Du kennst das sicher: Nach der Schule sitzt du an deinem Laptop und surfst durch das Internet. Überall siehst du Werbung, die auf dich und deine Interessen zugeschnitten ist. Auch Videovorschläge auf YouTube oder Bilder auf Instagram passen voll zu deinen Interessen. Personalisierung nennt man das. Aber was bedeutet das und was genau haben Autos damit zu tun?

Personalisierung – was ist das?
Am einfachsten zu erklären ist der Begriff am Beispiel deines Zimmers: Das hast du bestimmt so eingerichtet, wie es zu dir und deinen persönlichen Vorlieben am besten passt. Du hast dein Zimmer mit Möbeln, Postern, der Wandfarbe oder Spielsachen „personalisiert“. Wenn du später ein Auto kaufst, wirst du sicherlich auch darauf schauen, dass es dir nicht nur äußerlich gefällt, sondern auch in anderen Bereichen. Und genau da ist heute eine ganze Menge möglich.

Was bedeutet Personalisierung für Autofahrer

Heutzutage brauchst du theoretisch kein Autohaus mehr zu besuchen, um ein Fahrzeug zu kaufen. Stattdessen stellst du dein Auto im Internet zusammen. Du wählst die Farbe des Lacks, das Design der Felgen und zusätzliche Ausstattungen wie Sprachassistenz nach deinen Wünschen aus. Das Auto wird dann genauso produziert, wie du es im Internet zusammengestellt hast – ganz schön cool! Aber war es das schon mit der Personalisierung eines Autos? Bei weitem nicht! Dank künstlicher Intelligenz geht heute noch viel mehr! 

Sitzhöhe, Musik oder Heizung – ein Auto wie für dich gemacht

Autohersteller wie Mercedes Benz verwenden mittlerweile in vielen ihrer Fahrzeuge intelligente Infotainment-Systeme. Damit kannst du dir ein Profil am Touchscreen neben dem Lenkrad einrichten und alle deine Vorlieben einstellen. Das sind zum Beispiel der bevorzugte Radiosender, Lieblingssongs auf Spotify oder die Temperatur der Klimaanlage. Die Software vieler Infotainment-Systeme besitzt mittlerweile sogar eine künstliche Intelligenz: So weiß das Auto zum Beispiel, wohin du am häufigsten fährst oder welche Restaurants du gerne besuchst. Setzt du dich dann ins Fahrzeug, werden dir deine beliebtesten Routen automatisch vorgeschlagen. Ebenfalls interessant: Autos können sich auch Einstellungen wie die Sitzhöhe oder die der Außenspiegel merken. Dein Papa muss sich den Sitz dann gar nicht mehr einstellen, nachdem deine Mama mit dem Auto gefahren ist. Super geschickt!

In Zukunft ist bestimmt noch viel mehr möglich, was die Personalisierung von Autos angeht. Wer sich solch spannende Ideen ausdenkt? Das erfährst du im Kinderreporter-Video von Milena und Alex bei Lab1886. Schau mal rein!

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Beitragsfoto: Daimler AG

Ein Auto besteht aus Tausenden von Einzelteilen, die alle während der Produktion zum vollständigen Auto zusammengesetzt werden. Das passiert jedoch nicht alles am gleichen Fleck – verschiedene sogenannte Baugruppen werden jeweils separat zusammengesetzt. So hat man zuerst mehrere größere Einzelteile, die dann zum vollständigen Auto werden. Vieles von dieser Arbeit wird von Robotern erledigt.

Eine Verbindung für immer

Eines dieser größeren Einzelteile ist die Karosserie. Das ist das “Gerüst” des Autos – Fachleute sagen auch “Aufbau”. Es verbindet alle Fahrzeugteile stabil miteinander. Die Einzelteile, aus denen eine Karosserie besteht, kommen aus dem Presswerk. Sie sind relativ schwer und müssen noch zur Karosserie zusammengeschweißt werden – das übernehmen Roboter.

In einem anderen Teil der Fertigungsstraße wird der Motor des Fahrzeugs zusammengesetzt – ebenfalls ein recht schweres Bauteil, das aus vielen Einzelteilen besteht.

Doch ein Motor alleine ist noch kein Auto – ebenso wenig wie eine Karosserie ohne Motor. Was muss passieren? Die beiden Teile müssen zusammenkommen! Und zwar dauerhaft – sie werden fest miteinander verschraubt und in der Regel nie wieder getrennt. Deswegen und weil der Moment so bedeutend ist, haben die Automobilbauer diesem Produktionsschritt einen besonderen Namen gegeben, nämlich Hochzeit.

Begriffe aus der Automobilindustrie für Kinder: Was ist eine Hochzeit? Genius, Genius Wissenscommunity, MINT Bildungsinitiative von Daimler
Die Motoren werden auf einer separaten Fertigungsstraße montiert // Bild: Daimler AG

Auf die Bedürfnisse der Mitarbeiter abgestimmt

Heute passiert das Verschrauben von Karosserie und Motor auf der Fertigungsstraße übrigens vollautomatisch. Arbeiter müssen nur eingreifen, wenn etwas nicht funktioniert. Früher musste jedoch alles noch von Hand gemacht werden. Das war ziemlich anstrengend – vor allem, weil die Arbeiter unter der Konstruktion standen und über ihren Köpfen die schwere Montagearbeit verrichten mussten. Dass einem da nach kurzer Zeit Nacken und Arme wehtun, kannst du dir bestimmt vorstellen.

Heute ist das anders: Wo in der Montage Menschen arbeiten, sind alle Geräte so entwickelt worden, dass keine unbequemen oder gar ungesunden Körperhaltungen notwendig sind. “Ergonomisch” nennen Fachleute das.

