspartner: Für das Vorhaben bündeln die Partner verschiedene Kompetenzen. Der Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik (LUF) der Universität Paderborn besitzt umfangreiche Erfahrungen im Hinblick auf die erfolgreiche Auslegung von Drückverfahren. Diese nutzt er für die Erarbeitung der verfahrensspezifischen Grundlagen, die rechnerische Beschreibung und die umformtechnische Bewertung des intelligenten Drückwalzens. Das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT) der Technischen Universität Dortmund bringt Expertise im Bereich der Charakterisierung der Mikrostrukturen und verformungsinduzierten Phasenumwandlungen sowie der Eigenschaften von Werkstoffen und Bauteilen unter betriebsrelevanten Beanspruchungen im Sinne von Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit auf der Basis eines Prozess-Struktur-Eigenschaft-Schädigung-Verständnisses ein. Der Forschungsbereich „Scientific Automation“ des Fraunhofer IEM aus Paderborn liefert Knowhow aus der Regelungstechnik und Industrieautomatisierung. Seine Aufgabe ist es auch, als Bindeglied zwischen Prozess- und Mess-/Werkstofftechnik zu arbeiten und den späteren intelligenten Drückwalzprozess zu modellieren, Sensorik und Aktorik einzubinden und auf einer Industriesteuerung zu realisieren.

Zum LUF der Universität Paderborn: Der Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik (LUF) arbeitet intensiv an einer Weiterentwicklung der Produktionstechnik und hier insbesondere der Umformtechnik. Dabei konzentrieren sich die Forschungstätigkeiten auf die Untersuchung und Auslegung von Prozessen, Werkzeugen und Maschinen zur flexiblen und effizienten Fertigung von Bauteilen aus Blechen und Profilen.

Zum WPT der Technischen Universität Dortmund: Das Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT) liefert mit modernen Mess- und Prüfverfahren sowie optimierten Analyse- und Auswertetechniken die Datenbasis für die Konstruktion und Fertigung sowie für die virtuelle Entwicklung betriebssicherer Hochleistungsprodukte für unterschiedlichste wirtschaftliche Branchen. Neben der beanspruchungsgerechten Qualifizierung der Werkstoffe und Optimierung industrieller Fertigungsprozesse gewinnen Maßnahmen des Structural Health Monitorings zur kontinuierlichen Überwachung der strukturellen Integrität hochbeanspruchter Bauteilsysteme genauso an Bedeutung wie Berechnungsansätze zur möglichst präzisen Bestimmung der Leistungsfähigkeit und (Rest-) Lebensdauer.

Zum Fraunhofer IEM: Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM bietet am Standort Paderborn Expertise für intelligente Mechatronik im Kontext Industrie 4.0. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Maschinenbau, Softwaretechnik und Elektrotechnik arbeiten fachübergreifend zusammen und erforschen innovative Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung von intelligenten Produkten, Produktionssystemen und Dienstleistungen.

  • Weitere Informationen zum DFG-Schwerpunktprogramm „Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse“: www.spp2183.de
  • Weitere Informationen zum WPT der Technischen Universität Dortmund: www.wpt-info.de

Navigieren über Licht

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In einem BMBF-Verbundprojekt haben OSRAM, Götting, KEB Automation und das Fraunhofer IEM erforscht, welche Möglichkeiten die lichtbasierte Ortung insbesondere für den Einsatz in der Industrie hat. Beim Projektabschluss zogen sie ein vielversprechendes Fazit: Navigieren über Licht ist praktisch, flexibel und zuverlässig – und birgt großes Potenzial für die Industrie 4.0.

