Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung

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Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnik und Automatisierung
Kategorie: Forschungseinrichtung
Träger: Fraunhofer-Gesellschaft
Rechtsform des Trägers: Eingetragener Verein
Sitz des Trägers: München
Standort der Einrichtung: Stuttgart
Außenstelle: Wien, Bayreuth, Rostock und Mannheim
Art der Forschung: Angewandte Forschung
Fächer: Ingenieurwissenschaften
Fachgebiete: Strukturwissenschaft
Grundfinanzierung: Bund (90 %), Länder (10 %)
Leitung: Thomas Bauernhansl
Mitarbeiter: ca. 435 (Wissenschaftler)
Homepage: www.ipa.fraunhofer.de

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), auch in der Kurzbezeichnung „Fraunhofer IPA“ genannt, ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. (FhG) und hat seinen Sitz in Stuttgart. Seine Aktivitäten sind der angewandten Forschung und Entwicklung in den Fächern Ingenieurwissenschaften, Informatik, Naturwissenschaften und Strukturwissenschaften zuzuordnen.

Geschichte[Bearbeiten]

Das heutige Fraunhofer IPA geht auf ein Privatinstitut von Carl Martin Dolezalek zurück, der 1955 das Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart gründete.

Im Dezember 1958 nahm Dolezalek auf Anregung aus dem Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg Kontakt mit der Fraunhofer-Gesellschaft in München auf, um die universitäre Forschung praxisnaher gestalten und gleichzeitig stärker mit der Industrie zusammenarbeiten zu können. Die Kooperation mit der Münchener Gesellschaft für angewandte Forschung begann unter Verwaltungshilfe am 1. Juli 1959. Dieser Tag wird als Gründungsdatum des Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) angesehen, 1971 wurde das IPA voll in die Fraunhofer-Gesellschaft integriert und trägt seitdem den Namen Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

Nach Dolezaleks Emeritierung übernahm im Januar 1971 Hans-Jürgen Warnecke die Leitung des Fraunhofer IPA und des IFF. Warnecke baute das Institut in den 1970er Jahren zum bedeutendsten und größten Einzelinstitut der Fraunhofer-Gesellschaft aus. In den Folgejahren entstanden durch Ausgliederungen einzelner Abteilungen weitere Fraunhofer-Institute. Aus der 1976 gegründeten Berliner Abteilung des IPA entstand 1978 das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK).

Eine zunehmende Anzahl von Projekten mit Hardwarecharakter führte 1980 zur Gründung der Fraunhofer-Technologie-Entwicklungsgruppe (TEG) in Stuttgart. Ein Jahr später, 1981, entstand aus der Abteilung für Arbeitswirtschaft des IPA das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO).

Forschung und Entwicklung[Bearbeiten]

Organisatorische und technologische Aufgabenstellungen aus dem Produktionsbereich von Industrieunternehmen bilden die Schwerpunkte der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Fraunhofer IPA.

Das Institut gliedert sich organisatorisch in fünf Geschäftsfelder:

Automotive
Das Geschäftsfeld Automotive bildet die Schnittstelle zwischen den Branchenanforderungen und den Kompetenzen der Abteilungen des Fraunhofer IPA. In dieser Funktion initiiert das Geschäftsfeld neue Produktideen und Produkte in ausgewählten Kompetenzfeldern der Produktionstechnik. Schon früh identifizierte das Fraunhofer IPA Trendbranchen und besitzt in Bereichen wie Leichtbau und Elektromobilität etc. daher jahrelange Erfahrungen und Kompetenzen.
Elektronik und Mikrosystemtechnik
Energiewirtschaft
Das Geschäftsfeld Energiewirtschaft bietet durch abteilungsübergreifende branchenspezifische Kompetenzen hoch innovative Lösungen für optimale Produktionsprozesse im Bereich erneuerbarer Energien und Energieeffizienz. Dies geschieht in den Bereichen nachhaltige Produktion von Photovoltaik-Systemen, Windkraftanlagen und Energiespeicher sowie in der Nutzung von Energieeinsparpotentialen und in der nachhaltigen Energienutzung.
Maschinen- und Anlagenbau
Das Geschäftsfeld Maschinen- und Anlagenbau befasst sich mit individuellen Prozess- und Verfahrensentwicklungen für Maschinen, Anlagen und Komponenten, der Entwicklung und produktionstechnischen Umsetzung innovativer Anlagen sowie der Gestaltung und Optimierung von Fabrik und Produktionsorganisation. Dabei greifen die interdisziplinären Teams auf jahrelange Ingenieurskompetenz wie auch auf eine produktions- und praxisnahe Infrastruktur zurück.
Medizin- und Biotechnik
Das Dienstleistungsportfolio des Geschäftsfelds Medizin- und Biotechnik umfasst Beratungsleistungen, die Entwicklung von Instrumenten, Geräten und Anlagen sowie Technologie- und Verfahrensentwicklungen bzw. -modifikationen. Projektteams werden für dem Arbeitsgebiet entsprechend spezifisch zusammengestellt: Von der Interventionellen Medizin, der Orthopädie und Rehabilitation sowie der Pflege und Assistenz über die Pharma, Diagnostik zur Bioproduktion und Laborautomatisierung.


Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten sind in verschiedene Forschungsschwerpunkte aufgeteilt, die interdisziplinär bearbeitet werden.

Die Forschungsschwerpunkte im Überblick:

Nachhaltige Produktion und Qualität
Mit der Entwicklung wie auch Optimierung von ressourcenschonenden und energieeffizienten Produktionsprozessen, Produkten und Technologien beschäftigt sich die Abteilung Nachhaltige Produktion und Qualität. Die Betrachtung erfolgt sowohl über den gesamten Produktlebenszyklus als auch spezifisch für einzelne Lebensphasen.
Siehe auch: Energiemanagement, Qualitätsmanagement, Zuverlässigkeit (Technik), Instandhaltungsmanagement
Fabrikplanung und Produktionsoptimierung
Die Leistungen des Bereichs Fabrikplanung und Produktionsoptimierung umfassen sowohl die Planung und Gestaltung von Werksgeländen und Fabriken als auch die Optimierung des laufenden Fabrikbetriebs. Die Leistungen zielen darauf ab Kosten, Produktivität und Zeiten in einem effizienten Wertstrom abzubilden.
Siehe auch: Logistikplanung, Fabrikplanung, Produktionsmanagement, Produktionslogistik, Wertstromdesign
Auftragsmanagement und Wertschöpfungsnetze
Im Gebiet Auftragsmanagement und Wertschöpfungsnetze werden produzierende Unternehmen bei der Beherrschung ihrer Komplexität im Auftragsabwicklungsprozess unterstützt. Sowohl am einzelnen Standort als auch in der Supply Chain gilt es Strukturen, Prozesse und Informationssysteme nicht nur stabil und sicher sondern auch kostengünstig und leistungsfähig auszulegen.
Siehe auch: Lean Administration, Schlanke Produktion,Supply Chain Management, Produktionsplanung und –steuerung
Roboter- und Assistenzsysteme
Seit über 40 Jahren gestaltet der Bereich Roboter- und Automatisierungslösungen für industrielle Anwendungen und für den Dienstleistungsbereich. Schlüsseltechnologien werden entwickelt und in innovative Industrieroboter, Serviceroboter und intelligente Maschinen umgesetzt. Dabei bündeln sich ein einzigartiges Netzwerk, umfassendes Know-how durch hochqualifizierte Mitarbeiter sowie bestens ausgestattete Labore und Werkstätten im Spektrum der Dienstleistungen im Bereich Roboter- und Assistenzsysteme.
Siehe auch: Industrieroboter, Serviceroboter, Mensch-Maschine-System
Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik
Die Arbeitsgebiete „Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik“ sind spezialisiert auf die Entwicklung von Automatisierungslösungen für Geräte und Anlagen im Laborumfeld. Darunter fallen u.a. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, wie Hochdurchsatzverfahren in großangelegten Screenings und reproduzierbare, qualitätssichere und wirtschaftliche Verfahrensabläufe in den Life Sciences, die weit über die reine Grundlagenforschung hinaus reichen.
Siehe auch: Automatisierungstechnik, Tissue Engineering, Bioproduktionstechnik, Life Sciences, Laborautomatisierung
Ein Reinraum für die Produktion von Mikrosystemen. Die gelbe Beleuchtung verhindert die ungewollte Belichtung von Fotolacken in der Fotolithografie.
Reinst- und Mikroproduktion
Die Abteilung Reinst- und Mikroproduktion befasst sich mit fertigungstechnischen Fragen miniaturisierter und kontaminationskritischer Produktionsprozesse. Das Arbeitsgebiet erstreckt sich von der Konzeption der Produktionsmittel bis hin zur industriellen Umsetzung sowie Produktionsbegleitung. Die FuE-Dienstleistungen sind fokussiert auf die Themen Reinheits- und Reinigungstechnik, Kontaminationsmesstechnik, Mikromontage, Anlagenentwicklung, Produktions-IT, Logistik sowie Produktionsplanung und -optimierung.
Siehe auch: Reinraum, Stoffreinheit, Materialflusssimulation
Bild- und Signalverarbeitung
