Der Forschungscampus ARENA2036 ist seit Dezember 2016 das neue Zuhause von zahlreichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Industrie und Forschung auf dem Campus der Universität Stuttgart in Vaihingen. Das Akronym ARENA steht für Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles. Mission des Forschungsprogramms ist die Entwicklung einer nachhaltigen Industrie 4.0 und ein Technologiewandel, der individuelle Mobilität mit niedrigem Energieverbrauch möglich macht. 2036 ist das Jahr, in dem das Automobil sein 150-jähriges Jubiläum feiern wird.
Mit rund 10000 m² bietet die größte Forschungsfabrik Deutschlands viel Raum, um sowohl theoretisch als auch praktisch an den vier miteinander verbundenen Forschungsbereichen Materialien und Konstruktion, Simulation und Digitaler Prototyp, Produktion und Forschungsfabrik sowie Kreativität, Kooperation und Kompetenztransfer zu arbeiten. In der Fabrikhalle haben einzelne Forschungsprojekte bereits Gestalt angenommen und werden auf ihre Prinziptauglichkeit hin erprobt.
Fahrerlose Transportsysteme spielen beispielsweise in der Automobil-Produktion der Zukunft eine zentrale Rolle und werden auch in der ARENA2036 zwischen den Forschungsstationen eingesetzt. Doch wie muss ein solches System aufgebaut werden, wie wird es optimal beladen und welchen Kräften hält es stand? Das untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mithilfe dieser Musterkarosserie.
Grenzenlos denken: Die Kooperationsplattform steht für eine neue Form der Zusammenarbeit, dies zeigt sich auch in der Gestaltung der Arbeitsbereiche. Viel Glas und wenig Barrieren kennzeichnen die Büros, Besprechungszimmer, Arbeitsnischen und machen deutlich: Hier geht es um uneingeschränktes Denken und ein grenzenloses Miteinander der verschiedenen Forschungsdisziplinen.
Die ersten vier Startprojekte der ARENA2036 sind LeiFu (Intelligenter, multimaterialer Leichtbau mit Funktionsintegration), ForschFab (Wandlungsfähige Produktion in der Forschungsfabrik, Bild), Khoch3 (Arbeitswissenschaftliche Begleitung einer kreativitätsfördernden Arbeitsumgebung) und DigitPro, bei dem das Team um Prof. Peter Middendorf vom Institut für Flugzeugbau an Materialien und Prozessen für den digitalen Prototyp arbeitet. Die folgenden Seiten zeigen anhand dieses Projekts, wie in der ARENA2036 an der Zukunft gearbeitet wird.
Das Ziel von DigitPro ist es, die gesamte Wertschöpfungskette einer automobilen Struktur virtuell vorhersagen zu können – für mehr Effizienz und Ressourcenschonung. Der Digitale Prototyp bildet den Nukleus für virtuelle Simulationsmodelle und CAM-Schnittstellen. Er ermöglicht die einfache Datenweitergabe zwischen den einzelnen Prozessschritten, den unterschiedlichen Simulationsprogrammen und dokumentiert die abgeschlossenen Simulationspakete. Das Ergebnis: eine höhere Vorhersagegüte, optimal ausgelegte Bauteile und damit Kosten- und Zeiteinsparungen.
In den Prozessschritten, die der Materialmodellierung folgen, geht es darum, die Produktion der erarbeiteten Materialien und Formen virtuell durchzuspielen. Durch das virtuelle Testen der Materialien sind Eigenschaften und Performance der Leichtbaustrukturen schon vor deren Umsetzung bekannt, können bewertet und nachfolge Prozesse optimiert werden.
Aus der Simulation geht es dann ins Testing: Im experimentellen Versuch werden das Textil charakterisiert und die zugehörigen Simulationen validiert. Das erfordert Zeit – und vor allem viel Erfahrung.
Am Ende der virtuellen Prozesskette steht die lückenlose automatische Weitergabe aller Simulationsdaten an die Roboter der Produktion. Sie erfolgt über eine neuartige CAM-Schnittstelle, die dafür sorgt, dass das Bauteil in der Realität genau so umgesetzt wird, wie in den Schritten zuvor berechnet. Dazu müssen die Daten nicht mehr händisch eingepflegt werden, sondern sie gehen quasi per Knopfdruck direkt in die Produktion – der Start für die Industrie 4.0.
Geplant ist, die Inhalte aus dem Projekt „Digitaler Prototyp“ im Nachfolgeprojekt „Digitaler Fingerabdruck“ weiterzuführen. Dabei soll die entwickelte Datenstruktur genutzt und um neue Anwendungen ergänzt werden. Bis dahin wird intensiv an dem Projektübergang gearbeitet, denn die erste Projektphase wird 2018 abgeschlossen sein. Danach werden neue Themen die ARENA2036 erobern.