Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung

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Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnik und Automatisierung IPA
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.

Nachfolger von Warnecke wurde im Jahre 1993 Rolf Dieter Schraft. Von 1995 bis 2014 befanden sich stets zwei Institutsleiter an der Spitze des Fraunhofer IPA. Schraft hatte die Position von 1993 bis 2007 inne, Engelbert Westkämper von 1995 bis 2011. Alexander Verl löste Westkämper 2007 ab und wechselte 2014 als Vorstand Technologiemarketing und Geschäftsmodelle zur Fraunhofer-Gesellschaft nach München. Seitdem ist Thomas Bauernhansl, der 2011 mit Verl die Institutsleitung übernahm, Leiter des Fraunhofer IPA.

Forschung und Entwicklung[Bearbeiten]

Schwerpunktmäßig beforscht das Fraunhofer IPA die Arbeitsgebiete Produktionsorganisation(1), Oberflächentechnologie(2), Automatisierung(3) und Prozesstechnologie(4). Diese übergeordneten Themen werden von 13 Fachabteilungen bearbeitet. Seine Industrienähe gewährleistet das Fraunhofer IPA organisatorisch in einer sogenannten Matrixstruktur mit sechs Geschäftsfeldern: Automotive (1), Maschinen- und Anlagebau (2), Elektronik und Mikrosystemtechnik (3), Energiewirtschaft (4), Medizin- und Biotechnik (5) sowie Prozessindustrie (6). Die Geschäftsfelder fungieren als Ansprechpartner für die Industrie und bearbeiten ihre jeweiligen Forschungs- und Entwicklungsbedarfe in allen dafür notwendigen Abteilungen des Fraunhofer IPA. Diese interdisziplinäre Vernetzungstiefe zielt darauf ab, dass technologische Entwicklungen in verschiedenen Branchen Anwendung finden und diese von den Neuentwicklungen profitieren. 3D-Druck wird zum Beispiel in der Medizintechnik für Prothesen, im Fahrzeug- oder Flugzeugbau für den Leichtbau eingesetzt. Die Vielfalt der Forschungsgebiete wie auch seine Organisationsstruktur unterstreichen das heterogene Forschungs- und Entwicklungsspektrum des Fraunhofer IPA.

Die Geschäftsfelder[Bearbeiten]

Automotive
Das Geschäftsfeld „Automotive“ richtet sich an die Automobil(-zulieferer)-Industrie. Es verbindet die Anforderungen der Branche mit den Kompetenzen der einzelnen Fachabteilungen. Forschungsarbeiten werden beispielsweise in den Bereichen Leichtbau und Elektromobilität durchgeführt.
Maschinen- und Anlagenbau
Das Geschäftsfeld „Maschinen- und Anlagenbau“ entwickelt individuelle Prozesse und Verfahren für Maschinen, Anlagen oder Komponenten und setzt diese produktionstechnisch um. Zum Portfolio gehört auch, die Fabrik- und Produktionsorganisation zu gestalten und zu optimieren.
Elektronik und Mikrosystemtechnik
Eine Vielzahl innovativer Hightech-Produkte ist nur aufgrund elektronischer Systeme und Mikrosystemtechnik realisierbar. Das Geschäftsfeld „Elektronik und Mikrosystemtechnik“ unterstützt von den Grundlagen bis zur fertigen Endanwendung in der Produktionstechnik und ist nicht selten Enabler für die Herstellung neuartiger Komponenten.
Energiewirtschaft
Das Geschäftsfeld „Energiewirtschaft“ realisiert nachhaltige Produktions- und Automatisierungslösungen für die Themen Speicher für elektrische Energie, Energieeffizienz, solare Energie und Windenergie. Da der Bereich die Kernkompetenzen der einzelnen Fachabteilungen bündelt, können innovative und interdisziplinäre Entwicklungen für die Herausforderungen der Energiewende bereitgestellt werden. Im Fokus stehen produzierende Unternehmen.
Medizin- und Biotechnik
Das Geschäftsfeld „Medizin- und Biotechnik“ bearbeitet die drei Hauptthemen Medizintechnik, Biotech&Pharma und Diagnostik&Intervention in der Klinik. Die Schwerpunkte liegen dabei in den Gebieten Quality&Regulatory Affairs, Reinheit in Life-Science-Branchen sowie Produktions- und Prozessoptimierung. Das interdisziplinäre Team verfügt über beste Voraussetzungen, um branchenübergreifende Lösungen zu entwickeln.
Prozessindustrie
Das Geschäftsfeld „Prozessindustrie“ beschäftigt sich mit Produktionsschritten, die unmittelbar aufeinander folgend durchgeführt werden. Im Gegensatz zur Stückgutindustrie kommen hier fließende, anstatt feste Materialien zum Einsatz. Im Zentrum steht die Chemiebranche. Teilbereiche sind unter anderem die Oberflächentechnologie wie auch die Reinheitstechnik. Den IPA-Wissenschaftlern ist es ein Anliegen, mit dem Geschäftsfeld „Prozessindustrie” neben Großkonzernen auch KMU anzusprechen.