Die Navigation des Transportsystems erfolgt über die Deckenbeleuchtung. Dr. Alexandre Bousaid, Bianca Miene (beide OSRAM) und Tommy Falkowski (Fraunhofer IEM) diskutieren die Technologie. Foto: Fraunhofer IEM

Die Navigation des Transportsystems erfolgt über die Deckenbeleuchtung. Dr. Alexandre Bousaid, Bianca Miene (beide OSRAM) und Tommy Falkowski (Fraunhofer IEM) diskutieren die Technologie. Foto: Fraunhofer IEM

Ergebnis der dreijährigen Forschungskooperation ist ein Ortungssystem, das fahrerlose Transportfahrzeuge über Licht durch eine Logistik- oder Produktionshalle navigiert. Die Ortung erfolgt über an der Hallendecke montierte LED-Leuchten, die jeweils eine eindeutige Kennung über moduliertes, also speziell pulsierendes Licht aussenden. Für das menschliche Auge ist diese Modulation komplett unsichtbar, es ändert sich somit nichts an der Beleuchtungssituation. „Mittels lichtbasierter Ortung kann eine aufwandsarme und flexible Navigation für autonome Fahrzeuge realisiert werden. Wenn wir sie künftig an die bestehende LED-Deckenbeleuchtung koppeln, könnte die Technologie ein wesentlicher Treiber für die Industrie 4.0 sein“, erläutert Christian Fechtelpeter, Wissenschaftler am Fraunhofer IEM die Vorteile der Lösung.

Exemplarisch umgesetzt wurde die Navigation im modularen Transportsystem KATE (Kleine autonome Transporteinheit) der Firma Götting. Während die Standardversion des Fahrzeugs über auf dem Boden aufgebrachte optische Leitlinien und Transponder geleitet wird, kann die Spurführung jetzt über das neue System erfolgen. OSRAM modifizierte Standard-Industrie-LED-Leuchten und entwickelte eine Kamerasensorik, um das modulierte Licht zu empfangen.  Eine von Götting entwickelte Auswerteeinheit im Fahrzeug verarbeitet die Kamera- sowie weitere Sensordaten und ermöglicht somit die Navigation über ein Bedieninterface. Die interdisziplinäre Entwicklung des Gesamtsystems koordinierte das Fraunhofer IEM mit Methoden des Systems Engineering. Erfolgsfaktoren waren vor allem die modellbasierte Spezifikation der Gesamtarchitektur sowie die Testfallplanung.

Die Umsetzung im Testfeld der Elektronikfertigung bei der KEB Automation zeigt: Die lichtbasierte Ortung böte bei Marktreife Vorteile gegenüber anderen Navigationstechnologien. Unternehmen könnten mit wenig Aufwand ihre bestehende Licht-Infrastruktur nutzen. Da Hindernisse auf dem Hallenboden die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger nicht unterbrechen, könnte die Navigation weitestgehend störungsfrei erfolgen. Die Route der fahrerlosen Transportsysteme könnte flexibel umprogrammiert werden. So könnten Prozesse verschlankt und Arbeitsabläufe erleichtert werden. 

Das Projekt LiONS (Lichtsensorbasierte Ortungs- und Navigationsdienste für autonome Systeme) wurde von Oktober 2015 bis Dezember 2018 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Bekanntmachung zur Förderung von „Sensorbasierten Elektroniksystemen für Anwendungen für Industrie 4.0 (SElekt I4.0)“ gefördert.

Die Projektpartner

  • OSRAM entwickelte sowohl die modifizierten LED-Leuchten als auch die entsprechende Sensorik für das Transportfahrzeug.
  • Die Götting KG entwickelt im Projekt ein spezielles Auswertemodul für sein fahrerloses Transportsystem KATE.
  • KEB ermöglichte als Anwendungspartner die exemplarische Anwendung in der eigenen Produktion und damit die Validierung im realen Einsatz.
  • Das Fraunhofer IEM verantwortete die Gesamtsystemkonzipierung sowie die Testfallplanung und koordiniert das Gesamtprojekt. Im Sinne des Model-based Systems Engineering wurde das System der lichtbasierten Ortung ganzheitlich und modellgestützt konzipiert, wobei von Beginn an alle notwendigen Fachbereiche miteinbezogen wurden.

