Auftragsforschung : Partner am Puls der Zeit

Wer die Autoindustrie beliefert oder selbst Flugzeuge herstellt, muss die Qualität von Leichtbauteilen extrem genau kontrollieren – und das ist nicht immer einfach. Zum Beispiel bei Produkten aus Faserverbundmaterial mit ganz verschiedenen Farben und vor allem den unterschiedlichsten Reflexionseigenschaften. Hier ist normalerweise eine exakte und automatische Inspektion schwierig – und außerdem richtig teuer. Im Umkehrschluss heißt das: Je kostengünstiger eine perfekte Qualitätskontrolle sein kann, desto besser für den Hersteller.

Genau für diese Fragestellung hat das oberösterreichische Forschungszentrum Profactor eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt. "Bei bilateralen Projekten mit der Industrie transformieren wir das, was wir wissenschaftlich erforscht haben, in konkrete, maßgeschneiderte Lösungen", erklärt Geschäftsführer Andreas Pichler die grundsätzliche Herangehensweise. Bei dem Projekt zur Qualitätskontrolle produzierte Profactor für den europäischen Luftfahrtriesen Airbus einen besonderen Sensor, der schon das Ablegen der einzelnen Fasern des Materials genau detektiert. Dieser sogenannte L-Scan ist in den Legekopf integriert. Der Sensor errechnet die Position schadhafter Stellen ganz exakt während der Arbeit aus dem Pfad des Legekopfes. Der Beitrag für eine effizientere Qualitätskontrolle bei Airbus ist eines der erst kürzlich abgeschlossenen Projekte der Wissenschaftler, bei dem Hochtechnologie aus der Robotik und Kenntnisse der industriellen Bildverarbeitung zusammenfließen.

Nur eines von sehr vielen Beispielen auf der Schnittstelle zwischen der Wissenschaft und der Industrie, in der Hightech-Unternehmen auf hochspezialisierte Forschungsinstitute treffen. Bei der Auftragsforschung haben beide Seiten ein gemeinsames Ziel: Lösungen zu finden, die es heute noch nicht gibt. Und Technologien zu entwickeln, die Produktionsabläufe und Produkte entscheidend verbessern – oder bisherige Verfahren komplett auf den Kopf stellen. Den Unternehmen wiederum sichert Auftragsforschung den entscheidenden technologischen Vorsprung vor der Konkurrenz und eröffnet neue Märkte für morgen. Das INDUSTRIEMAGAZIN bringt hier einen Überblick über die heimische Landschaft der Auftragsforscher – und zu einigen Trends, die gerade sowohl die Wissenschaftler als auch ihre Partner in den Betrieben am meisten umtreibt.

Ein erfreulicher Trend: Der Stellenwert für F&E und damit auch die Aufträge an Kooperationspartner in der Forschung legen jedes Jahr zu. Tatsächlich gehen in ganz Österreich drei Prozent des BIP in die Forschung, das Land weist damit europaweit die vierthöchste Forschungsquote auf und wird nur von den skandinavischen Ländern überholt, wie der "Forschungs- und Technologiebericht 2015" des Wirtschaftsministeriums meldet. Im Vorjahr sind die Ausgaben für F&E zum ersten Mal auf über zehn Milliarden Euro gestiegen – am stärksten im Unternehmenssektor. Das Geld fließt in eigene Forschungsabteilungen, in Aufträge an Hochschulen – und eben an eine breit aufgestellte Landschaft heimischer Forschungsinstitutionen.

Die Anzahl der Institutionen, die Auftragsforschung übernehmen, hat sich in den letzten Jahren immer weiter erhöht. Heute spezialisieren sich über 40 Kompetenzzentren in Österreich auf die industrienahe Forschung. Ihre Auftraggeber und Partner sind vor allem die Großunternehmen. Vom Bund und den Ländern maßgeblich unterstützt, fließen bis 2019 rund 1,5 Milliarden Euro in die industrienahe Forschung. Die berühmtesten Kompetenzzentren sind das Austrian Institute of Technology (AIT) oder das Joanneum Research, die beiden größten außeruniversitären Forschungsstellen in Österreich. Die zweite Gruppe richtet sich vor allem an den Mittelstand und ist im Austrian Cooperative Research (ACR) zusammengefasst. Das ACR ist ein Netzwerk aus mittlerweile zwanzig Instituten, die von Güssing bis Dornbirn im Auftrag von Unternehmen forschen, prüfen und informieren. Die dritte Gruppe schließlich sind Hochschulen, die ebenfalls laufend Projekte für Unternehmen abwickeln. Etwa die FH OÖ, die aktuell auf mehr als 300 sehr unterschiedliche Auftragsprojekte verweisen kann. Ein aktuelles Beispiel ist die Kooperation zwischen dem Logistikum.research der FH OÖ in Steyr und der Alois Pöttinger Maschinenfabrik. Ziel ist es, ein "adaptives Wertschöpfungsnetzwerk" zu entwickeln. Konkret geht es dabei um die Frage, wie man die immer stärker schwankenden Kundenwünsche im System und bei den Planungen berücksichtigen kann.

