Die Bedeutung der Digitalisierung für Produktion und Logistik wächst
rasant. Das Fraunhofer IFF stellt auf der Hannover Messe 2017 neue
Industrie-4.0-Lösungen für die Prozessindustrie und den Maschinen- und
Anlagenbau vor. Der Schwerpunkt der Präsentationen liegt auf der digitalen
Unterstützung von Instandhaltungsmaßnamen.

Das Angebot an Industrie-4.0-Lösungen für fast alle Branchen wächst. In
der Prozessindustrie steckt die Digitalisierung jedoch noch in den
Kinderschuhen. Viele Firmen aus der Chemie- und der Pharmaziebranche, der
Stahl- und Zementherstellung und deren Zulieferer müssen deshalb
befürchten, von der technologischen Entwicklung ein Stück weit abgekoppelt
zu werden. Dabei gibt es großen Bedarf an Assistenzsystemen, etwa für eine
effizientere Wartung und Instandhaltung.

Denn bei der Störungsbehebung verfahrenstechnischer Anlagen geht derzeit
viel wertvolle Zeit verloren, zum Beispiel, um die relevanten
Informationen und Dokumente zusammenzutragen oder um Wissen erfahrener
Mitarbeiter einzuholen. Dieses wichtige Erfahrungswissen der Mitarbeiter
aus Instandhaltung und Produktion ist darüber hinaus enorm gefährdet, denn
es ist bei Krankheit nicht verfügbar oder geht beim Ausscheiden aus dem
Betrieb ganz verloren. Stattdessen wäre es wünschenswert, es für die
automatische Anlagensteuerung permanent zur Verfügung zu haben.  Hier
können Industrie-4.0-Lösungen helfen.

Am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
entwickeln Forscher deshalb gemeinsam mit Industriepartnern ein neues,
digitales Monitoring-Verfahren, das Industrie-4.0-Technologien auch für
die Prozessindustrie nutzbar macht. Es soll die Instandhaltung und Wartung
verfahrenstechnischer Anlagen künftig deutlich vereinfachen. Dafür setzen
sie auf den digitalen Zwilling der Anlage. Mit Hilfe dieses digitalen
Pendants werden alle relevanten Ebenen des Anlagenbetriebs, d.h. die
Konstruktions- und Planungsdaten, das Mitarbeiter-Knowhow und die
Versorgungskette für die Lieferung von Ersatzteilen, zusammengeführt und
miteinander vernetzt. Schritt für Schritt können so die Digitalisierung
der Anlagenüberwachung und eine vorrausschauende Instandhaltung in der
Prozessindustrie realisiert werden.

Industrie-4.0-CheckUp

Branchenübergreifend herrscht bei derzeit vielen, insbesondere kleinen und
mittleren Unternehmen aber noch immer Unsicherheit, wie sie
Digitalisierungsmaßnahmen tatsächlich gewinnbringend in ihre Prozesse
einbinden können. Welche Möglichkeiten gibt es und welche Maßnahmen sind
für sie die richtigen? Denn nicht jedes Vorhaben zur Nutzung von
4.0-Technologien ist für jeden Betrieb zielführend und wirtschaftlich. Um
produzierende Unternehmen auf ihrem Weg in die Digitalisierung zu
unterstützen, haben die Forscher des Fraunhofer IFF einen
Industrie-4.0-CheckUp entwickelt. Der CheckUp auf Basis eines
Reifegradmodells macht schrittweise deutlich, auf welcher Stufe von
Industrie 4.0 sich ein Unternehmen befindet. Anschließend können die
Digitalisierungspotenziale des Unternehmens systematisch analysiert und
effektive Maßnahmen individuell geplant werden.