Weitere Informationen

  • Link zur Projekt-Website: www.lions-lbs.de 
  • Link zum Demo-Video: https://youtu.be/JEUxrW2au_0 

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TÜV-geprüfte IT-Sicherheit

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Fraunhofer IEM unterstützt Phoenix Contact bei sicherer Entwicklung von Industriesteuerungen

Paderborn. Die Industrie 4.0 vernetzt Steuerungen von Maschinen und Anlagen über das Internet. Das schafft viele Möglichkeiten, stellt aber auch hohe Anforderungen an die Sicherheit der Industriesteuerungen. Phoenix Contact gestaltet mit dem Fraunhofer IEM einen Entwicklungsprozess, der die IT-Sicherheit von Beginn an berücksichtigt. Dafür wurde das Unternehmen vom TÜV Süd nach der IT-Sicherheitsnorm IEC 62443-4-1 zertifiziert.

„Die Zertifizierung bestätigt, dass wir Industriesteuerungen auf höchstem Niveau der IT-Sicherheit entwickeln. So ermöglichen wir eine Vernetzung der Industrie, die Angriffen oder teuren Ausfallzeiten vorbeugt“, so Boris Waldeck, Senior Project Manager Phoenix Contact. Mit dem Fraunhofer IEM hat das Automatisierungsunternehmen in einem umfangreichen Projekt neue Methoden in seine Entwicklungsprozesse eingeführt. Im Fokus stand dabei die IT-Sicherheitsnorm IEC 62443-4-1 (Anforderungen an den Lebenszyklus für eine sichere Produktentwicklung), für die Phoenix Contact nun als eines der ersten Unternehmen seiner Branche ein Zertifikat besitzt.

Die modellbasierte Methode STRIDE eignet sich besonders gut für eine fachübergreifende Bedrohungsanalyse in der Entwicklung softwareintensiver Systeme. © Fraunhofer IEM

Die modellbasierte Methode STRIDE eignet sich besonders gut für eine fachübergreifende Bedrohungsanalyse in der Entwicklung softwareintensiver Systeme. © Fraunhofer IEM

Lösungsansatz: Bedrohungsanalyse

Ziel der Norm ist ein einheitlicher IT-Sicherheitsstandard für die Automatisierung. Der Weg dahin sieht bei jedem Unternehmen unterschiedlich aus – eine Herausforderung, vor der auch Phoenix Contact stand. „Die fachliche Expertise und die strukturierte methodische Herangehensweise des Fraunhofer IEM hat uns bei der Ergänzung unseres Entwicklungsprozesses unterstützt“, so Boris Waldeck. Phoenix Contact entschied, bei zwei wesentlichen Anforderungen der IEC 62443-4-1, der Bedrohungs- und der dazugehörigen Risikoanalyse, mit dem Fraunhofer IEM zusammenzuarbeiten, da sie ein elementarer Baustein für die sichere Entwicklung der Steuerungen sind.

Dafür empfahl das Fraunhofer IEM die etablierte, modellbasierte STRIDE- Methode, mit der Entwickler Sicherheitslücken nicht nur erkennen, sondern sie gleichzeitig auch bewerten und Gegenmaßnahmen erarbeiten können. Das Fraunhofer IEM passte die STRIDE-Methode für Bedrohungsanalysen an die Bedürfnisse der Automatisierungstechnik an und entwickelte sie unter Einsatz des Microsoft Threat Modeling Tools methodisch weiter. Die Entwickler von Phoenix Contact verfügen damit über ein maßgeschneidertes Werkzeug, um verschiedene Typen von Bedrohungen zu identifizieren und Schutzmaßnahmen gemäß der Norm auszuwählen.

Zertifikats-Übergabe durch den TÜV Süd an die Phoenix Contact-Geschäftsführung. © Phoenix Contact

Zertifikats-Übergabe durch den TÜV Süd an die Phoenix Contact-Geschäftsführung. © Phoenix Contact

IT-Sicherheit ist immer ein individueller Weg

Die Norm IEC 62443-4-1 (IT-Sicherheit für industrielle Automatisierungssysteme) gilt als international anerkannter Standard für die Prozess- und Automatisierungsindustrie. Aufgrund fehlender Standardisierungsvorgaben greifen heute auch viele Unternehmen anderer Branchen darauf zurück. „Die konkrete Umsetzung im Unternehmen ist jedoch immer von den bestehenden Prozessen abhängig und muss stets mit einer eigens aufgestellten Strategie erfolgen. Hier bietet sich der Ansatz Security-by-Design an. Die für Phoenix Contact entwickelte Bedrohungsanalyse ist da nur ein Baustein. Security-by- Design betrachtet IT-Security systematisch vom ersten Entwicklungsschritt für ein System, über seinen Betrieb bis zu seiner Außerbetriebnahme“, erläutert Prof. Eric Bodden (Direktor Softwaretechnik und IT-Sicherheit am Fraunhofer IEM).