Der Bereich deckt in den Technologiefeldern Bildverarbeitung, Digitale Signalanalyse, generative Fertigung und Prüfsysteme sowohl die methodische Grundlagenforschung als auch die Realisierung von Applikations- und Systemlösungen ab. Interdisziplinär zusammengesetzte Teams erarbeiten innovative Lösungen für Anwendungen in der Mess- und Prüftechnik, der Qualitätssicherung und -prognose, der generativen Fertigungs- und Drucktechnik sowie der Automation.
Siehe auch: Computertomographie, Thermografie, Nahinfrarotspektroskopie, Rapid Manufacturing
Beschichtungssystem- und Lackiertechnik
Die Forschungs- und Entwicklungs-Aktivitäten diese Bereichs sind danach ausgerichtet, Lackierprozesse mit hoher Prozesssicherheit und -reproduzierbarkeit in enger Abstimmung zwischen Materialentwicklung und Beschichtungsprozess darzustellen. Dabei steht das Planen, Entwickeln, Modellieren und Simulieren von Beschichtungsprozessen bis hin zur produktionsgerechten Realisierung im Vordergrund.
Siehe auch: Pulverlack, Prozesswerkstoff, Beschichten, Fotolack, Fotolithografie, Elektrostatische Fluidisierbetttechnik
Galvanotechnik
Die Anwendung elektrochemischer (galvanischer) Verfahren fordert nicht nur immer präzisere werkstofftechnische und geometrische Eigenschaften, sondern auch prozesssichere und reproduzierbare Applikationstechnologien. Die Abteilung Galvanotechnik verfolgt die gesamte FuE-Kette von der Verfahrensentwicklung bis zur industriellen Anlagentechnologie durchgängig. Diese Breite und innerhalb der Oberflächentechnik die Fokussierung auf die Galvanotechnik ist eines der wesentlichen Alleinstellungsmerkmale des Institutsbereichs.
Siehe auch: Galvanotechnik, Oberflächentechnik, Werkstoff, Luigi Galvani
Biomechatronische Systeme
Die Abteilung Biomechatronische Systeme beschäftigt sich mit der Erfassung, Kontrolle und Erzeugung von Bewegungen für orthopädische und nichtmedizintechnische industrielle Anwendungen. Biomechatronik schließt bei uns Aspekte der Bewegungs- und Biosignalerfassung, adaptiver Fusionsalgorithmen, Medizinmechatronik, Biomechanik und Bionik, Aktorik, Biomechanik-Simulation und Mensch-Maschine-Interaktionen ein. Anwendungen des Institutsbereichs finden sich in der Orthopädietechnik, Rehabilitation, interventionellen Medizin, Computer-assistierter Chirurgie, Mensch in der Produktion und allgemeinen Medizingerätemechatronik.
Siehe auch: Orthopädie, Bionik, Prothesen, Medizintechnik
Funktionale Materialien
Die Abteilung „Funktionale Materialien“ agiert im Segment der Verfahrenstechnik neuer Materialien und gestaltet produktionstechnische Lösungen für Materialinnovationen. Seit über 10 Jahren arbeitet die Abteilung mit nanoskaligem Kohlenstoff wie Kohlenstoffnanoröhren und Graphen. Kohlenstoff ist nicht nur ein strategisch wertvolles Material, sondern kann aufgrund seiner verschiedenen Eigenschaften in verschiedenen Branchen (z. B. Automotive, Elektronik etc.) eingesetzt werden.
Siehe auch: Kohlenstoffnanoröhre, Graphen, MMC
Leichtbautechnologien
Durch den Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und Leichtbaukonzepten ist es möglich sich den Herausforderungen der heutigen Produktionstechnik wie z. B. Energie- und Ressourceneffizienz zu stellen. Zum Produktportfolio gehören unter anderem Themen wie z. B. Zerspanungsuntersuchungen und Werkzeugoptimierungen, Regenerativer Leichtbau und die Definition und Erfassung von Bearbeitungsqualitäten von Leichtbauwerkstoffen etc.
Siehe auch: Konstruktiver Leichtbau, Zerspanung
Generative Fertigung und Digitale Drucktechnik
Die Themen der Abteilung »Generative Verfahren und Digitale Drucktechnologie« liegen in der digitalen Drucktechnik zur Herstellung funktioneller Oberflächen und dreidimensionalen Strukturen, sowie der methodischen Produktentwicklung und der kundenspezifischen Anwendungen generativer Fertigungsverfahren.
Siehe auch: Generatives Fertigungsverfahren, Rapid Prototyping, Fused Deposition Modeling, Lasersintern

Außenstellen[Bearbeiten]

