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Industrie trifft Wissenschaft

Beschäftigte mit Hilfe von Virtual Reality und Augmented Reality fortzubilden ist flexibler und effizienter als klassische Schulungen. In einer Promotion an der FAU werden Werkzeuge entwickelt, mit denen sich solche Angebote deutlich leichter erstellen lassen. (Bild: Schaeffler Technologies AG & Co. KG)

Schaeffler und die FAU arbeiten gemeinsam an zukunftsfähigen Konzepten

„Made in Germany“ steht ungebrochen für weltweit führende Ingenieurarbeit, Produkte und Innovationen. Doch Globalisierung und digitale Transformation fordern die deutsche Wirtschaft immer stärker heraus, im internationalen Wettbewerb um Märkte und Arbeitskräfte zu bestehen. Deshalb investieren große Firmen viel Geld in die eigene Forschung und Entwicklung und kooperieren mit wissenschaftlichen Einrichtungen. Der Nutzen ist bilateral: Die Unternehmen greifen Trends, Potenziale und Innovationen externer Spitzenforschung auf, die Hochschulen wiederum profitieren von der praxisnahen Erprobung und Anwendung ihrer Erkenntnisse.

Schaeffler meets FAU

Schaeffler geht genau diesen Weg. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Herzogenaurach ist ein global tätiger Automobil- und Industriezulieferer mit weltweit zirka 92.500 Beschäftigten an mehr als 170 Standorten in 50 Ländern. Das Portfolio umfasst Präzisionskomponenten und Systeme in Motor, Getriebe und Fahrwerk sowie Wälz- und Gleitlagerlösungen. Mit innovativen Technologien in den Feldern Elektromobilität, Digitalisierung und Industrie 4.0 leistet Schaeffler bereits heute einen entscheidenden Beitrag für die „Mobilität für morgen“.

Im Rahmen der Initiative „Schaeffler Hub for Advanced Research“ – kurz: SHARE – hat Schaeffler einen Kooperationsvertrag mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) geschlossen. „Ziel der Vereinbarung ist es, Forschungsthemen im Bereich Digitalisierung und Produktionsprozesse gemeinsam zu bearbeiten und ihre industrielle Anwendung frühzeitig zu erproben“, erklärt Prof. Dr. Marion Merklein, Inhaberin des Lehrstuhls für Fertigungstechnologie und Sprecherin der SHARE-Kooperation an der FAU. Das Spektrum der Themen reicht von neuartigen Materialien und Herstellungsverfahren über die digitale Vernetzung der Maschinen und Anlagen bis hin zu neuen Schulungskonzepten.

Company on Campus

Schaeffler kann dabei auf das herausragende Wissen an der FAU setzen. Die Universität zählt beispielsweise zu den zehn führenden Forschungseinrichtungen im Bereich der additiven Fertigung weltweit: Im kürzlich verlängerten Sonderforschungsbereich 814 arbeiten neun Lehrstühle der Technischen Fakultät an neuen Verfahren für die Fertigung hochpräziser Leichtbauteile aus Kunststoff, Metall und Verbundwerkstoffen. Informatikerinnen und Informatiker wiederum forschen an zukunftsweisenden Konzepten der automatischen Verarbeitung von Sensordaten, an der digitalen Vernetzung von Maschinen und Anlagen und an Simulationsmodellen für die Konstruktion.

Nah an der Wissenschaft – das ist das Ziel des “Schaeffler Hub for Advanced Research“ – kurz SHARE – an der FAU. Eigene Büroräume gibt es dafür am Röthelheimcampus in Erlangen. (Bild: Stefan Werner)

Nah an der Wissenschaft – das ist das Ziel des “Schaeffler Hub for Advanced Research“ – kurz SHARE – an der FAU. Eigene Büroräume gibt es dafür am Röthelheimcampus in Erlangen. (Bild: Stefan Werner)

Das Besondere an SHARE ist das Company-on-Campus-Konzept: Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Schaeffler sind auf dem Erlanger Röthelheim-Campus vor Ort und stehen so im direkten Austausch mit Professorinnen und Professoren, Promovierenden sowie Studierenden. Die Kooperation sieht außerdem vor, Kompetenzen und Infrastrukturen beider Partner flexibel zu nutzen – Wissensnetzwerke ebenso wie Büros, Konferenzräume, Prüfstände und Labore. In einem Steuerkreis, der sich aus jeweils vier Mitgliedern von Schaeffler und der FAU zusammensetzt, werden die zu bearbeitenden Forschungs- und Entwicklungsthemen gemeinsam identifiziert und Meilensteine für die Kooperation festgelegt.