Emma und Nick als “Trauzeugen”

Dass es in der Automobilindustrie manchmal lustige Wörter gibt, ist auch unseren beiden Kinderreportern Emma und Nick aufgefallen. “Was bedeutet denn Hochzeit?”, fragte Nick beim letzten Besuch im Mercedes-Benz-Werk in Sindelfingen den Standortverantwortlichen Michael Bauer. Der konnte die Frage natürlich beantworten – hatte gleichzeitig jedoch eine viel tollere Idee: Er stellte Emma und Nick Ulrike Graze, Chefin der Montage, vor, die die beiden mit in die Produktionshalle nahm. Dort konnten sie die“Hochzeit” live miterleben. Schau dir hier ihr Video an:

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Alle Bilder: Daimler AG

“Ein Startup ist eine Idee, die von einigen Leuten so vorangetrieben wird, dass sie beschließen, eine kleine Firma zu gründen”, so erklärt Herr Satanowsky den Begriff. Junge Leute, die tolle Ideen haben und dann eine Firma gründen, gab es auch früher schon, man hat das nur noch nicht Startup genannt.

Nicht jede Idee ist etwas Gegenständliches – manches davon klingt sogar sehr kompliziert, ein wenig wie Science Fiction. “Früher hat man etwas gebaut, was man gesehen hat und was man anfassen konnte”, sagt Herr Satanowsky. “Viele neue Erfindungen heutzutage sind virtuell: eine App oder ein Programm zum Beispiel.”  

Auf der Suche nach neuen Ideen

Die STARTUP AUTOBAHN ist eine sogenannte Innovationsplattform rund um das Thema Mobilität – die größte Europas in dem Bereich. Alexander Satanowsky sucht nach tollen Ideen und spannenden Technologien für neue Daimler-Fahrzeuge. Er ist ein Technologie-Scout, so nennen es die Fachleute. Die Tätigkeit eines Technologie-Scouts ist ganz ähnlich der eines Talent-Scouts, der immer auf der Suche nach neuen Talenten ist. So etwas kennst du bestimmt aus Casting-Shows im Fernsehen. 

Auf der STARTUP AUTOBAHN bewerben sich neue Firmen. Das läuft so ab: Wenn ein Unternehmenspartner an das Startup und die Idee glaubt, gibt er den Gründern die Möglichkeit, in 100 Tagen ihre Idee voranzutreiben. “Dafür bekommt so ein Startup Projektmittel, kostenfreie Arbeitsplätze und Betreuung durch erfahrene Leute, die in allen Fragen rund um die neue Firma helfen. Die Startups können sich mit möglichen Kunden austauschen – und dann loslegen”, sagt Satanowsky. „Keine Geschwindigkeitsbegrenzung, dafür steht ‚die Autobahn‘.“ Das Besondere an der offenen Art der Plattform ist, dass neben der Daimler AG auch 13 andere Firmen beteiligt sind. 

So sieht es aus, wenn sich ganz viele Gründer mit tollen Ideen treffen

Erfolg einer Idee

Die Firmen, die sich auf der STARTUP AUTOBAHN bewerben, haben alle ganz unterschiedliche Ideen. “Manche kommen mit fertigen Technologien, die bisher aber noch nicht unbedingt etwas mit dem Thema Automobil zu tun hatten”, erzählt Herr Satanowsky. “Oder sie kommen mit noch nicht ganz fertigen Lösungen fürs Auto.”

So war es zum Beispiel auch bei what3words, über das wir ja schon berichtet haben. Dank Alexander Satanowskys gutem Riecher und dem Interesse seiner Kollegen, diese tolle Idee umzusetzen, werden die Navigationssysteme der neuen Mercedes-Benz A-Klasse künftig mit dieser ganz neuen Art der Adressierung arbeiten. Ein tolles Beispiel dafür, wie so eine Firma mit Hilfe der STARTUP AUTOBAHN Erfolg haben kann.

Selber einmal Gründer werden? Das brauchst du dafür!

Viele junge Leute träumen davon, Erfinder zu werden. Aus einem solchen Traum kann eines Tages eine Idee für ein Startup entstehen. Alexander Satanowsky weiß, worauf es ankommt. “Manche sagen, ich habe eine Erfindung, die ich selbst nutze, die mache ich für mich. Wenn sie dann auch möchten, dass andere die Erfindung nutzen, gründen sie so ein Startup – zum Beispiel mit Freunden.” Schon in der Schule gibt es viele Möglichkeiten, sich in dieser Richtung auszuprobieren.

Um später einmal mit einem Startup Erfolg zu haben, braucht man Biss und Durchhaltevermögen. Ganz wichtig ist es für den Technologie-Scout auch, dass man nicht nur an sich selber denkt: “Man sollte gut im Team arbeiten können. Neugier ist auch ein großes Thema. Nach vorne schauen und etwas wagen, etwas riskieren.”

Aus Fehlern lernen

Die meisten Startups haben übrigens keinen Erfolg, sondern scheitern sogar! Das ist jedoch überhaupt nicht schlimm, findet Herr Satanowsky. “Rückschläge sind wichtige Erfahrungen. Da habe ich dann so viel gelernt: Wie mache ich einen Prototypen? Wie mache ich ein Konzept? Warum geht etwas nicht? Wie muss ich einen Zeitplan machen?”

Erfolg muss auch nicht unbedingt bedeuten, dass man reich wird. “Erfolg heißt, dass man sich etwas Eigenes aufbaut”, so erklärt es Alexander Satanowsky. Für die STARTUP AUTOBAHN sucht er daher nach Gründern, die Durchhaltevermögen beweisen und sich von Rückschlägen nicht entmutigen lassen, sondern es einfach nochmal versuchen. “Das spornt natürlich auch andere an. Nach genau solchen Leuten suchen wir bei der STARTUP AUTOBAHN!”