Anwendungszentrum für Großstrukturen in der Produktionstechnik (AGP), Rostock
Das im Jahr 2000 aus der damaligen Projektgruppe Rostock entstandene Anwendungszentrum AGP ist als überregionale Forschungseinrichtung auf die nationale und regionale maritime Industrie sowie deren Dienstleister spezialisiert. Daneben spielen aber auch der Fahrzeug- und Flugzeugbau sowie spezifische Aufgaben im Rahmen regionaler Forschungsdienstleistungen eine Rolle.
Projektgruppe Prozessinnovation für Unternehmen des ostbayerischen Raumes, Bayreuth
Diese Projektgruppe wurde im Jahr 2006 an der Universität Bayreuth aufgebaut. Sie wird vom Bayerischen Wirtschaftsministerium mit einer Anschubfinanzierung von 3,4 Millionen Euro gefördert und soll von Bayreuth aus auf 11 Mitarbeiter anwachsen. Mit der Projektgruppe soll der Region Oberfranken und Ostbayern das produktionstechnische Know-how des Fraunhofer IPA, insbesondere auch den kleinen und mittleren Unternehmen, zur Verfügung gestellt werden.
Projektgruppe für Produktions- und Logistikmanagement (PPL), Wien
Die Projektgruppe mit rund 15 Mitarbeitern in Wien wurde im Herbst 2004 als Außenstelle des Fraunhofer IPA gegründet und kooperiert eng mit der Technischen Universität Wien. Inhaltlicher Schwerpunkt der PPL ist die Gestaltung und Optimierung von Produktionsnetzwerken – das Zusammenspiel von Produktionsstandorten und deren logistischer Prozesse.
Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB, Mannheim
Die Projektgruppe an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg wurde vom Land Baden-Württemberg und der Fraunhofer-Gesellschaft im Frühjahr 2011 eingerichtet, um Automatisierungspotenziale in der Medizin und Biotechnologie zu erschließen. Sie ist die erste bekannte Einrichtung mit diesem Schwerpunkt, die unmittelbar in einer klinisch-universitären Umgebung auf dem Gebiet der Automatisierung forscht und Entwicklungsdienstleistungen anbietet.

Kooperationen[Bearbeiten]

Das Fraunhofer IPA ist federführendes Mitglied im Fraunhofer-Verbund Produktion. In diesem Verbund haben sich acht Fraunhofer-Institute mit dem Ziel zusammengeschlossen, produktionsorientierte Forschung und Entwicklung gemeinsam zu betreiben. Unter dem strategischen Leitbild „Integrative Produktion“ konzentriert sich der Verbund in den Themenfeldern „Produktentwicklung“, „Entwicklung von Fertigungstechnologien, Systemen und Produktionsprozessen“, „Organisation der Produktion“ sowie „Güterverteilung und Rückführung“.

Im universitären Bereich bestehen zwei Kooperationen mit der Universität Stuttgart, mit dem Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) und dem Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), die den Grundlagenforschungsbedarf des Fraunhofer IPA abdecken und durch die Doppelfunktion der Institutsleiter (zugleich Leiter der Uni-Institute) begünstigt wird.

Die Außenstelle des Fraunhofer IPA in Rostock, Anwendungszentrum Großstrukturen in der Produktionstechnik, kooperiert mit dem Lehrstuhl Fertigungstechnik der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock.

Infrastruktur[Bearbeiten]

Am Fraunhofer IPA sind insgesamt rund 435 wissenschaftliche Mitarbeiter beschäftigt, die den unterschiedlichsten Ingenieurs-Fachrichtungen angehören. Hinzu kommen rund 330 wissenschaftliche Hilfskräfte, 50 Mitarbeiter in unterstützenden Bereichen und jeweils rund 175 Mitarbeiter am IFF, am ISW und an der Graduiertenschule für advanced Manufacturing Engineering (GSaME).[1]

Der Betriebshaushalt ohne Investitionen des Fraunhofer IPA lag im Geschäftsjahr 2013 bei 58,4 Millionen Euro, davon 22,9 Millionen Euro Wirtschaftserträge. Das Fraunhofer IPA wird gemeinsam von Alexander Verl (Sprecher) und von Thomas Bauernhansl geleitet. Bauernhansl, der der Leitung des Fraunhofer IPA seit September 2011 angehört, ist Lehrstuhlinhaber sowie Direktor des Instituts für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart. Verl, seit März 2007 zur Leitung des Fraunhofer IPA gehörend, ist zugleich auch Lehrstuhlinhaber sowie Direktor des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Daten und Fakten 2013, Fraunhofer IPA, abgerufen 23. April 2014

48.7409899.096914Koordinaten: 48° 44′ 27,56″ N, 9° 5′ 48,89″ O