Das Fraunhofer IEM

Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM bietet am Standort Paderborn Expertise für intelligente Mechatronik im Kontext Industrie 4.0. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Maschinenbau, der Softwaretechnik und der Elektrotechnik arbeiten fachübergreifend an der effizienten, sicheren Entwicklung der Produkte, Produktionssysteme und Dienstleistungen von morgen. Kernkompetenzen sind dabei Intelligenz in mechatronischen Systemen, Systems Engineering und Virtual Prototyping. Ein breites Portfolio an Methoden und Werkzeugen für innovatives Engineering, wirksamen Lösungen für IT-Security und umfangreichem Know-How zu digitalen Technologien ermöglicht Unternehmen, die Herausforderungen der Digitalisierung zu meistern.

Heilpraktiker Stiv Dudkin

Fraunhofer IEM stellt Technologie MID auf der FMB vor

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Bad Salzuflen . Ob Smartphone oder Auto – in technischen Systeme stecken viele Funktionen auf möglichst kleinem Bauraum. Die Technologie MID verzichtet auf sperrige Platinen und platziert elektronische Schaltungen direkt auf dreidimensionale Kunststoffbauteile. Das Fraunhofer IEM stellt die platz- und ressourcensparende Technologie vom 7. bis 9. November 2018 auf der FMB – Zuliefermesse Maschinenbau in Bad Salzuflen vor (it’s OWL Gemeinschaftsstand A27, Halle 21) vor.

MID-Labor Fraunhofer IEM

Fraunhofer IEM stellt Technologie MID auf der FMB vor

Die Technologie MID (Molded Interconnect Device) ermöglicht eine direkte Integration von Leiterbahnen auf beliebig geformte Bauteile. Durch den Verzicht auf herkömmliche Platinen erlangen Entwickler und Designer eine hohe Gestaltungsfreiheit und profitieren von geringerem Materialbedarf und leichteren Systemen. Bauteile können vorab per 3D-Druck flexibel und in kleiner Stückzahl gefertigt werden. „Mit der Technologie MID können wir technische Systeme ganz neu denken. Im Wettlauf um die innovativsten Produkte mit gleichzeitig bestem Design ist sie ein wichtiger Baustein“, so Dr.-Ing. Christoph Jürgenhake (Gruppenleiter am Fraunhofer IEM). 

MID schon heute in der Praxis

Auf der FMB-Messe können sich Besucher über verschiedene MID-Herstellungsmethoden für Kleinst- bis Großserienfertigung informieren. Die Fraunhofer-Wissenschaftler erläutern etwa die Laserdirektstrukturierung (LDS). Hierbei entsteht durch Laser-Behandlung und Metallisierung aus einem Kunststoff-Bauteil ein Schaltungsträger. Sie stellen in Anwendungsbeispielen vor, wie MID heute schon in der Praxis genutzt wird. Enormes Potenzial für die Nachrüstung älterer technischer Systeme bietet etwa die nachträgliche Ausstattung mechanischer Bauteile mit Sensoren. In Kombination mit 3D-Druck ist schnelles flexibles Prototyping von Produkten möglich. 

MID-Labor in Paderborn

Das Fraunhofer IEM betreibt am Standort Paderborn ein vollausgestattetes Labor für die Konzeption, Entwicklung und Qualifizierung von MID-Prototypen in Kombination mit 3D-Druck. „Wir legen Wert darauf, die Technologie MID in den übergeordneten Entwicklungsprozess einzuordnen. Dafür arbeiten wir mit Methoden des Systems Engineering, die uns einen ganzheitlichen Blick auf das jeweilige Projekt ermöglichen“, so Thomas Mager (Wissenschaftler am Fraunhofer IEM). Unternehmen haben die Möglichkeit, ihre Ideen und Produktkonzepte mit methodischer Unterstützung der Forscher umzusetzen – von der Designphase über funktionale Prototypen bis hin zur Kleinstserie.

