Qualitätssicherung und Cyber-Physische Systeme: Eine neue Abteilung, die schon heute Lösungen für die Zukunftsfragen der Qualitätssicherung bietet

Was ist Ihre Aufgabe als Gruppenleitung und welchen Themen widmet die Arbeitsgruppe, der Sie vorstehen?

Die Arbeitsgruppe »Prozessbegleitende Qualitätssicherung« beschäftigt sich im Rahmen der Kleb- und Oberflächentechnik mit Methoden und Konzepten zur Qualitätssicherung, welche in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden können. Im Vordergrund stehen hierbei inline-fähige Messmethoden, welche automatisiert eine Information über beispielsweise die Oberflächenqualität liefern und direkt in den Fertigungsprozess eingebunden werden können. Die Themen rund um die Qualitätssicherung werden häufig in Kombination mit weiteren Themenfeldern des IFAM verknüpft und das Dienstleistungsportfolio der Arbeitsgruppe laufend um aktuelle und neue Messmethoden erweitert.

Aufgaben der Gruppenleitung sind neben dem Einbringen der fachlichen Expertise die strategische Ausrichtung bei der Wahl der zu bearbeitenden Themen und das genaue Beobachten des aktuellen Forschungsbedarfs.

Wieso ist Ihre Arbeit in der Abteilung Qualitätssicherung und cyber-physische Systeme und in der Arbeitsgruppe so spannend und relevant?

Innerhalb der Arbeitsgruppe »Prozessbegleitende Qualitätssicherung« werden die bereits im Hause etablierten Messverfahren in entsprechenden Projekten angewendet und weiterentwickelt, immer um neue Methoden und Prozesse ergänzt sowie zunehmend mit den Themen der neuen Arbeitsgruppe »Cyber-Physische Systeme« kombiniert. Da es sich beim Kleben um einen speziellen Prozess handelt, dessen Ergebnis nicht zu 100% zerstörungsfrei geprüft werden kann, wird für eine erfolgreiche Klebung der Weg über beherrschte Prozesse mit entsprechender Absicherung einzelner Prozessschritte durch prozessbegleitende Qualitätssicherung gewählt. Daraus ergibt sich, dass die Qualitätssicherung immer mit anderen Themenfeldern (z. B. der Oberflächenvorbehandlung, der Klebtechnik, etc.) in Kombination Anwendung findet und daher thematisch extrem breit aufgestellt ist. Die Lösungsmöglichkeiten für Qualitätssicherungsmaßnahmen sind so vielfältig wie deren Anwendungsfelder, so dass es keine pauschalen Lösungswege gibt. Für jedes Problem muss eine individuelle Lösung unter Berücksichtigung prozessspezifischer Anforderungen und Vorgaben entwickelt werden, was die Arbeit in diesem Gebiet besonders herausfordernd und spannend macht.

An welchem(n) Projekt(en) arbeiten Sie mit Ihrem Team/ Ihrer Arbeitsgruppe zurzeit?

Wir bearbeiten entsprechend der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der prozessbegleitenden Qualitätssicherung zurzeit mehrere öffentlich geförderte Forschungsprojekte und Industrieprojekte mit den unterschiedlichsten Themenschwerpunkten (Geräteentwicklung/Weiterentwicklung; Methodenwahl/Tests; KI-Kombination für Auswertung).

Welche größeren Zukunftsthemen sehen Sie für die Abteilung, aber auch Ihre Arbeitsgruppe auf sich zukommen und wie packen Sie diese konkret an?

Ein wichtiges Zukunftsthema ist meiner Ansicht nach für die Gruppe »Prozessbegleitende Qualitätssicherung« die Verknüpfung der Messmethoden zur Qualitätssicherung mit den entsprechenden vor- und nachgelagerten Prozessschritten in der Fertigung und das Ermöglichen einer Rückkopplung des Messergebnisses mit ebendiesen. Hierzu ist eine Verknüpfung mit den entsprechenden Themenfeldern (beispielsweise der Oberflächenvorbehandlung) sowie mit den Inhalten der Arbeitsgruppe »Cyber-Physische Systeme« unbedingt notwendig. Konkret bedeutet dies, dass ein Messergebnis unmittelbar verfügbar und möglichst einfach darstellbar sein muss. Unter Umständen kommen an dieser Stelle z. B. Auswertealgorithmen zum Einsatz und es muss eine Schnittstelle zwischen Messgerät, Auswertesoftware und vor- sowie nachgelagerter Prozesse geschaffen werden, damit eine Prozesssteuerung unter Berücksichtigung des Ergebnisses der Qualitätskontrolle überhaupt erst möglich ist. Die Bearbeitung dieses Zukunftsthemas ist nur durch die enge Zusammenarbeit der beiden Arbeitsgruppen und auch mit weiteren Abteilungen des IFAM und externen Partnern möglich. Hier sind wir meiner Meinung nach auf einem sehr guten Weg.

Was ist Ihre Aufgabe als Gruppenleitung und welchen Themen widmet die Arbeitsgruppe, der Sie vorstehen?