Dieses Zeichen bedeutet: keine Geschwindigkeitsbegrenzung! Wie auf der STARTUP AUTOBAHN auch

Alle Fotos: Daimler AG

Die Menschen und Roboter arbeiten so eng zusammen, weil die Maschinen sensitiv sind. Sensitiv bedeutet, dass der Roboter sich ganz vorsichtig bewegt und mit Sensoren spüren kann, wenn ein Widerstand auftaucht. Darum fährt er nicht gegen ein Werkstück und stoppt seine Bewegung, falls jemand seine Hand dagegen hält. Wie wir auch wir Menschen bemerkt er, dass es nicht weitergeht. Es ist nämlich sehr wichtig, dass sich kein Arbeiter durch die Roboter verletzt. Wie sicher das ist, haben auch die beiden Genius-Kinderreporter Emma und Nick auf der IAA erfahren.

Marc-Oliver Füger, Sprecher der TecFabrik der Daimler AG, erklärt den Genius-Kinderreportern die neue Generation Roboter in der Automobilproduktion.
Die Genius Kinderreporter Emma und Nick haben auf der IAA erlebt, wie sicher die Roboter sind

Die Arbeiter können ihre Roboter-Kollegen ganz leicht steuern: Einfach den Gelenkarm an den Startpunkt der Aufgabe bewegen und schon legt der Roboter mit der Arbeit los. Für die Mitarbeiter ist das eine tolle Entlastung: Die kleinen Helfer nehmen ihnen schwere, körperliche oder eintönige Arbeiten ab.

Schwere Batterien für Elektrofahrzeuge einbauen – für Roboter kein Problem

Die Roboter werden auch beim Einbau von Batterien in Hybridfahrzeuge eingesetzt. Die Batterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge ist nämlich groß und schwer, um möglichst lange Fahrten zu ermöglichen. Das macht es für Menschen sehr anstrengend und kompliziert, sie ins Fahrzeug zu montieren.  Bisher musste man dafür ein Gerät ähnlich einem Kran steuern. Das war gar nicht so leicht, denn schnell stößt man an und beschädigt den Kofferraum mit dem Hebearm.

Jetzt haben es die Arbeiter aber leichter, denn ein moderner Roboter hilft ihnen beim Einbauen. Da der Roboter ganz genau arbeitet, beschädigt man den Kofferraum nicht mehr aus Versehen. Die Zusammenarbeit ist gut abgestimmt: Der Roboter reagiert ganz schnell, wenn sein Bediener die Hand von der Steuerung nimmt. Außerdem bekommt der Arbeiter auf einem Programmiergerät, genannt SmartPad, alles angezeigt, was er wissen muss. Er bekommt Informationen über den Ablauf und ob auch alles richtig funktioniert. Auf diese Weise passieren weniger Fehler und es kann viel mehr Arbeit in derselben Zeit erledigt werden.

TecFabrik, Robotik, Genius
Der Roboterarm setzt die schwere Batterie ganz leicht ins Auto ein

Fahrerlose Transportfahrzeuge flitzen durch die TecFabrik

Die Roboter helfen auch dabei, die schweren Bauteile zu den Montage-Robotern zu transportieren. Wer ganz genau hinsieht, erkennt auf dem Hallenboden der Technologie Fabrik bei Daimler, der sogenannten TecFabrik, nämlich ein ganz besonderes Muster: Überall sind Magnetstreifen eingebaut, die den Robotern ihre Fahrstrecke vorgeben. Das Leitsystem wird per WLAN gesteuert und die Transport-Fahrzeuge können ganz ohne Fahrer die Magnet-Wege nachfahren. Wie von Geisterhand bewegen sie sich dann zwischen den Stationen und helfen dabei, dass immer die richtigen Bauteile vorhanden sind – ganz ohne mühselige Schlepperei!

Auch die beiden Genius-Kinderreporter Nick und Emma haben die Roboter schon erleben können. Bei der Internationalen Automobil-Ausstellung IAA erklärt ihnen der Daimler-Experte Marc-Oliver Füger, warum die neuen Roboter so sicher sind. Im Video könnt ihr euch den Besuch der Kinderreporter bei der Automobil-Messe anschauen und Spannendes über 3D-Druck und mitdenkende Autos erfahren.

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Alle Fotos: Daimler AG

Wenn an einem Auto etwas kaputt ist, benötigt man manchmal ein Ersatzteil dafür. Doch auf diese Teile muss man oft lange warten, weil sie nur selten gebraucht werden und daher nicht im Lager vorhanden sind. Oder was macht man, wenn man ein Auto hat, das schon gar nicht mehr produziert wird? Wie kommt man da an Ersatzteile? Mit einem 3D-Drucker ist das kein Problem. Mit so einem Drucker kann man jedes Ersatzteil schnell und einfach herstellen.

Frisch gedruckte Schrauben für die Genius-Kinderreporter

Ersatzteile schnell und einfach gedruckt

Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Zuerst wird das benötigte Ersatzteil am Computer entworfen. Die Datei wird dann an den 3D-Drucker gesendet. Viele 3D-Drucker besitzen eine Düse. Diese Düse erwärmt das Material, aus dem das Ersatzteil später sein soll. Das ist meistens Plastik, aber auch aus Metall oder Keramik kann man Teile drucken. Das Plastik wird so weit erwärmt, bis es flüssig ist. Am Ende der Düse tritt dann ein dünner und weicher Faden aus. Nun wird die erste Schicht gedruckt. Ist diese Schicht getrocknet, druckt der 3D-Drucker die nächste Schicht auf die erste oben drauf. Das passiert so lange, bis das Ersatzteil fertig gedruckt ist.