Weitere Informationen

  • In einem Video zeigen wir die Metallisierung von MID-Bauteilen: Hier werden nacheinander Kupfer, Nickel und Gold chemisch auf die Leiterbahnen aufgetragen https://youtu.be/FxGGSgQZf3k  
  • Weitere Informationen zum Thema MID am Fraunhofer IEM finden Sie hier

https://www.iem.fraunhofer.de/de/forschung/leistungsangebot/produktentstehung/IntegriertemechatronischeSystemedurch3D-MID.html 

Zum Fraunhofer IEM

Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM bietet am Standort Paderborn Expertise für intelligente Mechatronik im Kontext Industrie 4.0. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Maschinenbau, Softwaretechnik und Elektrotechnik arbeiten fachübergreifend zusammen und erforschen innovative Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung von intelligenten Produkten, Produktionssystemen und Dienstleistungen. Kernkompetenzen sind dabei Intelligenz in mechatronischen Systemen, Systems Engineering und Virtual Prototyping. Derzeit beschäftigt das Fraunhofer IEM 100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und verfügt in 2018 über ein Forschungsvolumen von etwa 11 Mio. Euro. 

Diese Pressemitteilung finden Sie im Internet https://www.iem.fraunhofer.de/de/presseundnews/presse/design-revolution-fuer-technische-systeme-fraunhofer-iem-stellt-technologie-mid-auf-der-fmb-vor.html 

In seinem MID-Labor bildet das Fraunhofer IEM die gesamte Prozesskette der MID-Herstellung ab (Hier wird ein MID-Bauteil bestückt).
Foto: Fraunhofer IEM

Metallisierung ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von MID: Nacheinander werden Kupfer, Nickel und Gold chemisch auf die Leiterbahnen aufgetragen.
Foto: Fraunhofer IEM

Heilpraktiker Stiv Dudkin

 

Fraunhofer IEM erhöht Stellenwert des Forschungsstandorts Paderborn

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Eröffnen das erste Fraunhofer-Institut in OWL: Prof. Ansgar Trächtler (Leiter Fraunhofer IEM), Svenja Schulze (NRW-Wissenschaftsministerin), Dr. Raoul Klingner (Direktor Forschung der Fraunhofer-Gesellschaft), Prof. Eric Bodden (Direktor Softwaretechnik Fraunhofer IEM), Peter Bankmann (NRW-Wissenschaftsministerium), Dr. Eduard Sailer (Kuratorium Fraunhofer IEM)

Eröffnen das erste Fraunhofer-Institut in OWL: Prof. Ansgar Trächtler (Leiter Fraunhofer IEM), Svenja Schulze (NRW-Wissenschaftsministerin), Dr. Raoul Klingner (Direktor Forschung der Fraunhofer-Gesellschaft), Prof. Eric Bodden (Direktor Softwaretechnik Fraunhofer IEM), Peter Bankmann (NRW-Wissenschaftsministerium), Dr. Eduard Sailer (Kuratorium Fraunhofer IEM)

Paderborn. Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) in Paderborn ist das erste Institut der Fraunhofer-Gesellschaft in Ostwestfalen-Lippe und das 14. in Nordrhein-Westfalen. NRW-Wissenschaftsministerin Svenja Schulze und der Direktor Forschung der Fraunhofer-Gesellschaft, Dr. Raoul Klingner, betonten beim Festakt anlässlich der Eröffnung die Bedeutung von Industrie und von Netzwerken für die Region sowie den Stellenwert des Forschungsstandorts Paderborn.

„Hier am Fraunhofer IEM wird Zukunft konkret gestaltet. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung intelligenter Produkte, Produktionssysteme und Dienstleistungen. Alle Akteure ziehen hier in OWL an einem Strang – das kann beispielhaft sein für andere Regionen und ist eine Bereicherung für unser Land“, sagte Wissenschaftsministerin Svenja Schulze.