Die Fachabteilungen[Bearbeiten]

Die 13 Fachabteilungen des Fraunhofer IPA beforschen die Arbeitsgebiete Produktionsorganisation, Oberflächentechnologie, Automatisierung und Prozesstechnologie.

Produktionsorganisation[Bearbeiten]

Nachhaltige Produktion und Qualität
Die Abteilung „Nachhaltige Produktion und Qualität“ geht der Frage nach, wie Unternehmen nachhaltig wirtschaften können. Im Zentrum steht die Entwicklung und Optimierung von ressourcenschonenden und energieeffizienten Produktionsprozessen, Produkten oder Technologien. Industrie- und Forschungsprojekte thematisieren den gesamten Produktlebenszyklus, aber auch spezifische Produktlebensphasen.
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. Aktivitäten der Abteilung zielen darauf ab, Wertströme, Fertigungssysteme oder Montagen wirtschaftlich zu gestalten.
Siehe auch: Logistikplanung, Fabrikplanung, Produktionsmanagement, Produktionslogistik, Wertstromdesign
Auftragsmanagement und Wertschöpfungsnetze
Die Abteilung „Auftragsmanagement und Wertschöpfungsnetze“ unterstützt produzierende Unternehmen im Umgang mit der Komplexität im Auftragsabwicklungsprozess. Am einzelnen Standort wie auch in der gesamten Supply Chain gilt es, Strukturen, Prozesse und Informationssysteme stabil, sicher, kostengünstig und leistungsfähig auszulegen.
Siehe auch: Lean Administration, Schlanke Produktion,Supply Chain Management, Produktionsplanung und –steuerung

Oberflächentechnologie[Bearbeiten]

Beschichtungssystem- und Lackiertechnik
Ausgehend von der Entwicklung von Lackrohstoffen und Lacken über die Lackapplikation bis zum Entwickeln, Planen und Simulieren von produktionsgerechten Beschichtungsprozessen und -anlagen und deren Umsetzung, hat dieser Institutsbereich mit seinem Leistungsangebot europaweit eine Alleinstellung.
Siehe auch: Pulverlack, Prozesswerkstoff, Beschichten, Fotolack, Elektrostatische Fluidisierbetttechnik
Galvanotechnik
Um galvanische Verfahren einzusetzen, müssen die Werkstoffe präzise Eigenschaften wie auch eine bestimmte Geometrie aufweisen. Zusätzlich sind prozesssichere und reproduzierbare Applikationstechnologien erforderlich. Die Abteilung „Galvanotechnik“ bearbeitet dieses Themengebiet von der Entwicklung neuer Schichtwerkstoffe und den dazugehörigen Prozessketten über die Schadensfallanalyse bis hin zur Umsetzung der industriellen Anlagentechnik.
Siehe auch: Galvanotechnik, Oberflächentechnik, Werkstoff, Luigi Galvani