So sieht es aus, wenn der 3D-Drucker Schicht um Schicht zusammenfügt

Aber das ist nicht die einzige Technik, wie man dreidimensional drucken kann. Eine andere Technik des 3D-Drucks ist das selektive Laserschmelzen. Dabei nutzt man das Material in Pulverform. Das Pulver wird auf eine Bauplattform aufgebracht. Ein Laser zeichnet dann die Konturen des Ersatzteils nach. Durch die Wärme des Lasers verschmelzen die einzelnen Pulverkörnchen miteinander. Nun wird die Bauplattform abgesenkt, eine neue Schicht Pulver aufgetragen und der Laser lässt die nächste Pulverschicht mit der ersten Schicht zu einem festen Bestandteil verschmelzen. Diese Technik verwendet man eher bei Metall.

3D-Druck schont die Umwelt

Durch den 3D-Druck können Ersatzteile auch umweltfreundlicher hergestellt werden. Für wenige Ersatzteile müssen dann keine großen Maschinen angeschaltet und durch die schnelle Produktion der Teile mit dem Drucker müssen diese auch nicht gelagert werden. Die Ersatzteile werden einfach vom Kunden bestellt, am Computer designt, gedruckt und sofort verschickt. Bestellt der Kunde weitere Teile nach, sucht man einfach die Datei im Computer und druckt weitere. Außerdem entsteht beim 3D-Druck kaum Müll.

Die Kinderreporter Emma und Nick waren für dich auf der IAA und haben sich mal ganz genau angeschaut, wie so ein 3D-Drucker funktioniert. Sie durften sogar etwas mitnehmen – aber schau es dir selbst an:

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Alle Bilder: Daimler AG

Hast du dir schon einmal überlegt, für was wir alles Strom brauchen? Wenn du schon mal einen Stromausfall miterlebt hast, dann ist dir das sicher auch schon schmerzlich bewusst geworden. Jeder Haushalt braucht eine bestimmte Menge an Strom, auf die er angewiesen ist. Stell dir mal vor, man würde den Stromverbrauch aller Haushalte auf der Welt zusammenrechnen. Da würde eine unglaubliche Menge herauskommen. Und dann kommen noch die ganzen Fabriken und Produktionsbetriebe dazu … Du merkst sicherlich, worauf wir hinauswollen. Der Stromverbrauch auf der Erde ist enorm. Aber: Was ist Strom eigentlich und wie wird er erzeugt?

Elektrische Energie

Warum muss man Strom sparen?
Bei einem Stromausfall fehlt nicht nur das Licht

Das Wort „Strom“ kann man ganz einfach übersetzen mit „elektrische Energie“. Diese elektrische Energie kann aus verschiedenen Energieformen erzeugt werden – wie beispielsweise Bewegung. Das kennst du von deinem Fahrraddynamo: Wenn du in die Pedale trittst, entsteht Bewegungsenergie und die wird vom Dynamo umgewandelt in elektrische Energie. Doch um die ganze Welt mit Energie zu versorgen, bräuchte es ganz schön viele Fahrräder und selbst dann würde die Energie nicht ausreichen.

Kraftwerke als Stromquelle

Den Strom, der zu dir nach Hause kommt, kann man zum Beispiel aus Atomenergie gewinnen. Das war lange sehr verbreitet und wird in sogenannten Atomkraftwerken gemacht. Außerdem kann man fossile Stoffe wie Erdöl, Erdgas oder Braunkohle verbrennen und daraus Wärmeenergie gewinnen. Braunkohle zum Beispiel verbrennt man in Kohlekraftwerken, Erdgas in Gasturbinenkraftwerken. Heute versucht man immer mehr Strom aus sogenannten „erneuerbaren Energien“ zu gewinnen. Das sind zum Beispiel Sonne, Wasser und Wind: also Energien, die sich nicht wie Kohle oder Erdöl aufbrauchen. Diese Art der Gewinnung ist nicht ganz einfach, denn Strom muss rund um die Uhr zur Verfügung stehen. Und wie wäre es, wenn man sich nur Mittagessen kochen könnte, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht?

Warum muss man Strom sparen?
Ein Kohlekraftwerk produziert jede Menge schädliches CO₂; Bild: www.shutterstock.com / ShutterProductions

Die Umwelt schonen

Egal, wo der Strom herkommt – die Produktion ist in allen Fällen ziemlich teuer. Und: Das Erzeugen von Strom ist häufig belastend für unsere Umwelt. Deshalb möchte die Bundesregierung in Zukunft immer mehr auf erneuerbare Energiequellen zugreifen. Kohle-, Atom- und Gasturbinenkraftwerke haben eine schlechte Auswirkung auf unser Klima. Bei der Stromgewinnung aus Atomenergie entsteht radioaktiver Abfall. Das kann sehr schädlich für uns Menschen sein und Krankheiten wie Krebs verursachen. Bei der Verbrennung von fossilen Stoffen entsteht außerdem Kohlenstoffdioxid, Feinstaub und andere Abgase, die für Mensch und Umwelt schädlich sind.

Warum muss man Strom sparen?
Daimler hat eine Photovoltaikanlage gebaut – Roboter werden in einem Produktionsfeld so mit Solarstrom versorgt; Bild: Daimler AG

Smart Grid

Nun braucht man auch für die Produktion von Autos eine ganze Menge Strom. Die Roboter in der Fabrik betrifft das vor allem im Karosseriebau. Die Daimler AG möchte deshalb in Zukunft mit einem sogenannten „Smart Grid“ arbeiten. Das ist ein schlaues und umweltfreundliches Energienetz. Zum Test wurden im Daimler Werk in Sindelfingen eine Produktionsanlage mit Robotern und eine Photovoltaikanlage gebaut, die Solarstrom an die Produktionsanlage liefert. Mithilfe digitaler Messtechnik wird in der Fabrik ermittelt, wie viel Energie von welchem Roboter benötigt wird. Energie, die gerade nicht gebraucht wird, soll vom System gespeichert werden, damit sie zu einem anderen Zeitpunkt wieder verwendet werden kann.