Als Projektgruppe des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen war das Fraunhofer IEM im Jahr 2011 gestartet. Das Land NRW hat diese Kooperation mit einer Anschubfinanzierung von 8,3 Millionen Euro unterstützt und freut sich nun über das erste neugegründete Fraunhofer-Institut in NRW seit über 20 Jahren.

Forschungsschwerpunkt: Industrie 4.0 und Digitalisierung

Die Fraunhofer-Gesellschaft gründet in Paderborn ihr 69. Institut mit dem Schwerpunkt intelligente Mechatronik im Kontext der Digitalisierung. Die Wissenschaftler arbeiten daran, wie technische Systeme auch in Zukunft effizient und vorausschauend entwickelt werden können.

„Der interdisziplinäre Entwicklungsansatz des Fraunhofer IEM mit dem Schwerpunkt Mechatronik ist ein zukunftsweisender Beitrag für die Region und den Maschinenbaustandort Deutschland. Damit steht das Fraunhofer IEM nicht nur exemplarisch für das Selbstverständnis der Fraunhofer-Gesellschaft, das stets auf die Anwendbarkeit von Wissenschaft zielt, sondern ist auch ein wichtiger Baustein für unsere Kompetenzen im Bereich Industrie 4.0“, so Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

Fraunhofer für OWL – aus OWL

Die Initiative für ein Fraunhofer-Institut in der Region Ostwestfalen-Lippe geht auf das Engagement der hiesigen Industrie zurück. „Das Fraunhofer IEM ist ein ostwestfälisches Erfolgsprodukt. Wir Unternehmer sind stolz auf die Entwicklung des Paderborner Instituts, mit dem wir bereits seit Jahren eng zusammenarbeiten“, so Dr. Eduard Sailer, der als vormaliger Miele-Geschäftsführer gemeinsam mit 17 regionalen Unternehmen die Einrichtung des Fraunhofer IEM vorantrieb.

Prof. Dr. Ansgar Trächtler, Institutsleiter des Fraunhofer IEM betonte, wie wichtig der starke Rückhalt der Partner aus der Region für die Entwicklung der ehemaligen Fraunhofer-Projektgruppe gewesen sei. „Dem Industriekreis unter der Führung von Dr. Eduard Sailer, dem Netzwerk OWL Maschinenbau und der Universität Paderborn mit ihrem Heinz Nixdorf Institut danken wir besonders. Die Zusammenarbeit mit allen Partnern hat sich – insbesondere im Spitzencluster it’s OWL – in den letzten Jahren deutlich verstärkt. Das Fraunhofer IEM ist nachhaltig etabliert.“

Das Fraunhofer IEM im Überblick

Nach dem Start als Projektgruppe des Fraunhofer IPT in Aachen 2011 wurde das Fraunhofer IEM 2016 als eigenständige Einrichtung in die Bund-Länder-Förderung der Fraunhofer-Gesellschaft aufgenommen. Seit dem 1. Januar 2017 hat das Fraunhofer IEM nun auch offiziellen Institutsstatus und ist damit das erste eigenständige außeruniversitäre Forschungsinstitut der Region OWL.

Für den Sommer 2017 ist der Erwerb des bisherigen Standorts Zukunftsmeile 1 und ein Ausbau der Forschungsinfrastruktur geplant. Hierfür werden der Bund und das Land NRW weitere Mittel zur Verfügung stellen. Das Fraunhofer IEM beschäftigt derzeit 95 festangestellte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und verfügt im Jahr 2017 über einen Gesamthaushalt von rund 11 Millionen Euro.

Fraunhofer IEM in Paderborn ist ab Januar Institut

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mitarbeiter_fraunhoferiemPaderborn.Wie können technische Systeme in Zukunft effizient und sicher entwickelt werden? Unter dieser Leitfrage arbeitet die Fraun- hofer-Einrichtung für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, die ab 2017 jüngstes Institut der Fraunhofer-Gesellschaft wird.