Fraunhofer-Plattform für die Wirtschaft vernetzt Produktion und IT

Mit Virtual Fort Knox stellen die Forscher des Fraunhofer-Verbunds
Produktion schließlich eine sichere Cloud-Plattform vor, welche die
Zusammenarbeit von produzierenden Unternehmen und Anbietern von IT-
Lösungen intensiviert. Das System unterstützt den Mittelstand unter
Garantie des sicheren Datenaustauschs bei der Digitalisierung von
Produktionsabläufen und Entwicklung neuer Geschäftsmodelle – ganz im Sinne
von Industrie 4.0. Dabei stehen Individualität und Flexibilität im
Mittelpunkt.

Vom 24. bis 28. April können Besucher der Hannover Messe (Halle 2, Stand
C16/C22 + Halle 17, Stand C 18) diese Entwicklungen eindrucksvoll erleben.

Ein Gruppe Studierender der Universität Oldenburg und der Hochschule
Emden/Leer hat die Endrunde des internationalen Wettbewerbs "Hyperloop
Competition Pod II" erreicht. Ihr Pod-Konzept für den
Hochgeschwindigkeitszug der Zukunft, Hyperloop, überzeugte die Gutachter.
Im Sommer nimmt die Gruppe am Wettrennen auf der kalifornischen
Teststrecke teil.

Der Traum ein selbst entworfenes Transportmittel zu bauen und zu
präsentieren – für eine Gruppe Studierender der Universität Oldenburg und
der Hochschule Emden/Leer wird er in diesem Sommer wahr. Die Gruppe aus
dem Studiengang Engineering Physics hat sich beim internationalen
Wettbewerb „Hyperloop Pod Competition II“ beworben – und nun den Zuschlag
erhalten, als eines von 24 Teams an der Endrunde in Kalifornien
teilzunehmen.

Ziel des Wettbewerbs ist, eine selbst konstruierte Transportkapsel, einen
sogenannten Pod, möglichst schnell über die kalifornische Hyperloop-
Teststrecke zu schicken. Hyperloop, eine Art Zug in einer Röhre, ist
ursprünglich eine Idee des SpaceX-Gründers und Tesla-Chefs Elon Musk. Dank
Schwebetechnik und geringem Luftwiderstand könnte das System künftig
Passagiere mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.200 Kilometern pro
Stunde befördern.

„Das ist ein großer Erfolg für die Studierenden“, sagt Prof. Dr. Walter
Neu von der Hochschule Emden/Leer. Zusammen mit seinem Kollegen Prof. Dr.
Thomas Schüning betreut er das Team. „Wir konkurrieren mit internationalen
Spitzenuniversitäten wie Princeton University, der University of
California oder der privaten Eliteuniversität Keio aus Japan. Aus
Deutschland ist außer uns nur noch die TU München beteiligt“, ergänzt der
Hochschullehrer.

„Wir freuen uns sehr, dass wir am Wettbewerb teilnehmen dürfen“, sagt
Lukas Eschment, Student im 4. Semester und Teammitglied. Seiner Meinung
nach hat das Team „sogar das Zeug dazu zu gewinnen“. Seit Monaten bereits
hatten die 22 Studierenden aus 11 Nationen an dem Pod-Konzept gearbeitet –
Konstruktionspläne entworfen, die Schwebetechnik experimentell und mit
Computer-Simulationen getestet, Bauteile beschafft und erste Sponsoren
gewonnen. Die Schirmherrschaft für das Projekt hat in der Zwischenzeit der
Bundestagsabgeordnete Stephan Albani übernommen. Ende März hatte die
Gruppe alle nötigen Unterlagen zusammen und ihr Konzept per Video-
Konferenz den Gutachtern von SpaceX vorgestellt.

„Die harte Arbeit der Studierenden in den vergangenen Monaten hat sich
ausgezahlt“, sagt Neu. „Doch jetzt beginnt die Arbeit erst richtig.“ Die
angehenden Physiker und Ingenieure müssen den Pod-Prototyp, der im Sommer
ins Rennen gehen soll, nun tatsächlich konstruieren und produzieren. Viel
Zeit bleibt ihnen nicht – manche Bauteile haben eine lange Lieferzeit. Vor
allem aber müssen die  Studierenden noch Sponsorengelder einwerben. Auf
rund 400.000 Euro schätzen sie das Budget, um den Pod und Zubehör bauen zu
können.