Über die Stromleitungen in der Luft läuft Wechselstrom

Von Wechselstrom zu Gleichstrom

Außerdem werden die Roboter durch die Solarenergie nicht mehr mit Wechselstrom, sondern mit Gleichstrom versorgt. Gleichstrom ist elektrischer Strom, der im Gegensatz  zu Wechselstrom in die gleiche Richtung fließt und Energie spart.

Der Strom aus deiner Steckdose Zuhause ist normalerweise Wechselstrom. Haushaltsgeräte wie Wasserkocher benötigen aber Gleichstrom und wandeln den Strom aus der Steckdose wieder um. Warum so umständlich? Ganz einfach: Um elektrische Energie über große Entfernungen zu übertragen (also vom Kraftwerk in die Haushalte) brauch es eine hohe Spannung. Bei einer zu geringen Spannung geht zu viel der Energie verloren. Wechselstrom kann man in der Spannung „hochtransformieren“, Gleichstrom nicht. Deshalb kommt aus den Kraftwerken immer Wechselstrom.

Warum muss man Strom sparen?
Die Testzelle in Sindelfingen ist in Betrieb; Bild: Daimler AG

Die Daimler AG will nun mit dem Smart Grid alle Roboter mit Gleichstrom aus Solarenergie versorgen. Gleichzeitig ist die Produktionsanlage aber noch an das Wechselstromnetz angeschlossen. Das ist als Reservequelle für den Notfall gedacht – falls der Solarstrom mal knapp wird. Das Projekt in Sindelfingen ist für den Autobauer ein weiterer Schritt zu einer umweltfreundlichen Energieversorgung in der Produktion. Die Roboter in Sindelfingen arbeiten schon mit Solarenergie und stellen Bauteile für die Autos her.

Beitragsbild: Daimler AG

 

Die Anfänge…

3D-Druck Prothese
3D-Drucker können ziemlich viel, auch diese Handprothese wurde einfach gedruckt

Schmuck, Werkzeuge, Prothesen… Die Liste mit Produkten, dich sich mit so einem 3D-Drucker herstellen lassen scheint aktuell endlos. Doch seit wann ist das eigentlich so? Als Erfinder des 3D-Druck gilt der Amerikaner Chuck Hull, der seine Druck-Technologie bereits 1986 als Patent anmeldete. Allerding war das komplette Verfahren eines 3D-Drucks sehr teuer  und aufwändig. Es dauerte einige Jahre als zum Beginn des 21. Jahrhunderts die Kosten für eine 3D-Produktion anfingen zu sinken. Erst dadurch wurden die Geräte auch für Masse und vor allem viele Unternehmen interessanter. Seither findet er in vielen unterschiedlichen Branchen Verwendung, wie z.B. in der Architektur, im Automobildesign oder im Maschinenbau. Besonders häufig werden mit den Geräten Prototypen für spezielle Design-Entwürfe gedruckt – die Umsetzung des realen Bauteils kann somit deutlich beschleunigt werden.

Die Technologie…

Technik
Beim 3D-Druck entsteht ein Gegenstand in dem er Schicht für Schicht vom Drucker aufgebaut wird

Wenn Gegenstände aus Plastik oder anderen Materialen gefertigt werden, geschieht dies normalerweise in einem sogenannten subtraktiven Prozess. Dabei wird das Teil aus einem Materialblock gefräst. Ganz anders beim 3D-Druck: Bereits Erfinder Hull etablierte den Begriff der „additiven Herstellung“. Hier werden die unterschiedlichen Werkstoffe, ob Plastik, Metall oder Keramik übereinander geschichtet. Dadurch verbraucht man nur so viel Rohmaterial, wie auch tatsächlich benötigt wird und es entsteht deutlich weniger Abfall.

Noch vor dem eigentlichen Druck muss der gewünschte Gegenstand jedoch erst einmal mithilfe einer speziellen digitalen Software am Computer designet werden. Das entworfene Objekt wird dann von der Software automatisch in einzelne Schichten unterteilt. Diese Info geht nun an den 3D-Drucker, der jede einzelne ca. 0,1 Millimeter dicke Lage reproduziert und aufeinander sprüht. Die verbundenen Einzelschichten ergeben am Ende den fertigen Gegenstand.

Der Hype…

Drucker
In einem 3D-Drucker steckt ziemlich viel Technik, deswegen sind sie nach wie vor sehr teuer

Weniger Rohstoffverschwendung, Produktion vor Ort, Einsparungen beim Transport usw. Bei so vielen Vorteilen ist die Begeisterung rund um den 3D-Druck natürlich riesig. Viele Experten gehen davon aus, dass das Verfahren das Potential besitzt, unsere Industrie und Wirtschaft komplett zu verändern. Sogar im privaten Umfeld könnte der 3D-Druck schon bald immer wichtiger werden, wenn Smartphonehüllen oder Ersatzteile für die Spülmaschine einfach selber ausgedruckt werden können.

Doch viele dieser Theorien sind mittlerweile schon ein paar Jahre alt. Stellte man sich vor drei Jahren noch vor, dass heutzutage der 3D-Druck eine neue Ära einläuten wird , ist seither nicht viel passiert: Bei uns zu Hause stehen immer noch ganz normale Papierdrucker und auch viele Unternehmen setzen nach wie vor auf das klassische Fräsen. Die Kosten für die 3D-Geräte sind nämlich nach wie vor hoch und auch der Druckprozess für ein einzelnes Bauteil dauert vergleichsweise sehr lange. Zwei wichtige Faktoren, die die Euphorie bis heute bremsen.

