Das Baukastenprinzip bietet Lösungspotenzial für den nächsten Umbruch in der Produktion. Indem das Detail das Ganze 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. Das, was heute im Maschinenbau die Richtung vorgibt, kennt das Konzept der Modularität seit den 70er-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 dies 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 der stark gestiegenen Rechnerleistung basieren, haben die Möglichkeiten für Modularität im Maschinenbau um Lichtjahre über das Niveau der 70er-Jahre hinaus katapultiert. Der nächste Schub, ausgehend vom Potenzial der Cloud-Technologie, 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 Funktionen 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 Lebenszykluskosten. Das Baukastensystem erfordert ein strukturiertes Vorgehen in der Entwicklung, andernfalls passt es am Ende nicht. Das schützt vor Overengineering. Module sind zudem ein guter Ausgangspunkt für eine deutliche Bedienerkommunikation. 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.
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 beginnt Modularität im Design lange bevor es um die konkrete Formgebung geht. Zunächst wird die Aufgabe auf ihre Grundfunktionen reduziert und anschließend so zusammengesetzt, dass die Lösung sowohl effektiv als auch effizient ist – und dabei sowohl für den Auftraggeber als auch für dessen Kunden attraktiv bleibt. Damit diese Herangehensweise erfolgreich ist, benötigt der Designer einen klar strukturierten Beratungsprozess, der ihn zu den relevanten Kernfragen in präziser Formulierung führt.
Was leistet Design für den Maschinenbauer bei der Modularisierung? Eine durchdachte Gestaltung unterstützt das Baukasten-Prinzip der Maschinentechnologie und steigert seine Wirksamkeit. Schon im Detail ist das gesamte System berücksichtigt. Ein Beispiel: Für die Service-Dimension müssen Ersatzteile für Kunden in neuen Märkten aus Materialien bestehen, die nicht nur kurzfristig in Europa beschafft werden können. Wenn das Design ein offenes, additives Formvokabular verwendet, das technologische Entwicklungen und Wachstum antizipiert, bleiben die Module nicht statisch. Die Gestaltung kann die Idee des Baukastensystems visuell kommunizieren, sodass das Gehäuse als Anleitung für die Anlagenkonfiguration fungiert.
Produktdesign im Rahmen eines übergeordneten Corporate Designs muss zwei zunächst scheinbar widersprüchliche Eigenschaften vereinen: Es muss stabil sein, darf jedoch nicht starr werden. Denn auch das Design von Investitionsgütern veraltet im Laufe der Zeit. Je nach Innovationsgeschwindigkeit der Branche geschieht dies in unterschiedlichem Tempo: Neue Technologien, ergonomische Erkenntnisse und verbesserte Prozessabläufe bringen kontinuierliche Impulse, die in die Entwicklung von Anlagen oder Maschinen einfließen – und damit auch das Design beeinflussen. Deshalb kommt es nicht auf die Konsistenz einzelner Details wie Radiengrößen an, sondern auf den Kern – die grundlegende Aussage, die von einer Produktgeneration zur nächsten weitergegeben wird. Das bedeutet: Die Form kann sich in Teilen ändern, auch Proportionen können sich verschieben – solange das Produkt seinen grundlegenden Charakter behält.
Während viele Style Guides versuchen, jedes Detail festzulegen und zum unveränderlichen Dogma zu erklären, verfolgen wir bei Design Tech einen pragmatischeren und kreativeren Ansatz: die dynamische Designlinie. Sie definiert nur wenige zentrale Merkmale, während alles Weitere qualitativ beschrieben wird. So lässt sich die Formensprache an aktuelle Anforderungen anpassen, ohne die grundlegende Aussage zu verlieren. Das Neue muss Akzente setzen, ohne das Vorherige abzuwerten.
Einige dieser Aspekte sind in den Abbildungen dieses Beitrags visualisiert und geben einen Ausblick auf das zukünftige Szenario einer modularen Werkzeugmaschine. Die Anregungen dafür stammen von den Teilnehmern des Workshops "Maschine 2020", den Design Tech gemeinsam mit dem Kompetenznetzwerk Mechatronik BW veranstaltet hat. Was in dieser Anlage realisiert werden kann, wird Realität werden – auch wenn manches, wie die Teilnehmer betonten, erst nach 2020 möglich ist. Der Maschinenbauer stellt die Einzelmaschine mithilfe eines Konfigurators individuell für den Kunden zusammen. Die Module bestehen aus recycelbaren, intelligenten Textilien und Leichtbaumaterialien. Die Verkleidung ist Teil des Baukastensystems. Vor Ort, in der Produktion des Kunden, werden die Einzelmaschinen über eine Fördereinrichtung mit individuell steuerbaren Fördercontainern (für Werkstücke und Späne) verbunden. Die Bearbeitungseinheiten und Container rüsten sich selbstständig um. Eine zusätzliche Abschirmung ist nicht notwendig, da die Maschinenfront den Bediener von der Bearbeitung trennt. Mit der Eingabe der Fertigungsauftragsdaten läuft die Produktion automatisch in der Maschinen-Cloud ab. Der Maschinenpark organisiert sich selbst. Die Anlage ist redundant aufgebaut, beschädigte Module werden automatisch erkannt und über die Fördereinrichtung ausgetauscht. Für zusätzliche Funktionen kann der Kunde beim Maschinenbauer neue Module anfordern, die innerhalb von 24 Stunden geliefert werden.
