Smart Factory | 300 m² Forschungs- und Lernfabrik an der TU Graz

In der themenspezifisch einzigartigen Smart Factory der TU Graz können KMU und Großunternehmen mit Blick auf die Industrie 4.0 ab sofort agile und datensichere Fertigungskonzepte erproben – die erste universitäre 5G-Campus-Lösung inklusive.

Industrieroboter verschiedenster Hersteller, modernste Fertigungsmaschinen und Softwarelösungen für eine echte Datendurchgängigkeit zwischen bewusst heterogen gewählten Systemen für den gesamten Produkt-Lebenszyklus: Die Infrastruktur der Forschungs- und Lernfabrik der TU Graz umfasst viele Aspekte, die es für zukunftsweisende digitale Produktionskonzepte und -technologien benötigt. Die angestrebten Forschungsergebnisse in der Smart Factory sind branchenoffen und berücksichtigen insbesondere Klein- und Mittelbetriebe. Doch auch alle anderen interessierten Unternehmen haben die Möglichkeit, in dieser industriellen Umgebung nachhaltig neue und individuelle Lösungen für eine smarte Produktion zu entwickeln und zu testen.

„Die komplette Infrastruktur wurde praktisch neu entwickelt, nur sehr wenig wurde aus dem Katalog gekauft“
– Rudolf Pichler, Leiter der „smartfactory@tugraz“

Er hat das Projekt gemeinsam mit dem Vorstand des Instituts für Fertigungstechnik der TU Graz, Franz Haas, verantwortet und vorangetrieben. Mit April 2021 kann die nahezu vierjährige Aufbauphase beendet und der Vollbetrieb gestartet werden, manche Forschungsarbeiten in der Pilotfabrik liefen freilich schon wesentlich früher an.

Unterstützung durch heimische Politik, Wirtschaft und Industrie

Die Finanzierung in der Höhe von 4 Millionen Euro wurde aus Mitteln des BMK, der Wirtschaftskammer Steiermark, des Landes Steiermark und der Stadt Graz bestritten. Auch zahlreiche Industrieunternehmen unterstützten das Vorhaben finanziell und mit Personalstunden-Leistungen. Unter den zwanzig Projektpartnern, die in den Aufbau involviert waren, finden sich große heimische Key Player.

• Anton Paar GmbH
• AUVA
• AVL List GmbH
• B&R Industrial Automation GmbH
• DMG MORI Austria GmbH
• FESTO GmbH
• GGW Gruber & Co GmbH
• incubed IT GmbH
• Infineon Technologies Austria AG
• Know Center GmbH
• Land Steiermark
• Magenta Telekom (T-Mobile Austria GmbH)
• Magna Powertrain GmbH
• Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG
• NXP Semiconductors Austria GmbH
• proALPHA Software Austria GmbH
• Siemens Aktiengesellschaft Österreich
• SoliDat Solutions in Data Processing GmbH
• Stadt Graz
• TAGnology RFID GmbH
• TCM International Tool Consulting & Management GmbH
• T-Systems Austria GesmbH
• Voestalpine Stahl GmbH
• WKO Steiermark
• Zoller Austria GmbH

Gemeinsam mit den TU Graz-Forschenden haben die Firmen bereits erste Vorfelduntersuchungen im smarten Reallabor betrieben: Mit Siemens und incubedIT wurde beispielsweise die dynamische Lokalisierung von Fertigungsstationen erfolgreich gezeigt, mit T-Systems ein Zonenmodell aufgebaut, das gegen unerlaubtes datentechnisches Eindringen schützt und mit proAlpha konnte erstmalig in Österreich die Datenintegration von Kundenwünschen bis an die Fertigungseinheiten durchgeschleust werden.

Kernthemen: Agilität und Datensicherheit

Zu den infrastrukturellen Highlights gehören zum einen mobile, autarke Arbeitsstationen, mit denen gezeigt wird, wie agile Produktionsprozesse physisch umgesetzt werden können. Über diese universellen Einheiten können rasch neue Produktionslinien aufgebaut werden, um für sich schnell ändernde Märkte in kurzen Reaktionszeiten neue Produkte zu fertigen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, wird das immer mehr zur Produktionsrealität.

Zum anderen ist die 300 Quadratmeter große Fabrik mit einem campuseigenen 5G-Netz ausgestattet. Dieses ermöglicht schnelle, großvolumige Übertragungskapazitäten zwischen den vielen internetbasierten Anwendungen. Ein spezielles Software-Paket gewährleistet die Datensicherheit, indem Abweichungen von den sonst üblichen Datenströmen erkannt werden und ein Alarm ausgelöst wird.