Die Zukunft…

Der erste Hype von vor ein paar Jahren ist also etwas abgeflacht. Trotzdem hat der 3D-Druck den Status einer „Spielerei“ bereits weit überschritten. Zwar scheint das Verfahren aktuell für Massenproduktionen noch ungeeignet, dennoch kann man davon ausgehen, dass sich die Technologie weiterhin schnell weiterentwickeln und verbreiten wird. Vor allem für spezielle Bauteile ist die Drucktechnik genial. So gibt es bereits Konzepte für eine Mondbasis oder Häuser auf dem Mars, die mit Hilfe von 3D-Druck entstehen sollen.  Aber auch bei weniger spektakulären Anwendungen könnte sich der 3D-Druck schnell etablieren. So planen auch Automobilhersteller wie Daimler, die Technik im Rahmen der Smart Factory für die Entwicklung von Prototypen oder speziellen Werkzeugen einzusetzen.

Bis du dir Schmuck oder Spielzeug einfach ausdrucken kannst, werden bestimmt noch ein paar Jahre vergehen. In der Industrie wird der 3D-Druck jedoch vermutlich schon bald zum Mainstream gehören.

 

Bilder: pixabay.com

Smart Factory = Roboter-Fabrik?

Roboterwerk
Der Einsatz von Robotern gehört schon seit vielen Jahren zum Standard beim Automobilbau

Stell dir vor, dein Vater bestellt ein Auto. Von seiner Bestellung im Internet über die komplette Fertigung, bis zur Lieferung des neuen Flitzers vor die Haustür, kommen so gut wie nur Maschinen mit dem Auto in Kontakt – keine Menschen. Wenn man weit in die Zukunft blickt, könnte es vielleicht eines Tages dazu kommen. Doch aktuell verfolgen Autobauer wie Daimler andere Ziele: In ihren intelligenten Fabriken wollen sie zwar auf modernste und intelligente Roboter setzen – sie sollen jedoch nicht komplett eigenständig, sondern im perfekten Einklang mit den Mitarbeiten arbeiten.

Wie so eine Smart Factory aussieht und warum sie der Kern der Industrie 4.0 ist, haben wir dir bereits in den ersten beiden Teilen unserer Serie erklärt. Deshalb nehmen wir nun noch einmal den Faktor Mensch als wichtigen Teil in der intelligenten Fabrik unter die Lupe.

Eine Frage der Ethik?

Das Roboter irgendwann einmal Menschen bei vielen Aufgaben komplett ablösen ist eine Theorie, vor der tatsächlich nicht wenige Menschen Angst haben. Vor allem Personen, deren Jobs von intelligenten Maschinen ausgeübt werden könnten.

Die Tatsache ist, dass Roboter tatsächlich viele Tätigkeiten schneller und besser ausführen können als wir Menschen. Sollte man nun trotzdem aus ethischen Gründen auf diese Maschinen verzichten, damit die Monteure nicht ihren Arbeitsplatz verlieren? Wenn wir beim Beispiel von Daimler bleiben, stellt sich diese Frage allerdings nicht: Für den Fahrzeughersteller heißt es nicht Mensch oder Roboter, sondern Mensch mit Roboter. Diese Strategie bietet die größten Chancen: Roboter erledigen ausdauernde Aufgaben, in denen sie besser sind und entlasten dadurch den Menschen anstatt ihn zu ersetzen. Dieser kann somit seine Zeit und Energie bei Tätigkeiten einsetzen, bei denen die menschlichen Fähigkeiten viel besser zur Geltung kommen, wie beispielsweise die Kommunikation oder die Kreativität.

Smart Factory = Mensch-Roboter-Fabrik

MRK
Daimler setzt in seiner Smart Factory auf die Zusammenarbeit von Robotern und Menschen

Um unsere Ausgangsfrage zu beantworten: Nein, unsere Autos werden nicht in Zukunft von Robotern alleine gebaut. In der Automobilbranche werden trotz Industrie 4.0 die Mitarbeiter weiterhin im Mittelpunkt stehen. Denn menschlichen Faktoren wie Erfahrung, Flexibilität und Kreativität sind auch durch Smart Factories nicht ersetzbar. Somit wird die Fabrik der Zukunft nicht menschenleer sein.

Im Gegenteil: Daimler möchte die perfekte Kooperation zwischen Robotern und Menschen auf lange Sicht in seinen Fabriken etablieren. Dabei interagieren die Mitarbeiter direkt mit den Maschinen, als ob es ihre Kollegen wären: So nehmen bestimmte Roboter erst auf einen Schubser hin ihre Arbeit auf, oder es müssen bestimmte Gelenkarme vom Monteur zunächst an den richtigen Startpunkt bewegt werden. Beim sogenannten „Robot Farming“ betreut ein Mitarbeiter gleich mehrere Roboter.

Noch mehr über das Zusammenspiel von Menschen und Robotern bei Daimler erfährst du in diesem Video:

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Zielerreichung durch Zusammenarbeit

InCarRob
Beim so genannten „InCarRob“ sitzt der Roboter im Fahrzeug und übernimmt anstrengende „Überkopf-Tätigkeiten“

Daimler zielt also keineswegs auf eine komplette Technisierung und Automatisierung in intelligenten Fabriken ab. Durch die sogenannte Mensch-Roboter-Kommunikation sollen wichtige Ziele, wie eine bessere Qualität und die Steigerung der Produktivität erreicht werden. Wenn Menschen weniger körperliche Arbeit in den Fabriken verrichten müssen, können sie auch im höheren Alter ihren Job noch gut ausfüllen. Es werden also auch in Zukunft weiterhin viele technische Entwicklungen kommen, die unsere Produktionsprozesse und somit die ganze Arbeitswelt verändern werden.