Nach Auswahl-Workshop steht nun die Mannschaft für die Physik-
Weltmeisterschaft IYPT in Singapur fest. Eine Schülerin aus Langenau sowie
Schüler aus München, Kassel, Bayreuth und Schwelm wettstreiten für
Deutschland.

Bad Honnef, 4. April 2017 – Die elf Jugendlichen, die beim German Young
Physicists´ Tournament (GYPT), der deutschen Physikmeisterschaft für
Schülerinnen und Schüler, im März in Bad Honnef für die diesjährige
Nationalauswahl nominiert worden waren, haben sich vergangenes Wochenende
an der Universität Ulm zu einem dreitägigen Workshop getroffen. Als
Ergebnis des Wochenendes steht nun das Team fest, das Deutschland vom 5.
bis 12. Juli 2017 auf der Physik-Weltmeisterschaft, dem International
Young Physicists´ Tournament (IYPT) in Singapur vertreten wird. Dem Team
gehören an: Waleed El-Kishawi vom Märkischen Gymnasium, Schwelm, Sebastian
Friedl vom Markgräfin-Wilhelmine-

Zum ersten Mal haben Studierende der Universität Würzburg Raketen auf dem
Modellflugplatz Uengershausen gestartet. Trotz diverser
Startschwierigkeiten war das Projekt am Ende erfolgreich.

In Eigenregie eine Rakete ausstatten, das System programmieren und am Ende
selbst den Auslöser für die Zündung drücken: Das haben schon einige
Studierende, die an der Uni Würzburg im Studiengang Luft- und
Raumfahrtinformatik eingeschrieben sind, getan. Eine Premiere gab es
jetzt: Erstmals waren die Modellraketen mit vier Antrieben ausgestattet –
anstelle, wie bisher, nur mit einem. Der vierfache Schub steigerte die
Flughöhe von 150 auf 600 Meter.

Bessere Bedingungen

Neu war in diesem Jahr auch die Kooperation mit dem Modellflugplatz
Uengershausen. Dort dürfen Raketen auch in größere Höhen reisen. „Das
verbessert die Bedingungen für die Messungen enorm“, erklärt Dozentin Ana
Vodopivec.

In einem Praktikum haben vier Studierende im vergangenen Semester diese
Raketen gebaut. Zum Einsatz kamen dabei handelsübliche Modellraketen, an
denen nichts verändert werden durfte. Die Hauptaufgabe der Studierenden
bestand darin, die Nutzlast in der Spitze der Rakete zu gestalten. „Wir
haben spezielle Sensoren verbaut, die den Luftdruck, die Temperatur, die
Beschleunigung, das Magnetfeld und die Drehrate messen“, erzählt Student
Joachim Illmer.

Ziel des Experiments auf dem Uengershausener Flugplatz war ein Vergleich.
„Wir haben vorher am Computer eine Simulation des Flugs erstellt. Diese
Daten wollen wir dann mit den echten Messdaten der Modellrakete
vergleichen“, erklärt Illmer. Ein Sender in der Rakete und eine Antenne am
Boden sollten die Datenübertragung auf einen Laptop ermöglichen.

Spannung beim Start

Ob die Technik wirklich funktioniert, das zeigt sich allerdings erst
außerhalb des Labors. Am 28. März war es soweit: Joachim Illmer, Kai
Sommer und Max Röder waren dafür gemeinsam mit Praktikumsleiterin Ana
Vodopivec und Professor Hakan Kayal nach Uengershausen gefahren.
Urlaubsbedingt fehlte Kommilitone Jonas Lutz. Gespannt fieberte das Team
dem Start entgegen. Auch für Dozentin Vodopivec war dieser erste größere
Start auf dem Modellflugplatz etwas Besonderes: „Die Raketen steigen so
hoch, dass wir sie bei der deutschen Flugsicherung anmelden mussten“.

