Maschinenkonzepte der Zukunft und die Rolle des Designs
Das Baukastenprinzip bietet Lösungspotenzial für den nächsten Umbruch in der Produktion. Indem das Detail das Gange und das Ganze das Detail mitdenkt, wird das System flexibel und intelligent. Diese Tiefenschärfe ist anspruchsvoll zu erarbeiten, aber einfach zu benutzen. Es ist eine Denkweise, bei der sich Maschinenbau und Design beispielhaft treffen. er heute im Maschinenbau die Richtung vorgibt, kennt das Konzept der Modularität seit den 70-er Jahren. Der Begriff hat keinen Trend-Appeal mehr, und trotzdem gehörte er beim Workshop „Maschine 2020″, für Fachleute verschiedener Branchen ganz selbstverständlich zum Maschinenkonzept der Zukunft. Modularität ist deswegen nie erledigt, weil es ein Naturprinzip ist. Jede Generation findet zu ihrer eigenen Interpretation. Die ist umso ausgefeilter, je mehr Gestaltungsspielraum die aktuellen Technologien bieten. Neue Automatisierungskonzepte, die auf den Einsichten der Mechatronik und einer explodierten Rechnerleistung basieren, haben die Möglichkeiten für Modularität im Maschinenbau um Lichtjahre über das Niveau der 70er- Jahre hinaus katapultiert. Der nächste Schub, ausgehend von Potenzial der Cloud, wird bis zum Jahr 2020 aller Voraussicht nach möglich sein. Modularität greift für die verschiedensten Aspekte der anstehenden Herausforderungen. Eine modulare Maschine ist der ideale Ausgangspunkt für Produktions-Netzwerke, in denen Aufträge durch situatives Aggregieren der hinktionen erledigt werden. Mit dem Baukasten-System werden Anlagen schneller konfiguriert und in Betrieb genommen. Wartung, Reparatur und Retrofit, alles macht die portionierte Technik einfacher. Das hat wiederum eine positive Rückkopplung auf die Lehenszykluskosten. Das Baukastensystem zwingt zum strukturierten Vorgehen in der Entwicklung, sonst passt es am Ende nicht. Das schützt vor Overengineering. Module sind zudem ein guter Ausgangspunkt für eine deutliche Bedienkommunikation. Indem sie eine genau abgegrenzte Aufgabe oder Funktion erfüllen, zeigen sie nach außen eine große Klarheit und Einfachheit – unabhängig davon, wie hochkomplex die Erfüllung dieser Aufgabe oder Funktion innen ist.
Ein uraltes Prinzip
Was die Modularität im Design angeht spannt sich die Entwicklungslinie von der antiken Tempelfassade bis zu den jüngsten Gestaltungsvorschlägen für eine Massenfertigung, die sich der Individualität des Konsumenten annähert. Auch die Designer gewinnen stetig wirksamere Hebel für ihre Formulierung des modularen Prinzips durch innovative Materialien, Herstelltechniken und leistungsfähigere Software für Konstruktion und Visualisierung.
Genau wie im Maschinenbau startet Modularität im Design lange bevor es um Fragen der konkreten Formgebung geht. Die Aufgabe wird auf ihre Grundfunktionen herunter gebrochen und dann wieder individuell so zusammengesetzt, dass die Lösung möglichst effektiv, effizient und für die Benutzung attraktiv ist: für den Auftraggeber des Designs und für die Kunden des Auftraggebers. Damit diese Annäherung an die Fragestellung gelingt, benötigt der Designer einen Beratungsweg, der zu den richtigen Kernfragen in exakter Formulierung führt. Was leistet Design für einen Maschinenbauer bei der Modularisierung? Eine gute Gestaltung verhilft dem Baukasten-Prinzip der Maschinentechnologie zu besserer Wirkung. Im Formangebot ist im Detail das Ganze mitgedacht. Zum Beispiel für die Service-Dimension: Für Kunden in den neuen Märkten müssen die Verschleißteile aus Materialien sein, die nicht nur in Europa kurzfristig beschafft werden können. Wenn das Design in einem additiven, offenen Formvokabular technologische Entwicklungen und Wachstum antizipiert, müssen die Module nicht bleiben, wie sie heute sind. Die Gestaltung kann die ldee des Baukastens kommunizieren, sodass dem Gehäuse eine visuelle Anleitung zur Anlagen-Konfiguration eingeschrieben ist.
Vision Maschinen-Cloud Einige dieser Aspekte sind in den Abbildungen zu diesem Beitrag visualisiert. Sie deuten das Zukunftsszenario einer modularen Werkzeugmaschine an. Die Anregungen dazu stammen von den Teilnehmern des Workshops „Maschine 2020“, den Design Tech zusammen mit dem Kompetenznetzwerk Mechatronik BW veranstaltet hat. Was diese Anlage leistet kann Wirklichkeit werden, wenn auch manches erst nach dem Jahr 2020, wie die Teilnehmer betonten. Die Einzelmaschine stellt der Maschinenbauer per Konfigurator individuell für den Kunden zusammen, Die Module bestehen aus recyclebaren, intelligenten Textilien und Leichtbaumaterialien. Die Verkleidung ist Teil des Baukastensystems. An ihrem Bestimmungsort in der Produktion des Kunden werden die Einzelmaschinen über eine Fördereinrichtung mit einzeln steuerbaren Fördercontainern (Werkstücke, Späne) verbunden. Die Bearbeitungseinheiten und die Container rüsten sich selbsttätig um. Es ist keine zusätzliche Abschirmung erforderlich, weil die Maschinenfront den Bediener von der Bearbeitung trennt. Mit Eingabe der Daten des Fertigungsauftrags läuft die Produktion in der Maschinen-Cloud selbsttätig ab. Der Maschinenpark organisiert sich selbst. Die Anlage ist mit Redundanz ausgestattet, beschädigte Module werden automatisch erkannt und über die Fördereinrichtung ausgetauscht. Für zusätzliche Funktionen fragt der Kunde beim Maschinenbauer neue Module an, die innerhalb 24 Stunden geliefert werden.