Aus- und Weiterbildung in der Industrie 4.0

Die smartfactory@tugraz ist nicht nur ein Versuchslabor für Industrieunternehmen und KMU und deren industrielle Entwicklungen und innovative Ideen, sie wird auch für die Aus- und Weiterbildung genutzt. Die Infrastruktur steht sowohl TU Graz-Studierenden diverser Studienrichtungen als auch außeruniversitären Bildungseinrichtungen mit fachspezifischen Schwerpunkten offen. Darüber hinaus ist die Lernfabrik Kooperationspartnerin des FFG-Qualifizierungsnetzes mit Schwerpunkt auf Industrie 4.0-relevante Qualifikationen und Bestandteil des Universitätslehrgangs „Leadership in Digital Transformation“, der ab Herbst 2021 erstmals an der TU Graz angeboten wird.

Didaktisch aufbereitete Showcases

Auch externen Gästen wie Schulklassen dient die smartfactory@tugraz als Showroom, der hilft, Fragen zu modernen Arbeitswelten zu beantworten. Die Digitalisierung im Fertigungs- und Montagebereich wird entlang der gesamten Wertschöpfungskette eines Achsgetriebemoduls für Industrieroboter gezeigt. „Mithilfe dieses Demonstrators können wir die Vorteile und Herausforderungen digitaler Fertigungsprozesse in unterschiedlichen Showcases präsentieren und den technischen Sachverhalt erlebbar machen“, so Pichler.

Beispiele solcher Showcases sind etwa die herstellerunabhängige Programmierung und die damit verbundene Zusammenarbeit der „verschiedensprachigen“ Industrieroboter sowie die lokale, hochfrequente Datenverarbeitung mittels Edge Computing (anders als bei Cloud-Diensten müssen die Daten beim Edge Computing zur Verarbeitung nicht erst an einen Server weitergeleitet werden; sondern können lokal verarbeitet werden, Anm.).

Anhand dieser anschaulichen Beispiele kann die digitale Transformation in der Industrie wesentlich deutlicher und einprägsamer vermittelt werden als mit bisherigen Lehrmethoden. Auch Institutsvorstand Haas ist zuversichtlich, dass die Forschungs- und Lernfabrik der TU Graz Impulsgeber für viele Forschungs- und Entwicklungsvorhaben heimischer Betriebe ist und dem Fachkräftemangel langfristig entgegenwirkt.

Die smartfactory@tugraz ist dem Institut für Fertigungstechnik der TU Graz zugeordnet und basiert auf einer Initiative des Field of Expertise „Mobility and Production“, einem von fünf Stärkefeldern der TU Graz. Anfragen zur Nutzung der Infrastruktur sowie zu Führungen durch die Fabrik direkt an: smartfactory@tugraz.at, +43 316 873 7671

Daten und Fakten der Smart Factory an der TU Graz

• 300 m2 Laborfläche (mit 5G-Signal, UWB und WLAN)
• 3 CNC Werkzeugmaschinen (zur Produktion hochwertiger Metallbauteile)
• 9 Roboter von 5 verschiedenen Herstellern (zur Beforschung der Zusammenarbeit „verschiedensprachiger“ Roboter)
• 2 Shuttlesmobile Roboter, einer davon ausgestattet mit einem zusätzlichen Roboterarm
• 1 Laserschmelzanlage (für den Metall-3D-Druck)
• 1 Werkzeugvermessungsstation (zur Präzisionsfertigung)
• 1 Koordinatenmessmaschine (zur Präzisionsvermessung von Bauteilen)
• 3 Lesestationen für RFID Anwendungen (zur dynamischen Kennzeichnung)
• 1 Metall 3D-Drucker (zur Herstellung solider Sondergeometrien)
• 1 Lasermarkierstation (zur Kennzeichnung von Metall-Komponenten)

Dargestellte Technologien

• Additive Fertigung (Selektives Laserschmelzen)
• CNC Bearbeitung (Präzisionsfertigung u. Hybridanlagen)
• Roboter-Collaboration (Mensch-Maschine u. Maschine-Maschine-Interaktion)
• Informationstechnologie (RFID, OPC-UA, Edge Computing, Cloud Computing)
• Integrierte Messtechnik
• Datensicherheit
• Arbeitssicherheit

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