Die Arbeitsgruppe »Digitale und Cyber-Physische Systeme« beschäftigt sich zentral mit der Fragestellung, wie die neuen Möglichkeiten der Digitalisierung von den bestehenden Kompetenzen des Fraunhofer IFAM am besten genutzt werden können. Daher werden am IFAM gezielt digitale Systeme sowie deren Komponenten eingesetzt und weiterentwickelt. Das Ziel ist damit weniger alleinstehende »Industrie 4.0«-Technologien zu entwickeln (z.B. neue WLAN-Protokolle oder Datenbrillen). Die Innovation entsteht vielmehr durch die Nutzung der neuen Möglichkeiten und durch die gezielte Kombination dieser, Prozesse in der Kleb- und Oberflächentechnik zu optimieren (vereinfachen, beschleunigen, automatisieren, robuster zu machen). Schwerpunkte bei diesen Arbeiten sind u.a. die Nutzung mobiler Kleinrobotik wie z.B. Drohnen oder auch Leichtbauroboter für eine automatisieren oder gar autonome Messdatenerfassung, die zentralisiere Aufbereitung der Messdaten mit IoT-Ansätzen, deren Auswertung mit trainierbaren Algorithmen sowie die Visualisierung der Ergebnisse mittels AR & VR Methoden. In übergeordneten Konzepten bieten diese Ansätze das Potenzial, gänzliche neue digitale Geschäftsmodelle entstehen zu lassen.

Eine der fachlichen Hauptaufgaben als Gruppenleiter ist dabei – immer in Rücksprache mit den Kollegen – die für das IFAM relevanten Themenbereiche aus der Vielzahl der sich bietenden Möglichkeiten heraus zu identifizieren, damit diese dann in entsprechenden Projekten bearbeitet werden können.

Wieso ist Ihre Arbeit in der Abteilung Qualitätssicherung und Cyber-physische Systeme und in der Arbeitsgruppe so spannend und relevant?

Das spannende an unserer Arbeit in der Arbeitsgruppe »Digitale und Cyber-Physische Systeme« ist die Vielfalt der neuen Möglichkeiten, mit denen wir uns tagtäglich beschäftigen können. Der aktuelle technologische Fortschritt in der digitalen Welt eröffnet ständig neue Möglichkeiten, bestehende Kompetenzen des Hauses mit neuartigen, innovativen Verfahren zu verknüpfen und dabei einen wirklichen Mehrwert zu generieren. Bestehende Verfahren in der Kleb- und Oberflächentechnik beruhen heutzutage z.B. häufig noch auf stark manuell geprägten Prozessen. Hierbei können wir mit unseren digitalen Systemen an vielen Stellen deutliche Verbesserungen erzielen und damit die Prozesse vereinfachen und automatisieren. Von besonderer Bedeutung ist die interdisziplinäre Arbeit mit Kollegen aus anderen Abteilungen und Fachrichtungen – denn nur wenn das entsprechendes Verständnis der Prozesse und Erfahrungswerte mit der Kenntnis über neue Digitalisierungsansätze verknüpft werden kann, lassen sich die Chance und Risiken der digitale Transformation erfolgreich und nachhaltig in der Welt von morgen integrieren bzw. nutzen.

An welchem(n) Projekt(en) arbeiten Sie mit Ihrem Team/ Ihrer Arbeitsgruppe zurzeit?

Eines unserer aktuellen Projekte lässt sich relativ gut mit den Worten »Erfahrung wird digital« beschreiben. Viele Industrieprozesse beruhen noch heute auf der langjährigen Erfahrung einzelner Mitarbeiter. Dieses Wissen wollen wir digital nutzbar machen, um zum einen die Mitarbeiter bei ihrer täglichen Arbeit zu unterstützen und zum anderen den Prozess an sich zu verbessern. Dabei werden z.B. Normen der Klebtechnik in einer dem Menschen bestmögliche Art und Weise und in Checklistencharakter auf modere Hilfsmittel wie Datenbrillen adaptiert um Fehler zu vermeiden und manuelle Dokumentationsaufwände zu minimieren. Auch hier ist es die Anwendung bewährter Industriepraxis zusammen mit der Adaption neuer Technologien, welche die Innovation hervorbringt. Ein anderes Beispiel für aktuelle Projekte ist die Arbeit mit Drohnen zur Messdatengewinnung, welche wir insbesondere im Rahmen der Aktivitäten rund um den Aufbau des Testzentrums auf Helgoland vorantreiben. Hierbei geht es um die Automatisierung von Wartungsprozessen, speziell außerhalb von Werkhallen und unter schwierigen Umweltbedingungen wie z.B. Offshore. Um diese in Zukunft verlässlich, sicher und möglichst kostenoptimal durchzuführen, bietet der Fortschritt im Bereich der mobilen Robotik große Potenziale.

Welche größeren Zukunftsthemen sehen Sie für die Abteilung, aber auch Ihre Arbeitsgruppe auf sich zukommen und wie packen Sie diese konkret an?

Eines unserer zentralen Zukunftsthemen in unserer Arbeitsgruppe ist der Einsatz von autonom agierenden Drohnen- oder Robotersystemen speziell im Bereich der Messdatenerfassung. Hier sehen wir aktuell ein großes Potenzial um z.B. aufwändige oder auch gefährliche Aufgaben entsprechend automatisieren zu können. Dieses Konzept lässt sich dann auch auf autonom ablaufende Prozesse im Allgemeinen erweitern. Durch die zunehmende Vernetzung einzelner Prozessschritte wird es in Zukunft immer mehr, auch komplexe Fertigungsabläufe geben, die in der Lage sind, sich selbst steuern und regeln zu können. Prozessbegleitende Qualitätssicherungsverfahren und die nahtlose Dokumentation dieser werden dabei eine entscheidende Rolle spielen. Diese Konzepte profitieren besonders stark von der interdisziplinären Zusammenarbeit unserer beiden Arbeitsgruppen und können so für das gesamte IFAM einen Gewinn darstellen.