Am 14. November 2016 beschloss der Vorstand der Fraunhofer-Gesellschaft, dass die seit 2016 eigenständige Fraunhofer-Einrichtung IEM ab dem 1. Ja- nuar 2017 zum Institut wird. Das Fraunhofer IEM fügt sich damit als jüngstes Mitglied in die Riege der dann insgesamt 69 Institute der Fraunhofer-Gesell- schaft ein. »Die sehr gute Auftragslage, die konsequente positive Entwick- lung und die wachsende regionale Bedeutung der 2011 als Projektgruppe gestarteten Einrichtung haben uns überzeugt«, so Prof. Dr. Reimund Neuge- bauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

Ein weiterer Grund für den Instituts-Status ab 2017 ist die rasant steigende Mitarbeiterzahl des Fraunhofer IEM. »Wir haben in den letzten Monaten noch einmal deutlich gemacht, dass unsere Forschung in der regionalen und über- regionalen Unternehmenslandschaft gefragt ist. Wir schaffen sichere Arbeits- plätze für Wissenschaftler und Verwaltung am Standort Paderborn«, sagt Prof. Dr. Ansgar Trächtler, Leiter des Fraunhofer IEM.

Forschung für die Industrie: IT-Sicherheit als neuer Schwerpunkt

Forschungsschwerpunkt der Fraunhofer-Wissenschaftler in Paderborn ist die Entwicklung von intelligenten Produkten, Produktionssystemen und Dienst- leistungen für Industrie 4.0. Dafür arbeiten Maschinenbauer, Softwaretech- niker und Elektrotechniker fachübergreifend zusammen und pflegen einen ganzheitlichen Entwicklungsansatz, der sich »Advanced Systems Enginee- ring« nennt. Besonders für die oft mittelständischen Unternehmen der Re- gion OWL bietet die Zusammenarbeit mit den Fraunhofer-Wissenschaftlern einen großen Mehrwert.

Auch der Aspekt Sicherheit wird im Zuge der Digitalisierung immer bedeu- tender. »Im Zentrum der Industrie 4.0-Vision steht die Kommunikation zwi- schen Menschen, Maschinen und Produkten. Wir entwickeln gemeinsam mit Unternehmen Lösungen, um diese Kommunikation auch in Zukunft sicher zu.gestalten«, so Prof. Dr. Eric Bodden, Direktor und Leiter der Abteilung Soft- waretechnik am Fraunhofer IEM. Den Schwerpunkt IT-Sicherheit will das Insti- tut in den kommenden Jahren weiter verstärken.

Erfolgsrezept für vorbildliche Entwicklung

Die Geschichte des Fraunhofer IEM begann 2011 als Projektgruppe des Fraun- hofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT (Aachen) und in enger Koope- ration mit dem grundlagenorientierten Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn. Von Beginn an arbeiteten die Wissenschaftler in Projekten mit der Industrie zusammen und orientierten ihre Forschung an deren Fragestellun- gen und Bedarfen. Dazu erhielten sie eine Anschubfinanzierung vom Land Nordrhein-Westfalen.

Am 13. November 2015 beschloss der Bund-Länder-Ausschuss der Fraun- hofer-Gesellschaft die dauerhafte Einrichtung, die Aufnahme in die Bund- Länder-Finanzierung und die rechtliche Eigenständigkeit ab 2016. Mit dem Beschluss des Fraunhofer-Vorstands vom 14. November 2016 gibt es zum 1. Januar 2017 dann ganz offiziell das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM in Paderborn. Das Fraunhofer IEM beschäftigt aktuell 94 festangestellte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie zahlreiche Studie- rende an der Zukunftsmeile 1 in Paderborn.

Fraunhofer IEM feiert Eigenständigkeit mit Partnern aus Industrie und Forschung

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20160205_Foto_JahresauftaktPaderborn. Das Paderborner Fraunhofer IEM feierte am 5. Februar seine Eigenständigkeit und nahm dies zum Anlass, langjährige Projektpartner aus der Industrie und Forschung einzuladen. Das Fraunhofer IEM ist seit dem 1. Januar 2016 die erste eigenständige Fraunhofer-Einrichtung in Ostwestfalen-Lippe.

