Life Cycle Design & Engineering Lab

Ansprechpartner:

Florian Holze

Open Hybrid LabFactory e.V.
Leitung Technikum

Telefon: +49(0) 5361 890 24524

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Lebenszyklusorientierte Multimaterialbauteile: Entwicklung nachhaltiger Lösungen in der Smart Factory

Das Life Cycle Design & Engineering Lab dient als Engineering- und Demonstrationsumgebung für die lebenszyklusorientierte Auslegung von Multimaterialbauteilen in einem interdisziplinären Ansatz. Dabei basiert das Lab auf der Annahme, dass ein effizientes Zusammenspiel der technischen Disziplinen Fahrzeugentwicklung, Produktion und Life Cycle Engineering ein lebenszyklusorientiertes Produktdesign und -herstellung fördert. Neben der Produktion an sich, stehen auch Nutzungs- und End-of-Life Optionen (Circular Economy) im Fokus der Betrachtung, insbesondere in Hinblick auf neue Mobilitätskonzepte wie die Elektromobilität und Shared Mobility. Die Vorgehensweise zum interdisziplinären Engineering erfolgt analog des Visual Analytics Ansatzes, der die Phasen Datenerfassung, Modellierung, Visualisierung und Wissensaufbau umfasst. Dazu stehen im Lab benötigte Software- und Hardware-Tools (bspw. Videowand und interaktive Whiteboards) sowie Workshop-Elemente bereit. Eine Grundvoraussetzung für eine richtungssichere Entscheidungsunterstützung, z.B. auf Basis einer Energie- und Stoffstrommodellierung, ist eine solide Datengrundlage. Um diese zu schaffen, stellt das Labor die zentrale Produktionsdatendrehscheibe des Forschungscampus dar. Hierbei werden Prozess-, Zustands-, Energie- und Produktdaten aus dem Technikum über standardisierte Protokolle (OPC UA) erfasst und in einem Data Warehouse gespeichert. Dies ermöglicht auch die Entwicklung von KI-Anwendungen, wie die modellbasierte Analyse von Prozess-Produkt-Wechselwirkungen, welche in Form von virtuellen Qualitätsmessstellen (Virtual Quality Gates) als Assistenzsysteme zur Prozessplanung und –steuerung bereitgestellt werden können.

Praxisbeispiel: Life Cycle Assessment von automobilen Bauteilkonzepten

Getrieben durch den Klimawandel und eine damit verbundene politische und gesellschaftliche Bedeutung der Nachhaltigkeit steht die gesamte Mobilitätsbranche vor einem Transformationsprozess hin zu einer nachhaltigen Mobilität. Dazu sind, neben neuer Antriebstechnologien wie Elektroantriebe, auch nachhaltige Produktions-, Nutzungs- und Recyclingkonzepte der Fahrzeuge und Fahrzeugkomponenten zu gewährleisten. Gleichzeitig stellt der Einsatz innovativer Materialien und Fertigungsprozesse einen zentralen Wettbewerbsfaktor in der Automobilproduktion dar. Im Sinne eines ganzheitlichen Life Cycle Engineerings erfordert der Einsatz dieser Materialien und Prozesse eine Identifikation und Bewertung potenzieller Umweltwirkungen über alle Phasen des Lebenszyklus. Dies kann mit einer Ökobilanz (engl. Life Cycle Assessment – LCA) nach ISO 14040 durchgeführt werden. Hierzu stehen im Life Cycle Design und Engineering Lab Datenbanken für Sachbilanzdaten, parametrierbare Prozesssimulationsmodelle verschiedenster Produktionstechnologien für Hybridbauteile und lebenszyklusorientierte Prozesskettensimulationsmodelle bis hin zur Fabrikebene zur Verfügung. Mittels maßgeschneiderten Softwarelösungen (bspw. einer web-basierten Anwendung) können Entwickler verschiedene Bauteil- und Prozessvarianten hinsichtlich mehrerer Betrachtungsebenen (Bauteil-, Fahrzeug-, Gesamtsystem) bewerten, um darauf basierend lebenszyklusorientierte Planungsentscheidungen treffen zu können.

Technische Daten:

  • Videowand 4x4 (16x 46“-Displays)
  • Microsoft SurfaceHub (84“)
  • ClickShare
  • Videokonferenzsysteme
  • Beschreibbare Wände (20 qm)

Anwendungsbeispiele:

  • Integrated Computational Life Cycle Engineering (Szenarienvergleich verschiedener Hintergrund- und Vordergrundsysteme bspw. Energie-Mix und Produktionsverfahren)
  • Dynamische Umweltbilanzierung
  • Visual Data Analytics für Life Cycle Engineering
  • Zentraler Produktionsleitstand
  • Datengetriebene, nachhaltige Produktionsplanung und –steuerung
  • Entwicklung cyber-physischer Produktionssysteme (u.a. Virtual Quality Gates)
  • Analyse und lebenszyklusorientierte Gestaltung von Prozessketten und Fabriken
  • Workshops und Videokonferenzen