15:59 Uhr: Die Rakete steht auf der Abschussrampe bereit. Max Röder bittet
per Funk um Starterlaubnis. Auf den Zuschauerbänken macht sich Spannung
breit.

16:00 Uhr: Die Starterlaubnis wird erteilt. Röder zählt den Countdown -
drei – zwei – eins - und drückt den Knopf des Auslösers: Nichts passiert.

16:14 Uhr: Zweiter Versuch. Röder zählt und drückt: wieder nichts.

16:37 Uhr: Inzwischen haben sich viele Zuschauer der Rakete genähert.
Besorgt kontrollieren die Studenten die Zündkabel. Dann startet der
nächste Versuch. Röder zählt und drückt: auch diesmal ohne Erfolg.
Schließlich findet Ana Vodopivec den Fehler: Das Kabel des Auslösers ist
defekt.

Und dann, nach einer Dreiviertelstunde, war es endlich so weit: Die erste
Rakete flog von Hand gezündet gen Himmel. Keine drei Sekunden brannte das
Schwarzpulver. Dementsprechend schnell hob die 77 Zentimeter große Rakete
von der Startrampe ab. Mit einem kurzen Zischen und einer Geschwindigkeit
von in der Spitze 550 Kilometern pro Stunde schoss sie, ähnlich einem
Feuerwerkskörper, in die Höhe. Schon nach wenigen Sekunden hatte sie den
höchsten Punkt erreicht und machte sich auf den Rückweg zur Erde. Der
erfolgte ungebremst, weil sich der Fallschirm nicht entfaltet hatte.
Dementsprechend schlug sie mit voller Wucht in den Boden ein.

Erfolgreiche Mission

Noch zwei Raketen wollte das Team an diesem Nachmittag in Uengershausen in
den Himmel schießen. „Für den Fall, dass etwas schief geht, benötigt man
immer eine zweite, exakte Nachbildung der eigentlichen Rakete“, erklärt
Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik an der Universität Würzburg.
Gemeinsam mit Ana Vodopivec hatte er das Raketenpraktikum betreut. Auch
bei der zweiten Rakete verlief der Flug nicht fehlerfrei: Aufgrund starker
Windböen landete sie im angrenzenden Waldgebiet.

Zur Freude der drei Studenten verlief der Flug der dritten Rakete dann
einwandfrei. „Wir haben hier einen echten Bilderbuchstart gesehen“,
kommentierte Kayal. Und auch die circa dreißig Zuschauer waren begeistert.
„Der Fallschirm hat sich fehlerfrei entfaltet und auch die
Datenübertragung hat lückenlos funktioniert“, berichtet Illmer, der das
Signal am Laptop verfolgt hatte.

Bis zum Start des Sommersemesters 2017 Ende April wollen die vier
Kommilitonen die erworbenen Daten auswerten und in einem kleinen
Projektbericht zusammenfassen.

Erfahrung fürs Leben

„Es hat nicht sofort alles geklappt, aber das ist die Realität. Die
Studenten haben heute etwas fürs Leben gelernt“, schloss Professor Kayal.
Denn trotz Trockenübung im Voraus zeige sich erst in der Praxis, wie gut
das Team zusammenarbeite und wie flexibel es sei. Besonders im Lebenslauf
mache sich solch eine praktische Erfahrung gut. „Und Spaß gemacht hat es
den Studenten auch“, weiß Ana Vodopivec.

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.luft-und-raumfahrt.informatik.uni-wuerzburg.de/startseite/ Bachelor für Luft- und Raumfahrtinformatik an der Uni Würzburg studieren