Konjunkturelle Aufhellung

Die Konkurrenz ist also auch unter den Auftragsforschern groß – und doch herrscht 2016 eine deutlich positivere Grundstimmung als noch in den Vorjahren. Der Auftragsstand sei gut, auch die öffentliche Hand stelle genügend Forschungsgelder bereit, so eine immer wieder geäußerte Einschätzung heimischer Auftragsforscher gegenüber dem INDUSTRIEMAGAZIN. Die einzelnen Fragestellungen sind dabei so vielfältig wie die Landschaft der Industriebetriebe – allerdings sind aktuell mehrere große Trends sichtbar.

Einer davon ist das Thema 3D-Druck, das immer weitere Bereiche erobert. Profactor zum Beispiel treibt hier Projekte zur additiven Fertigung im Mikro- bis zum Nanomaßstab voran. Hier seien Lösungen bisweilen noch weiter von der Praxistauglichkeit entfernt, gibt Geschäftsführer Andreas Pichler zu – mittelfristig seien aber trotzdem ganz neue Produktwelten zu erwarten. An einem anderen Thema kommt inzwischen kaum ein Hersteller vorbei: Der Digitalisierung. Hier stehe die individuelle, flexible Produktion in Losgröße 1 im Mittelpunkt, sagt Pichler: "Das erfordert Maschinen und Systeme, die zumindest über Ansätze kognitiver Intelligenz verfügen, um mit der Varianz umgehen zu können."

Wie das aussieht, zeigt eine Kooperation zwischen dem Wiener Hersteller Evva und Fraunhofer Austria. Der für seine Türschlösser bekannte Familienbetrieb fertigt aktuell Produkte aus über 60.000 Teilen mehr als 15 Produktfamilien in Zigmilliarden Varianten. Ohne eine sehr schnelle und zugleich flexible Fertigung geht das nicht. Also entwickeln die Forscher von Fraunhofer Austria ein "Montagesystem der Zukunft": Ein cyberphysisches Montagesystem, das IT und Automatisierung verbindet. Und die Produktion des Traditionsbetriebs auf zwei Faktoren vorbereitet: Die künftige Einzelstückfertigung und die enorm steigende Komplexität, die trotzdem für alle Mitarbeiter beherrschbar bleiben soll, etwa über mobile Führungssysteme.

Dazu simuliert und modelliert Fraunhofer gerade jeden einzelnen Arbeitsschritt. Anschließend wird maßgeschneidert für Evva ein neues Montagekonzept entwickelt – übrigens ein Projekt, das typisch für das in Wien und Graz ansässige Forschungsinstitut ist. Bei vielen Projekten von Fraunhofer steht die Planung komplexer Prozesse im Mittelpunkt – von der Intralogistik über die Integration des Menschen in die digitale Produktion bis zur Planung einer ganzen Fabrik. Zusätzlich widmet sich der in Graz ansässige Geschäftsbereich dem Thema Visual Computing.

Auf diesem und einigen weiteren Gebieten ist auch das AIT tätig. Die Bandbreite der größten außeruniversitären Forschungsinstitution reicht von intelligenten Energiesystemen über Sicherheit in den Datennetzen bis zur Weiterentwicklung von Mobilitätskonzepten, beispielsweise bei der Entwicklung von verteilten Echtzeitsystemen für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen. Oder bei einer großen Kooperation mit dem kanadischen Bahnkonzern Bombardier, der bekanntlich einen großen Standort in Wien hat.

Mithilfe eines am AIT entwickelten Sensorsystems sollen die Straßenbahnen des Herstellers in Zukunft in der Lage sein, ein Hindernis ganz automatisch zu erkennen – und dann auch die damit verbundene Gefahr richtig zu berechnen. Ziel ist es, die Unfälle, bei denen Straßenbahnen beteiligt sind, auf ein Minimum zu reduzieren. Dazu haben die Forscher in Wien zusammen mit Bombardier mehrere Jahre ein System entwickelt, das über Algorithmen typische Bilder auswertet und neue Aufnahmen in Bezug zu diesen setzen kann – und sich so ständig selbst verbessern. Die aus dieser Industriekooperation entstandenen 3D-Sensoren haben die ersten Tests bereits hinter sich. Mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung können sie tatsächlich Hindernisse auf einer Entfernung von 60 Metern erkennen.

Ob es allerdings wünschenswert ist, dass eines Tages nur mehr Computer die Wiener Straßenbahnen zwischen dem Ring und dem Gürtel steuern, steht auf einem anderen Blatt. Doch eine Unterstützung während der Fahrt, die ganz von alleine ständig "dazulernen" kann, könnten die Straßenbahnlenker vermutlich tatsächlich gut gebrauchen.