Auf dem Weg zur Karlsruher Forschungsfabrik

Mit dem Spatenstich hat die „Karlsruher Forschungsfabrik“ ihren baulichen Anfang genommen. In der 15-Millionen-Anlage sollen ab Ende 2020 neue Produktionsverfahren mithilfe von Digitalisierung deutlich schneller geplant, getestet und in die Industrie überführt werden.

14. Januar 2019
Von links: Dr. Olaf Sauer, Prof. Jürgen Beyerer, Prof. Holger Hanselka, Prof. Jürgen Fleischer, Prof. Frank Henning beim Spatenstich. (Bild: Amadeus Bramsiepe, KIT)
Bild 1: Auf dem Weg zur Karlsruher Forschungsfabrik (Von links: Dr. Olaf Sauer, Prof. Jürgen Beyerer, Prof. Holger Hanselka, Prof. Jürgen Fleischer, Prof. Frank Henning beim Spatenstich. (Bild: Amadeus Bramsiepe, KIT))

Die industrielle Fertigung muss sich im Zeitalter von globalem Wettbewerb, Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz beständig neu erfinden. Vor diesem Hintergrund sind das KIT und die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten für Chemische Technologie ICT und für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB übereingekommen, auf dem Campus Ost des KIT die Karlsruher Forschungsfabrik zu errichten.

„Die Karlsruher Forschungsfabrik ist der Musterfall einer disziplinübergreifenden Kooperation zum Nutzen der Innovationsfähigkeit“, sagt der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka. „Durch die zielgerichtete und frühzeitige Einbindung kleiner und mittlerer Unternehmen in die Forschungsfabrik stärken wir zudem die Anziehungskraft von Stadt und Region“, so Hanselka.

Dr. Raoul Klingner, Direktor Forschung der Fraunhofer-Gesellschaft, sagt: „Wir freuen uns, unsere besondere Stärke in der anwendungsorientierten Forschung in diese enge Kooperation mit dem KIT einzubringen – und zwar sowohl im Bereich der Werkstoff-, Fertigungs- und Verfahrenstechnik als auch in der Automatisierungs-, Sensor- und Informationstechnik.“

Zielsetzung und wissenschaftlicher Ansatz

Ziel der Karlsruher Forschungsfabrik ist es, Vorsprünge bei neuen Fertigungsverfahren systematisch zu erarbeiten und auszubauen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen lernen, wie man bereits sehr früh – das heißt, wenn die für ein neues Produkt erforderlichen Fertigungsprozesse noch nicht vollständig verstanden und beherrscht werden – qualitativ hochwertige Produkte herstellen kann.

Mithilfe moderner Mess-, Sensor- und Regelungstechnik wollen sie Methoden entwickeln, die geeignet sind, neue Produktionstechnologien schnell in sichere und profitable industrielle Fertigungsprozesse umzusetzen. Hierbei kann die Produktion schon sehr früh anlaufen, weil intelligente Prozessregelungen dafür sorgen, dass trotz der noch unreifen Fertigungstechnologien qualitativ einwandfreie Produktexemplare hergestellt werden.

Konkret geschieht dies folgendermaßen: Verfahren des Maschinellen Lernens und der Künstlichen Intelligenz nutzen die von Sensoren erhobenen Daten, um Korrelationen zwischen qualitätsbezogenen Daten und Prozessparametern zu erkennen. Auf diese Weise „lernt“ die bereits in Betrieb befindliche Fertigungsanlage, welche Parameter gute Ergebnisse produzieren. Ziel ist es, Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz nicht nur auf einzelne Fertigungsschritte anzuwenden, sondern ganze Prozessketten zu erfassen.

Die so verkürzte „Time-to-Market“ soll es insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen ermöglichen, mit neuen Produkten sehr viel früher als bisher auf den Zielmärkten präsent zu sein. Anwendungsfelder der Forschungsfabrik sind Elektromobilität und Leichtbau, aber auch andere Felder, für die es mit Industrie 4.0- und KI-Methoden eine intelligente und wirtschaftliche Produktionstechnik zu etablieren gilt.

Professor Jürgen Beyerer, Leiter des Fraunhofer IOSB sowie Inhaber des Lehrstuhls für Interaktive Echtzeitsysteme am Institut für Anthropomatik des KIT, weist auf ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der Forschungsfabrik hin: „Entscheidend ist die Verbindung aus  Sensorik und der Auswertung der damit gewonnenen Daten, unter anderem mit Methoden des Maschinellen Lernens und deren verständlicher Visualisierung. Auf dieser Basis lassen sich unreife Fertigungsprozesse explorieren, verstehen und gezielt optimieren.“

Kooperation mit Industriepartnern

Die in der Karlsruher Forschungsfabrik zu entwickelnde Methodik der schnellen Industrialisierung neuer Produktionstechnologien verspricht den zahlreichen kleinen und mittleren Unternehmen in Baden-Württemberg entscheidende Vorteile im globalen Wettbewerb. Um Ergebnisse zielgerichtet und schnell zu transferieren, sollen interessierte Unternehmen deshalb von Anfang an eingebunden werden – durch Kooperationen, Verbundprojekte und Workshops.

Zugleich gehen KIT und Fraunhofer davon aus, dass die Forschungsfabrik mit ihren attraktiven Arbeitsbedingungen für Mitarbeiter im angewandten Forschungsumfeld langfristig zum Aufbau und Erhalt der Innovationsführerschaft der Technologieregion Karlsruhe in der Werkstoff-, Produktions- und Informationstechnik beitragen wird. Über die Lehre am wbk Institut für Produktionstechnik ist die Forschungsfabrik darüber hinaus mit der kommenden Ingenieur-Generation verbunden.

Eckdaten zum Bau der Forschungsfabrik

Ihren Standort wird die Karlsruher Forschungsfabrik auf dem Campus Ost des KIT beziehen. Für die Umsetzung der Baumaßnahme ist ein Gesamtbudget von rund 15 Millionen Euro vorgesehen. Zu diesem tragen die Kooperationspartner KIT und Fraunhofer jeweils die Hälfte bei; hinzu kommen Investitionen in die Erstausstattung der Fertigungshallen, Labore und Büros.

Nach der Grundsteinlegung im Sommer 2019 wird das L-förmige Gebäude ab Ende 2020 auf zwei Stockwerken und einer Fläche von 4500 Quadratmetern rund 70 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beherbergen. Darüber hinaus bietet es 50 Arbeitsplätze für Kooperationspartner aus der Industrie. Die Eröffnung ist für Ende 2020 geplant.

Das Projekt „Karlsruher Forschungsfabrik“ wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg sowie durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.

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