Wirklich große Ziele lassen sich jedoch auch in der fernen Zukunft nur dann erreichen, wenn man die Kompetenzen der Menschen in die neuen Abläufe mit einbezieht.

 

Bilder: Daimler AG

Die Smart Factory als Teil der Industrie 4.0

TecFabrik
In der TecFabrik von Daimler werden die neuesten Maschinen für den Einsatz in einer Smart Factory entwickelt und getestet

In unserem ersten Teil der Serie Industrie 4.0 haben wir dir erklärt, was es mit diesem Begriff auf sich hat und wie diese vierte Phase der industriellen Revolution entstanden ist. Jetzt wollen wir aber einmal ins Detail gehen und uns genau anschauen, wie sich die Arbeitsprozesse durch die Industrie 4.0 in den intelligenten Fabriken verändert haben. An diesem Ort sollen sich nämlich Maschinen, Produkte und industrielle Prozesse durch das sogenannte Internet der Dinge vernetzen. Indem sie untereinander kommunizieren, wird die gesamte Umgebung intelligent und vor allem selbständig. Auch der Begriff Smart Factory bezeichnet offiziell eine Produktionsumgebung, in der sich die Maschinen selbst organisieren – weitgehend ohne menschliche Eingriffe.

Das hat die Smart Factory alles drauf

Virtuelle Montage
Bei der virtuellen Montage bauen die Monteure ein Auto per modernster Technik und Bewegungssensoren

Die intelligente Fabrik steht also für eine komplette Vernetzung einer gesamten Wertschöpfungskette und bildet den Kern eines digitalen Unternehmens. Doch was genau passiert jetzt eigentlich in so einer futuristischen Fabrik? Ganz einfach ausgedrückt: Ein Produkt – das noch nicht hergestellt wurde – trägt seine Fertigungsinformationen einfach bei sich. Die Maschinen in der Smart Factory können diese Daten selbständig lesen und wissen somit automatisch was sie zur Herstellung des Produkts beitragen müssen. Somit kann der Weg des Produktes durch die gesamte Fertigungsanlage automatisch gesteuert werden. Das Ganze nennt sich dann „Digitale Prozesskette“.

Doch in so einer Smart Factory kommen natürlich noch ein paar mehr Elemente zum Einsatz. Hier ein paar Highlights:

  • Virtuelle Montage: Noch bevor ein Produkt wie beispielsweise ein Auto in einer Smart Factory überhaupt gebaut wird, kann der Ablauf der Herstellung über ein Tool genauestens getestet werden. Ähnlich wie bei der Spielekonsole Wii, bei der man alles über Bewegungsteuerung bedient, können auch bei der virtuellen Montage Bauteile in einem Fahrzeug befestigt werden – aber eben nur auf dem Computerbildschirm. Dabei können die Techniker perfekt einschätzen, wie sich die einzelnen Arbeitsschritte am effektivsten umsetzen lassen.
  • Mensch-Roboter-Kommunikation: Roboter gibt es in Fabriken schon länger. Früher mussten diese allerdings bedient werden – in Smart Factories arbeiten heute Mensch und Roboter Hand in Hand. Solche Roboter können zum Beispiel die Batterie in einem Fahrzeug einbauen, reagieren aber automatisch sobald eine Personen unterstützend eingreift.
  • Fahrerlose Transportfahrzeuge: Auch die Anlieferung der Bauteile passiert in intelligenten Fabriken automatisch. Dazu sind im Hallenboden überall Magnete eingebaut, die in Kombination mit einer einprogrammierten WLAN-Steuerung den Kurs von Transportfahrzeugen navigieren.

Die Ziele der Smart Factory

Im Detail verfolgt natürlich jedes Unternehmen, das auf eine intelligente Fabrik setzt, unterschiedliche Ziele. Speziell bei Daimler, versucht man durch den Einsatz der kompletten Vernetzung diese fünf Hauptziele zu erreichen:

  • Größere Flexibilität: In der heutigen Zeit müssen die Produkte jedes Unternehmens immer „Up-to-Date“ sein. Speziell in der Autobranche werden die Kundenwünsche immer individueller. In einer Smart Factory kann man die Fertigungsprozesse viel schneller anpassen und somit auch besser auf die Nachfrage reagieren.
  • Erhöhte Effizienz: Jedes Unternehmen möchte von seinen Ressourcen wie Energie oder Vorräte so wenig wie möglich verschwenden. Eine intelligente Fabrik, in der jeder Schritt programmiert und alles genauestens überwacht wird, erleichtert es, mit den vorhandenen Produktionsmitteln noch effizienter umzugehen.
  • Höhere Geschwindigkeit: Wer schneller seine Prozesse anpassen kann, kann auch schneller seine Produkte fertigen und früher liefern.
  • Attraktives Arbeitsumfeld: In einer Smart Factory ändern sich viele Arbeitsabläufe und Tätigkeiten komplett: Statt den Schraubenschlüssel in die Hand zu nehmen, müssen die Mitarbeiter jetzt Hand in Hand mit Robotern arbeiten – für die meisten Mitarbeiter ist dies deutlich attraktiver.
  • Intelligente Logistik: Zur Smart Factory gehört nicht nur der eigentliche Bau des Fahrzeugs. Der komplette Prozess von der Bestellung bis zur Auslieferung soll automatisch erfolgen.

Wie genau Daimler die Entwicklung seiner eigenen Smart Factory vorantreibt, erfahrt ihr in diesem Video:

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Eine Zukunft ohne Mitarbeiter?