Nahezu 80 Partner sind der Einladung von Prof. Dr.-Ing. Ansgar Trächtler, Leiter des Fraunhofer IEM, gefolgt: „Das spricht für die gute Zusammenarbeit der letzten Jahre. Gezielt sprechen wir gerade die kleinen und mittleren Unternehmen in OWL an. Ihnen können wir konkrete Angebote machen und sind so erster Ansprechpartner für den Mittelstand“, freut sich Prof. Dr.- Ing. Ansgar Trächtler über die rege Teilnahme. Innerhalb der letzten fünf Jahre hat sich das Fraunhofer IEM besonders bei regionalen Unternehmen als Forschungs- und Entwicklungspartner etabliert. Die Forschungsschwerpunkte der Arbeiten am IEM liegen bei innovativen Technologien im Kontext Industrie 4.0 sowie Methoden und Werkzeuge für die kosteneffiziente Entwicklung von komplexen Systemen.

Einblick in Projektarbeiten

Neben Fachvorträgen zu „Im Lichte des Wandels – Wie Lichttechnik derzeit neu erfunden wird“ von Dr. Christoph Peitz der Firma Osram und „Industrie 4.0 – Herausforderungen und Praxisbeispiele“ durch Ulrich Ahle von ATOS bot die Veranstaltung reichlich Gelegenheit für den fachlichen und kollegialen Austausch. Im Rahmen eines spannenden Institutsrundgangs gaben Wissenschaftler des Fraunhofer IEM den 80 Industrievertretern Einblicke in aktuelle Forschungsarbeiten und was es seit seiner Gründung auszeichnet: die enge Kooperation zwischen Industrie und Forschung von den Grundlagen bis zur Anwendung. „Wir sind sehr interdisziplinär aufgestellt und bündeln unsere Kompetenzen in den Bereichen Regelungstechnik, Softwareentwicklung und Produktentstehung. Dadurch können wir Unternehmen ganzheitliche Angebote für die Entwicklung technischer Systeme von morgen machen“, erklärt Dr.- Ing. Roman Dumitrescu, Direktor am Fraunhofer IEM und gleichzeitig Geschäftsführer des Spitzenclusters it’s OWL, in dem auch viele Partner des Fraunhofer IEM aktiv sind.

Entwicklung des Fraunhofer IEM

Prof. Dr.-Ing. Ansgar Trächtler ließ die Entwicklung der letzten Jahre von der Projektgruppe bis zur Eigenständigkeit Revue passieren: Gestartet ist die Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik 2011 zunächst als Institutsteil des Aachener Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT mit einer guten Handvoll an Mitarbeitern. Im November 2015 beschloss der Bund-Länder-Ausschuss der Fraunhofer-Gesellschaft die Eigenständigkeit und somit die dauerhafte Einrichtung und die Aufnahme in die Bund-Länder-Finanzierung. Die Eigenständigkeit ist nicht nur ein großer Erfolg für das Paderborner Fraunhofer IEM, sondern auch für die ganze Region OWL. Seit der Gründung ist das Fraunhofer IEM eng mit dem Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn verbunden und arbeitet eng mit dem Spitzencluster it’s OWL zusammen. Heute zählt das IEM mehr als 70 festangestellte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und zahlreiche Studierende.

Fraunhofer IEM: Intelligente Mechatronik für OWL

Seit ihrer Gründung hat die Fraunhofer-Projektgruppe eigenständige Forschungsprofile erarbeitet. Wissenschaftler aus den Bereichen Maschinenbau, Softwaretechnik und Elektrotechnik arbeiten fachübergreifend zusammen. Herausforderung ist die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung von Produkten und Produktionssystemen, sogenannte Intelligente Technische Systeme. Die gemeinsame Frage dabei ist, wie diese komplexen mechatronischen Systeme in Zukunft effizient und vorausschauend entwickelt werden können.

BU: Eine Station des Institutsrundgangs war der Versuchsstand für einen selbstkorrigierenen Stanzbiegeprozess. Vl.n.r.: Dr. Stefan Schwehr (paragon AG), Dr. Eduard Sailer (Miele & Cie. KG), Prof. Dr. Eric Bodden (Universität Paderborn/Fraunhofer IEM), Manuel Gräler (Fraunhofer IEM).