Promotionsvorhaben als Kernprojekte

Kern eines jeden SHARE at FAU-Projekts ist eine Promotionsarbeit, begleitend werden die Themen in Bachelor- und Masterarbeiten behandelt. Vier Kooperationsprojekte wurden bereits gestartet:

Anwendung von Deep Learning für Signalanalysen

Lehrstuhl für Informatik 14 (Maschinelles Lernen und Datenanalytik)

Ziel dieses Projektes ist es, den Nutzen von Deep-Learning-Methoden für Schaeffler zu untersuchen und umzusetzen. Zwei konkrete Anwendungsfälle stehen dabei im Fokus: Erstens sollen aus Sensordaten in Produktionsmaschinen Frühindikatoren für Grenzwertüberschreitungen abgeleitet und damit ungeplante Wartungen und Ausfälle vermieden werden. Zugleich wird untersucht, ob sich mehr physikalische Größen aus einem Sensor extrahieren lassen als bisher, um die Sensorik einer Maschine insgesamt reduzieren zu können. Zweitens sollen – ebenfalls aus Sensordaten – charakteristische Belastungen mechatronischer Bauteile im Fahrzeug gewonnen werden. Hieraus könnten Frühindikatoren für Störungen, Materialermüdung und ähnliches abgeleitet werden.

IT-Security im IoT- und Cloud-Einsatz für eingebettete Systeme

Lehrstuhl für Informatik 12 (Hardware-Software-Co-Design)

In einem Pilotprojekt mit Schaeffler hat der Lehrstuhl eine Plattform entwickelt, die es ermöglicht, Maschinen und Sensoren untereinander zu vernetzten. Eine wesentliche Herausforderung war die Auswertung großer Datenmengen und die Berechnung von Steueraufgaben in Echtzeit. Im Rahmen von SHARE at FAU werden nun Sicherheitskonzepte untersucht, die auf den Schutz der aufgezeichneten und analysierten Daten und deren Transport abzielen. Außerdem werden Techniken erforscht, die Software und Hardware der Plattform selbst vor Angriffen schützen – beispielsweise vor Trojanern, die durch Laden von Konfigurationen und Updates in das System eingeschleust werden könnten.

Training und Support durch Augmented und Virtual Reality

Lehrstuhl für Informatik 9 (Graphische Datenverarbeitung)

Für die Schaeffler-Gruppe ist „New Work“ ein wesentlicher Aspekt. Dies beinhaltet eine solide Einarbeitung, Schulung und Fortbildung der Beschäftigten. Die hohe Anzahl an Standorten und die internationale Präsenz von Schaeffler erfordern dabei erhebliche Ressourcen, sei es durch Schulungspersonal oder durch Stillstandszeiten von Produktionsmaschinen zum Zweck der Einarbeitung. Für ein flexibleres und effizienteres Trainingsangebot könnten neue Technologien im Bereich Virtual Reality (VR) zum Einsatz kommen, für die keine Produktionsmaschinen und kein Fachpersonal vor Ort benötigt werden. Das Fehlen des haptischen Feedbacks der realen Maschine in VR könnte mit Augmented-Reality-Trainings (AR) kompensiert werden. Ziel der Promotion ist es, Werkzeuge zu entwickeln, mit denen die Erstellung von VR- und AR-Trainingsangeboten deutlich vereinfacht wird.

Industrielle Wertschöpfungskette und Produktanwendungspotenziale der Additiven Fertigung

Lehrstuhl für Photonische Technologien und Lehrstuhl für Fertigungstechnologie

Wie lässt sich die Additive Fertigung am besten in die Produktion integrieren, welche Möglichkeiten gibt es für die Anwendung? Diese Fragen untersucht eine Promotion an der FAU.
(Bild: Schaeffler Technologies AG & Co. KG)

Die zunehmende Digitalisierung der Produktionslinien erfordert ein Umdenken bei der Auslegung von Wertschöpfungsketten und vorgeschalteter Produktentwicklung. Das bedeutet nicht nur die Modernisierung der bestehenden Systemtechnik und der eingesetzten Auslegungsmethoden – vielmehr gilt es, neuartige Technologien wie die Additive Fertigung in die Produktion zu integrieren. Vor der Entscheidung, diese Technologie in die Fertigungsprozesse von Schaeffler einzubinden, sind die Anwendungsmöglichkeiten in der Wertschöpfungskette beispielhaft aufzuzeigen. Ziele des Vorhabens sind die Entwicklung einer Methodik zur Bauteilidentifikation für die Additive Fertigung sowie die Entwicklung hybrider Prozessketten um damit die Potenziale der Additiven Fertigung bei Schaeffler vollständig auszuschöpfen.

Weltweites Innovationsnetzwerk

SHARE at FAU ist die zweite Kooperation im Rahmen des SHARE-Programms von Schaeffler: Das Unternehmen arbeitete bereits mit dem Karlsruher Institut für Technologie (Schwerpunkt: E-Mobilität) zusammen. Nach der FAU folgten internationale Kooperationen mit der Nanyang Technological University in Singapur (Schwerpunkt: Urbane Mobilität) und der Southwest Jiaotong University in China (Schwerpunkt: Interurbane Mobilität). Das Innovationsnetzwerk fördert nicht nur den Austausch zwischen Industrie und Wissenschaft, sondern auch den der beteiligten Forschungseinrichtungen untereinander.

Ausführliche Informationen zu Schaefflers Innovationsnetzwerk und den SHAREs auf der Schaeffler-Webseite.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Marion Merklein
Tel.: 09131/85-27140
marion.merklein@fau.de

Dr. Indra Pitz
SHARE at FAU
SHARE_at_FAU@schaeffler.com

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