Design

Immersive Technologien verändern die Fertigung grundlegend. VR, AR, MR und XR verbinden physische und digitale Welten zu interaktiven Arbeitsumgebungen. In der Industrie 4.0 ermöglichen sie dadurch einen intuitiveren Zugang zu Planung, Produktion, Instandhaltung oder Qualifizierung. Diese Ausgabe von Industry 4.0 Science zeigt, wie immersive Technologien zu einem zentralen Baustein resilienter, flexibler Produktionssysteme werden.

Digitalisierungsprojekte helfen dem Anwender, komplexe Prozesse einfacher und effizienter darzustellen. Allerdings gibt es viele Hemmnisse, welche die Umsetzung deutlich erschweren. Zurückhaltung bei der Umsetzung ist spürbar. Dies trifft unter anderem Arbeitgeber und Arbeitnehmer, die durch das Warten oder Vermeiden ins ökonomische Abseits geraten können. Diese Beobachtungen lassen sich auf eine übergeordnete wissenschaftliche Leitfrage zurückführen: Welche Barrieren und systemischen Herausforderungen erschweren eine nachhaltige Transformation im Rahmen von Industrie 4.0, insbesondere unter Berücksichtigung menschlicher Arbeit in der Produktionstechnik? Welche Fragen stellen sich die betroffenen Akteure? Das wesentliche Ziel dieser langfristig ausgelegten Forschungsarbeit ist es, diese Fragen dezidiert und im Detail zu konkretisieren, um daraus ein konzeptionelles Fundament zu entwickeln, das Forschung, Lehre und technologische Entwicklung integriert und die Potenziale ...

Im produzierenden Gewerbe gewinnt die Integration digitaler Menschmodelle im Produktentstehungs- und Herstellungsprozess zunehmend an Bedeutung. Besonders in der Montage, die durch einen hohen Anteil manueller Tätigkeiten geprägt ist, ermöglichen Bewegungssimulationen eine realitätsnahe Abbildung menschlicher Arbeit und leisten damit einen wesentlichen Beitrag zur bewegungsökonomischen Bewertung, Prozessabsicherung und Effizienzsteigerung. Der breiten Anwendung in der Produktionsplanung stehen jedoch verschiedene Herausforderungen wie der hohe Initialaufwand zur Erstellung der Humansimulation als auch volatile Planungsbedingungen gegenüber. Dieser Beitrag stellt einen praxisorientierten Lösungsansatz aus der Automobilmontage vor, der eine aufwandsreduzierte Erstellung von Simulationen sowie deren frühzeitige und durchgängige Nutzung im Planungsprozess ermöglicht.

Das Gewindeformen erfordert eine präzise Schmierstoffapplikation, da hohe Flächenpressungen und lokale Temperaturspitzen die Werkzeugbelastung erheblich beeinflussen. Aktuelle Sprüh- und Minimalmengenschmierungssysteme (MMS) weisen trotz etablierter Technik häufig Streuverluste, unzureichende Benetzung und instabile Tropfendynamik auf. Diese wissenschaftliche Betrachtung beinhaltet und untersucht einen integrativen Ansatz zur adaptiven Präzisionsbeölung beim Gewindeformen, der auf Computational Fluid Dynamics (CFD)-basierter Strömungsanalyse, experimenteller Validierung und Künstliche Intelligenz (KI)-gestützten Optimierungsverfahren basiert. Im Fokus stehen Tropfengröße, Strahlgeometrie, Düsenposition und Umgebungsströmung sowie deren Einfluss auf die Benetzungsintensität. Erste simulationsgestützteVoruntersuchungen zeigen das Potenzial einer datenbasierten Optimierung zur Reduktion von Benetzungsdefiziten und zur Auslegung künftiger Regelstrategien für eine ...

Wissen ist eine treibende Kraft der Innovation. Um Wissensbestände zu transferieren, werden vermehrt digitale Wissensplattformen eingesetzt. Die VR China nimmt eine weltweit führende Position im Feld der Digitalisierung ein. Im chinesischen Wissenstransfer- und Innovationssystem kommt digitalen Wissensplattformen eine zentrale Rolle zu. Diese Studie strukturiert theoretische Konzepte des Wissenstransfers und ergänzt diese durch empirische Befunde zur (Weiter-) Entwicklung einschlägiger Wissensplattformen. Untersucht wird der Einfluss spezifischer Gestaltungsmerkmale des Wissenstransfers auf die wahrgenommene Funktionalität und Qualität von digitalen Wissensplattformen. In einer Literaturrecherche werden sieben verdichtete Erfolgskriterien des Wissenstransfers ermittelt. Ferner werden neun führende chinesische Wissensplattformen hinsichtlich ihrer Transferlogik und Funktionsumfänge kategorisiert. Im Rahmen einer Online-Befragung beurteilten Probanden die plattformspezifischen ...