Smart Factory
In einer Smart-Factory arbeiten die Mitarbeiter jetzt Hand in Hand mit den Robotern

Wie du siehst, hat so eine intelligente Fabrik einige Vorteile – auch für dich als Kunde: Wenn du also irgendwann einmal ein Auto bestellen wirst, kannst du davon ausgehen, dass jeder individuelle Wunsch von dir berücksichtigt wird und dein neuer Renner trotzdem blitzschnell gebaut werden kann.

Doch wenn jetzt alles schon von den Maschinen so gut wie alleine erledigt wird, brauchen Fabriken dann in Zukunft überhaupt noch Mitarbeiter, die wirklich Hand anlegen? Die Antwort ist eindeutig: Ja. Doch wie schon erwähnt, sehen die Arbeitsschritte für die Menschen in einer Smart Factory komplett anders aus. Wie genau diese Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern aussieht, und ob nicht doch in naher Zukunft die Maschinen komplett übernehmen, klären wir im dritten Teil unserer Serie zur Industrie 4.0.

Bilder: Daimler AG

1… 2… 3…

Wenn man von einer Industrie mit dem Zusatz 4.0 spricht, stellt sich natürlich eine Frage: Was hat es mit den Industrien eins bis drei auf sich? Die Antwort auf diese Frage geht bis in die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts zurück. Denn dieser Zeitraum gilt als Beginn der (ersten) industriellen Revolution. Damals machten sich immer mehr maschinelle Erfindungen breit und Produkte in verschiedenen Gewerben wurden erstmals auch ohne menschliche Energie hergestellt. Vor allem mit Wasser- und Dampfkraft konnten viele Abläufe mechanisiert werden. Durch die sehr bekannten Erfindungen der Spinn- und Dampfmaschinen sowie mechanischen Webstühlen erzielte man rasante Produktionssteigerungen.

Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution

Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution.
Die Dampfmaschine war eine der wichtigsten Erfindungen der ersten industriellen Revolution

Doch bei einer industriellen Revolution blieb es natürlich nicht. Die zweite Phase der Industrialisierung begann etwa um 1880 und beschreibt den Übergang zu Massenproduktionen an Fließbändern. Eine weitere wichtige Neuerung dieser Zeit war die erstmalige Nutzung elektrischer Energie.

Die dritte industrielle Revolution – auch digitale Revolution genannt – liegt noch gar nicht so weit zurück und fand ab den 60er Jahren bis über den Zeitraum der Millenniumswende statt. Als Ursprung kann die Erfindung des Mikrochips gesehen werden. Sie war ausschlaggebend für eine mittlerweile fast vollständige Digitalisierung der weltweit gespeicherten Informationen. Auch die stark angestiegene Nutzung von Computern und der Aufbau des Internets sind wichtige Säulen dieser Phase, da dadurch Produktionsabläufe weiter automatisiert werden konnten.

… 4. industrielle Revolution

Jetzt ist es also Zeit für die vierte Stufe. Da der Begriff „Industrie 4.0“ bereits 2011 zum ersten Mal fiel, stecken wir bereits mittendrin – in der nächsten industriellen Revolution. Doch was ist jetzt eigentlich das Neue? Einfach ausgedrückt: Maschinen werden intelligent. Bis jetzt mussten sie von Menschen oder über einen externen Computer bedient werden. Doch durch neue Technologien können Computer inklusive der Möglichkeiten des Internets direkt in Maschinen integriert werden. Somit können sie eigenständig handeln und sich sogar mit anderen Geräten vernetzen. Die Informationen und Befehle, die sie zum Ausführen ihrer Arbeit benötigen, erhalten sie also wiederum von Maschinen. Bei dieser sogenannten Maschine-zu-Maschine-Kommunikation kommt es vor allem darauf an, dass sämtliche Informationen überall und ohne Verzögerung abrufbar sind. Deshalb bezeichnet man die Phase der Industrie 4.0 auch als Informatisierung der Fertigungstechnik oder intelligente Produktion.

Schlaue Maschinen machen individuelle Wünsche wahr

Wie du also gelernt hast, ist die Einführung von intelligenten Maschinen ausschlaggebend für die neuerliche industrielle Revolution. Doch auch der Mensch spielt weiterhin eine zentrale Rolle. Zum einen auf der Seite des Herstellers: In der Fertigung werden weiterhin viele Mitarbeiter benötigt, deren Arbeitsabläufe sich im Umgang mit den Robotern jedoch grundlegend ändern. Zum anderen sind es die Kunden, die nun noch mehr in den Mittelpunkt rücken: Die Industrie 4.0 ermöglicht es, dass individuelle Anforderungen und Kundenwünsche schnell und in hoher Qualität entstehen können. Besondere Bedeutung hat die Industrie 4.0 daher beispielsweise in der Autoindustrie. Durch eine Vernetzung des Bestellprozesses mit den Produktionsmaschinen, können individuelle Konfigurationen der Kunden im Bezug auf Design und Ausstattung leichter und schneller umgesetzt werden.

Intelligente Maschine
Intelligente Maschinen werden oft bei der Fertigung von Autos eingesetzt

Unbegrenzte Möglichkeiten

Insgesamt gesehen ist das Potential der Industrie 4.0 riesig und noch lang nicht am Ende angelangt. Ziel ist es, gesamte Wertschöpfungsketten digitalisieren zu können. Dazu sollen sich Menschen, Maschinen und industrielle Prozesse in intelligenten Fabriken vernetzen. Bei Daimler setzt man bereits seit einiger Zeit auf die sogenannte Smart Factory. Was genau in so einer Fabrik vor sich geht und welche Vorteile eine Mensch-Roboter-Kommunikation bringen, erfahrt ihr im zweiten Teil unserer Serie zur Industrie 4.0.

Bildquelle: Bild 1 & 3, Daimler AG