Automatisierung[Bearbeiten]

Steuerungs- und Antriebstechnik
Hinter der Abteilung „Steuerungs- und Antriebstechnik“ steht das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart. Neben grundlagenorientierten Forschungsaktivitäten werden Aufgabenstellungen aus der Industrie bearbeitet, unter anderem in den Bereichen Planung und Engineering, Steuerungsarchitekturen und -algorithmen sowie Regelungs-, Sensor- und Maschinentechnik.
Siehe auch: Maschinentechnik, Sensortechnik, Engineering, Kugelgewindetriebe
Roboter- und Assistenzsysteme
Die Abteilung „Roboter- und Assistenzsysteme“ gestaltet Roboter- und Automatisierungslösungen für industrielle Anwendungen und für den Dienstleistungsbereich. Schlüsseltechnologien werden entwickelt und in innovative Industrieroboter, Serviceroboter und intelligente Maschinen umgesetzt. Zum Dienstleistungsportfolio zählen unter anderem Markt- und Machbarkeitsstudien, Kinematiksimulation, Prototypenentwicklung und Optimierungen.
Siehe auch: Robotik, Industrieroboter, Serviceroboter, Mensch-Maschine-System, Seilroboter, Care-O-bot, Personal Robot
Biomechatronische Systeme
Die Abteilung „Biomechatronische Systeme“ gestaltet technische Lösungen zur Erfassung, Kontrolle und Erzeugung von Bewegungen für medizinische und ergonomische Anwendungen. Ein interdisziplinäres Team generiert neue Lösungen in internationaler Kooperation und enger Verzahnung mit der Industrie. Im Bereich der Ergonomie werden individuelle Konzepte für aktiv und passiv angetriebene Exoskelette zur Entlastung des Körpers ausgearbeitet.
Siehe auch: Orthopädie, Bionik, Prothesen, Medizintechnik
Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik
Die Abteilung „Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik“ ist spezialisiert auf die Entwicklung von Automatisierungslösungen für Geräte und Anlagen im Laborumfeld. Darunter fallen Hochdurchsatzverfahren in großangelegten Screenings oder reproduzierbare, qualitätssichere und wirtschaftliche Verfahrensabläufe in den Life Sciences. Entwicklungen werden als innovative Komplettlösung vom Konzept bis zum validierten Prozess begleitet.
Siehe auch: Automatisierungstechnik, Tissue Engineering, Bioproduktionstechnik, Life Sciences, Laborautomatisierung
Reinst- und Mikroproduktion
Die Abteilung „Reinst- und Mikroproduktion“ befasst sich mit fertigungstechnischen Fragen miniaturisierter und kontaminationskritischer Produktionsprozesse. Das Arbeitsgebiet erstreckt sich von der Konzeptionsphase über die Realisierung bis zur Inbetriebnahme von Anlagen oder ganzen Fertigungen. Dazu gehören Forschungs- und Entwicklungsleistungen in den Bereichen Reinheitstechnik, Präzisionsmontage- und Auftragstechnik, digitale Drucktechnik sowie Auslegung und Steuerung.
Siehe auch: Reinraum, Reinheitstauglichkeit, Reinraumtauglichkeit, Mikrosystemtechnik, Materialflusssimulation
Ein Reinraum für die Produktion von Mikrosystemen. Die gelbe Beleuchtung verhindert die ungewollte Belichtung von Fotolacken in der Fotolithografie.
Bild- und Signalverarbeitung
Die Abteilung „Bild und Signalverarbeitung“ beschäftigt sich mit den Technologiefeldern Bildverarbeitung, digitale Signalanalyse, generative Fertigung und Prüfsysteme. Die Wissenschaftler führen methodische Grundlagenforschung durch und realisieren Applikations- und Systemlösungen. Mögliche Einsatzgebiete finde sich in den Bereichen Mess- und Prüftechnik, Qualitätssicherung und -prognose, generative Fertigungs- und Drucktechnik und Automation.
Siehe auch: Computertomographie, Thermografie, Nahinfrarotspektroskopie, Rapid Manufacturing