Schwenkbiegen ist ein etabliertes Umformverfahren, bei dem Materialverlust vermieden und Ressourcen effizient genutzt werden. Der Prozess erfordert jedoch aufwändige Optimierungen, die bisher stark vom Fachwissen der Bediener abhängen. Dies führt zu hohem Zeit- und Materialaufwand, da Optimierungsschritte iterativ erfolgen. Angesichts des Fachkräftemangels ist eine technologische Aufrüstung der Anlagen im Sinne von Industrie 4.0 notwendig. Im Rahmen eines Projekts wurden mittels intelligenter Sensorik kritische Einflussfaktoren erfasst, die Korrelationen zwischen Produktfehlern und Anlagenverformungen aufzeigen. Darauf basierend wurde eine Methodik entwickelt, die die Grundlage für eine Inline-Kompensation schafft, bei der die Anlage eigenständig Prozessparameter anpasst, um Produktfehler zu korrigieren und perspektivisch eine fehlerfreie Fertigung ab dem ersten Bauteil zu ermöglichen.

Digitale Zwillinge sind eine Schlüsseltechnologie der vierten industriellen Revolution, die physische Systeme mit ihren digitalen Entsprechungen verbindet, um intelligente, datengesteuerte Umgebungen zu schaffen. Dieser konzeptionell-praxisorientierte Beitrag untersucht, wie die Etablierung eines modernen Architektur-Frameworks für Digitale Zwillinge moderne Tech-Stacks wie IoT, Data Fabric, KI/ML, nahtlose Integration und Sicherheit auf Unternehmensniveau nutzt. Der Beitrag stützt sich auf Literatur führender Akteure in diesem Bereich. Er bietet eine vergleichende Studie verschiedener Anbieter, die den Lösungsstack in der vorgeschlagenen Architektur implementieren.

Im Forschungsprojekt VIRAMM wird ein VR-basiertes Qualifizierungskonzept für die Integration kollaborativer Roboter (Cobots) in montageorientierten U-Zellen entwickelt und prototypisch umgesetzt. Da der Nutzen von Cobots stark von Prozess-, Layout- und Rollenintegration abhängt, adressiert VIRAMM die bislang fehlende konsistente Szenario Gestaltung für Variantenvergleiche mit Key Performance Indicator (KPI) basierter Bewertung.

Mit der zunehmenden Komplexität von Produktions- und Logistiksystemen geraten traditionelle Fabrikplanungsansätze weitgehend an ihre Grenzen. Die digitale Fabrikplanung bietet hier einen vielversprechenden Ansatz, bereits in frühen Planungsphasen fundierte Entscheidungen zu treffen. Insbesondere für Start-ups stellt die optimale Planung einer Produktionsstätte eine Herausforderung dar, da diese oft mit begrenzten finanziellen und infrastrukturellen Ressourcen operieren. Dieser Beitrag präsentiert einen methodischen Ansatz für die digitale Fabrikplanung, bei der die VR-Simulation für die Layoutplanung einer Fabrikhalle eines jungen Unternehmens aus der Solarbranche eingesetzt wird. Der vorgestellte Ansatz zeigt, wie Simulationen zur Gestaltung flexibler Produktionsstrukturen, insbesondere bei Start-ups, beitragen können.

Die zunehmende Automatisierung der Intralogistik erfordert flexible und resiliente Steuerungskonzepte für Autonome Mobile Roboter (AMR). Während zentrale Koordinationsansätze eine stringente Steuerung ermöglichen, stoßen sie hinsichtlich Skalierbarkeit und Robustheit schnell an Grenzen. In diesem Beitrag wird daher ein Regelwerk zur dezentralen Koordination von AMR im Rahmen des Projekts ORPHEUS vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt auf der Überführung bekannter dezentraler Entscheidungsprinzipien in eine für industrielle Materialflussszenarien konsistente Regelstruktur, die sowohl die operative Auftragsvergabe als auch sicherheitsrelevante Konfliktfälle adressiert. ORPHEUS leistet damit insbesondere einen Beitrag zur methodischen Strukturierung, Parametrierbarkeit und praktischen Übertragbarkeit dezentraler Koordinationslogiken.