Die nachhaltige Mobilität der Zukunft fängt nicht erst auf der Straße an, sondern schon beim Design und in der Produktion. Dort, wo die hochwertigen Bauteile gefertigt werden, die Elektroantriebe langlebig und effizient machen. Deshalb ist auch das Forschungsprojekt CutAIye ein Mosaikstein der effizienten und ressourcenschonenden Mobilität von morgen. Seit Mai arbeiten das Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) der Universität Stuttgart und der Lasertechnik-Spezialist PRECITEC aus Gaggenau im Projekt CutAlye gemeinsam an der Erforschung und Entwicklung des intelligenten Laserschneidens – vor allem, aber nicht ausschließlich, für Kupfermaterialien. Denn aus Kupfer bestehen entscheidende Bauteile für Elektrofahrzeuge, zum Beispiel die daumendicken Stromleiter in der Steuerungselektronik von Fahrzeugen. Deshalb fördert das Wissenschaftsministerium Baden-Württembergs das Projekt im Zuge der InnovationChallenge Nachhaltige Produktion und Mobilität des InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) mit rund 160.000 Euro.
Intelligentes Laserschneiden für die Mobilitätsindustrie von morgen
Effizienz und Haltbarkeit von modernen Antriebssystemen hängen auch von der Fertigungsqualität der Bauteile ab. Deshalb forschen die Lasertechnikspezialisten von PRECITEC aus Gaggenau und das IFSW der Universität Stuttgart gemeinsam an bahnbrechenden Lösungen zum Laserschneiden.
Forschung erschafft das Fundament für die Industrie
In modernen Schneideanlagen arbeiten hochpräzise Laser, die von Sensoren überwacht und geführt werden. Das Ziel von CutAIye ist vereinfach gesagt, die Daten aus diesen Sensoren mit einer Künstlichen Intelligenz zu verknüpfen, die den Prozess nicht nur überwacht, sondern auch Parameter wie Laserleistung, Schneidegeschwindigkeit oder Gasdruck automatisch regelt. Das ist grundlegend für einen stabilen, wirtschaftlichen und flexiblen Herstellungsprozess, mit dem automatisiert große Stückzahlen in höchster Qualität und mit wenig Ausschuss produzierbar sind. Precitec hat sich gegen einen Alleingang entschieden und das Thema als Forschungsfrage bei der InnovationChallenge des ICM eingereicht. Bei dem Format können Forschungsinstitute aus ganz Baden-Württemberg ihre Lösungen für die Herausforderungen der teilnehmenden Unternehmen präsentieren. Im Fall von CutAlye hat sich während des Hackathons im März das IFSW durchgesetzt und Precitec von einer Zusammenarbeit überzeugt. Beim darauffolgenden Bieterverfahren bot der Lasertechnik-Spezialist einen Eigenanteil, der eine Förderung durch das Wissenschaftsministerium Baden-Württemberg ermöglichte.
Das Unternehmen setzt aus gutem Grund auf die Zusammenarbeit mit der Spitzenforschung. "Bei dem Projekt muss das Domänenwissen der Ingenieurswissenschaften mit dem maschinellen Lernen verknüpft werden. Diese Verknüpfung ist ein aktives Forschungsgebiet, in dem noch sehr viel grundlegender Forschungsbedarf besteht", erklärt Prof. Dr. Andreas Michalowski, stellvertretender Direktor des IFSW. Deshalb sind in dem Gebiet noch viele Fragen offen, für deren Beantwortung Kreativität gefragt ist und eine höhere Bereitschaft zum Forschungsrisiko, die wirtschaftlich agierende Unternehmen nicht immer eingehen können. "Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können sich ein Stück vom Produkt entfernen und durch Methodenevaluierung einen Sockel schaffen, auf dem die Industrie später aufbauen kann", sagt Dr. Tobias Menold, der das Projekt am IFSW leitet.
Agilität beschleunigt Forschungstransfer
Grundlagenforschung mit dem Ausblick auf die ersten Anwendungen. Darum geht es bei allen Projekten, die aus der InnovationChallenge des ICM entstanden sind. "Aus der Verknüpfung von bewährtem Wissen mit neuen Methoden entsteht der Mehrwert für den Endanwender, an dem wir als Unternehmen interessiert sind", sagt Marcel Schäfer, Chief Technical Officer bei Precitec. Den Weg zum Endanwender soll die Spitzenforschung natürlich möglichst schnell finden. Deshalb validiert das IFSW-Team seine Zwischenergebnisse direkt bei Precitec immer wieder am realen Produkt. Geplant ist ein hochfrequenter Austausch in zweiwöchigen Regelterminen. Dabei justieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Ansätze durch die Erkenntnisse am Demonstrator immer wieder nach. "Durch die agile Forschung und Projektorganisation wird der Nutzen der wissenschaftlichen Erkenntnisse in Bezug auf das Projektziel zu jedem Zeitpunkt im Prozess sichtbar", erklärt Andreas Michalowski. Das gilt auch für das beteiligte Unternehmen. Precitec kann sein Produkt durch die Arbeit in zweiwöchigen Sprints immer wieder schnell auf die Zwischenerkenntnisse aus der Wissenschaft anpassen. "Wir erhoffen uns eine sehr enge Verzahnung von Projektfortschritt in der Forschung und Weiterentwicklung im Unternehmen", sagt Marcel Schäfer. Der agile Ansatz beschleunigt signifikant den gewünschten Forschungstransfer.
CutAIye ist ein öffentlich gefördertes Forschungsprojekt, weshalb entscheidende Teile der Ergebnisse offengelegt werden, wenn die Zusammenarbeit nach 18 Monaten ausläuft. Ein Risiko mit dem Precitec als Innovationsführer in seinem Bereich gerne lebt. "Außerdem geht es auch darum, dass wir die Entwicklung in einem Forschungsfeld antreiben, das viel Innovationskraft hat und so die Innovationsführerschaft unseres Unternehmensstandorts aufrechterhält", erklärt Marcel Schäfer.
Innovation Challenge
Die InnovationChallenge ist ein Transferinstrument, in deren Rahmen Unternehmen und Hochschulinstitute aus Baden-Württemberg Konsortien bilden können, um gemeinsam anwendungsnahe Forschungsfragen zu lösen. RoTraCut ist eines der zehn Projekte, die aus der InnovationChallenge 2023 entstanden sind.
Kontakt
Benjamin Büchner
Redaktion und Öffentlichkeitsarbeit, InnovationsCampus Mobilität der Zukunft
E-Mail: medien(at)icm-bw.de