Prozesstechnologie[Bearbeiten]

Funktionale Materialien
Die Abteilung „Funktionale Materialien“ agiert im Segment der Verfahrenstechnik neuer Materialien und gestaltet produktionstechnische Lösungen für Materialinnovationen. Beforscht werden alle prozess- und marktrelevanten Aspekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Eines der wichtigsten Ziele des Aufgabenbereichs ist es, Produktentwicklungszeiten signifikant zu verkürzen.
Siehe auch: Kohlenstoffnanoröhre, Graphen
Leichtbautechnologien
Die Entwicklungen der Abteilung „Leichtbautechnologien“ zielen darauf ab, mithilfe von Leichtbauwerkstoffen und Leichtbaukonzepten die Energie- und Ressourceneffizienz in Unternehmen zu steigern. Neben einer positiven Kostenentwicklung tragen die Innovationen dazu bei, technologische Eigenschaften von Maschinen und Anlagen sowie Konsum-, Gebrauchs- und Investitionsgütern zu verbessern.
Siehe auch: Konstruktiver Leichtbau, Zerspanung

Außenstellen[Bearbeiten]

Anwendungszentrum Rostock
Das im Jahr 2000 aus der damaligen Projektgruppe Rostock entstandene Anwendungszentrum für Großstrukturen in der Produktionstechnik (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 Bayreuth
Die Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation an der Universität Bayreuth arbeitet seit 2006 hauptsächlich für Unternehmen des ostbayerischen Raums. Ausgangspunkt ist die Erkenntnis, dass sich durch Prozessinnovation in Unternehmen messbare Produktivitätsverbesserungen eingestellt haben. Neben Großunternehmen richtet sich das Dienstleistungsportfolio der Bayreuther Projektgruppe auch an kleine und mittlere Unternehmen.
Fraunhofer Austria Research GmbH, Wien
Die Fraunhofer Austria Research wurde 2004 als Außenstelle des Fraunhofer IPA gegründet. Heute ist die Einrichtung eine eigenständige Forschungsorganisation mit einem regionalen Fokus auf Österreich und die Länder in Central und Eastern Europe.
Projektgruppe 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. Der Leiter der Projektgruppe, Prof. Dr.-Ing. Jan Stallkamp, hat den Lehrstuhl für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie an der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg inne.

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“ bearbeitet der Verbund die Themenfelder „Produktentwicklung“ (1), „Entwicklung von Fertigungstechnologien, Systemen und Produktionsprozessen“ (2), „Organisation der Produktion“ (3) sowie „Güterverteilung und Rückführung“ (4).

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.

Darüner hinaus ist das Fraunhofer IPA Kooperationspartner in mehreren internationalen Projekt- und Kompetenzzentren, welche deutschen Firmen im Ausland wie auch den nationalen Unternehmen vor Ort als Ansprechpartner zur Verfügung stehen. Hierzu gehören unter anderem das Fraunhofer-Projektzentrum für Produktionsmanagement und Informatik (PMI) in Budapest, Ungarn oder das Fraunhofer Office for Process Engineering of Functional Materials and Robotics OPER in Osaka, Japan.

Infrastruktur[Bearbeiten]

Am Fraunhofer IPA sind über 400 wissenschaftliche Mitarbeiter beschäftigt, die den unterschiedlichsten Ingenieurs-Fachrichtungen angehören. Hinzu kommen rund 420 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 2014 bei 60,3 Millionen Euro, davon 22,3 Millionen Euro Wirtschaftserträge. Seit September 2011 leitet Thomas Bauernhansl das Fraunhofer IPA. Alexander Verl, der die Institutsleitung gemeinsam mit Bauernhansl innehatte, wechselte im April 2014 als Vorstand Technologiemarketing und Geschäftsmodelle in die erste Führungsebene der Fraunhofer-Gesellschaft nach München. Bauernhansl ist zudem Lehrstuhlinhaber sowie Direktor des Instituts für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) 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