Universität Linz: Technologieforschung ohne Fachgrenzen

27.06.2019

Zukunftsweisende Forschungsprojekte, interdisziplinärer Austausch, enge Vernetzung von Universität, Industrie und Wirtschaft – mit der Eröffnung des LIT Open Innovation Center und der eigenen Pilotfabrik, der LIT Factory, feiert ein neuartiges Forschungs- und Entwicklungszentrum seine Geburtsstunde an der Johannes Kepler Universität Linz (Österreich). Gemeinsam mit einem Industrie- und Wirtschaftskonsortium werden prozesstechnische Innovationen auf dem Gebiet der Kunststofftechnik und Digitalisierung vorangetrieben. Ein Digital Flagship Store von Spar rundet das Portfolio des Forschungszentrums ab.

An der Gründung und dem Aufbau der LIT Factory sind 25 Unternehmen vor allem aus dem österreichischen und deutschen Wirtschaftsraum beteiligt. (Foto: Universität Linz)

An der Gründung und dem Aufbau der LIT Factory sind 25 Unternehmen vor allem aus dem österreichischen und deutschen Wirtschaftsraum beteiligt. (Foto: Universität Linz)

Das erklärte Ziel der Johannes Kepler Universität Linz unter der Leitung von Rektor Meinhard Lukas ist ihre Weiterentwicklung zu einer der modernsten Universitäten Europas. Dafür wurde gemeinsam mit der Bundesimmobiliengesellschaft ein ganzes Bündel an Maßnahmen zur Verbesserung der Attraktivität des Campus geschnürt.

Die Idee zum LIT Open Innovation Center wurde im Frühjahr 2017 geboren. Eine neue Arbeitswelt sollte geschaffen werden, um Prozesse neu zu denken, Innovationen zu fördern und vernetzt zu arbeiten. Mit dem LIT Open Innovation Center leistet sich die Johannes Kepler Universität gemeinsam mit der Bundesimmobiliengesellschaft einen Innovationsschub – ein kollaboratives Umfeld, in dem in inter- und transdisziplinären Forschungsgruppen an technologischen Neuerungen geforscht wird. Besonders KMU soll ein niederschwelliger Zugang zu universitärem Know-how eröffnet werden. In einer eigenen Pilotfabrik, der LIT Factory, wird gemeinsam mit Vertretern aus Industrie und Wirtschaft an digitalen Innovationen auf dem Gebiet der Kunststofftechnik geforscht.

„Mit dem LIT Open Innovation Center und der LIT Factory hat unser Linzer Technologieinstitut endlich eine Homebase. Damit untermauern wir sprichwörtlich den Anspruch, den sich die JKU mit dem Linz Institute of Technology an die Fahnen heftet: interdisziplinäre Forschung, bei der sich universitäre Forschung und Ideen aus Industrie und Wirtschaft gegenseitig beflügeln“, sagt JKU-Rektor Meinhard Lukas.

Forschung in der Fabrik der Zukunft

Kunststoff ist aus vielen Bereichen unseres Lebens, von der Medizintechnik bis zur Mobilität, nicht mehr wegzudenken. Alternative Werkstofflösungen schneiden vielfach bei Betrachtung gesamtheitlicher Ökobilanzen schlechter ab. Mehr noch: Kunststoff ist einer der wichtigsten Rohstoffe der Zukunft – vor allem dann, wenn er im Sinne einer Kreislaufwirtschaft wiederverwertet werden kann. Die innovationsstarke Kunststoffindustrie Oberösterreichs besetzt auf vielen Gebieten internationale Spitzenpositionen. Diese Vorreiterrolle gelte es zu stärken und weiter auszubauen, heißt es in Linz. Aus diesem Grunde hat sich die JKU gemeinsam mit einem starken Firmenkonsortium für den Aufbau einer Forschungsfabrik für die smarte verfahrenstechnische Produktion eingesetzt.

Ziel der LIT Factory ist, mit Hilfe von digitalen Prozessen den Kunststoff entlang der Wertschöpfungskette – vom Werkstoff über die Produktentwicklung und die Produktion bis hin zur Wiederverwertung – zu erforschen und weiterzuentwickeln. Dabei konzentrieren sich die Aktivitäten bei der Wiederverwertung auf das werkstoffliche Recycling und das Upcycling zur Verbesserung der Eigenschaften.

Die Gründung und der Aufbau der Forschungsinfrastruktur für die Industrie 4.0 Pilotfabrik erfolgt auf Basis der 21. Ausschreibung der FTI-Initiative Produktion der Zukunft der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft und unter Mitfinanzierung durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie sowie der JKU, dem Land Oberösterreich, der Stadt Linz und der Industrie. An der Gründung und dem Aufbau der LIT Factory sind 25 Unternehmen vor allem aus dem österreichischen und deutschen Wirtschaftsraum beteiligt. Durch das breite Portfolio der Unternehmenspartner wird die Wertschöpfungskette der Kunststoffbranche vom Werkstoff, der Produktentwicklung, dem Formen-/Werkzeug-, Maschinen- und Anlagenbau sowie von Anbietern von Systemkomponenten und Peripheriegeräten bis hin zu Produzenten und Anwendern vollständig abgebildet. Darunter befinden sich etwa Engel, Erema, Fill, Greiner, Borealis, Siemens und FACC. In der LIT Factory stehen Maschinen und Anlagenkomponenten von Engel, Fill, Leistritz Extrusionstechnik und Erema.

Die LIT Factory soll als wirtschaftsnahe und offene Infrastrukturplattform die Potenziale der digitalen Transformation in der Kunststofftechnik erforschen und Methoden entwickeln, demonstrieren und lehren. Damit wird der gesamtheitliche Ansatz des Linz Institute of Technology, in dem gesellschaftliche, soziale, rechtliche und wirtschaftliche Aspekte in der Forschung abgedeckt werden, mit dem Schwerpunkt Responsible Technology verfolgt.

„Die LIT Factory hebt sich durch ihren Fokus auf Kunststoffe und insbesondere auf Leichtbau, Digitalisierung und End-to-end-Lösungen deutlich von anderen Pilotfabriken ab. Durch die Mitwirkung unterschiedlicher Disziplinen wie Mechatronik, IT oder Umwelttechnik und die Unterstützung verschiedenster Industriepartner gelingt es, die gesamte Wertschöpfungskette der Kunststoffbranche in einer Fabrik abzudecken. Die sich daraus ergebenden Synergien, zum Beispiel die gemeinschaftliche Nutzung von Forschungsergebnissen, tragen zur Weiterentwicklung der Digitalisierungskompetenz des Industriestandorts Oberösterreich maßgeblich bei“, sagt Stefan Engleder, CEO Engel Gruppe und Sprecher des Industriebeirats der LIT Factory.

Die LIT Factory findet sich im nördlichen Teil des OIC und umfasst drei Hallenschiffe mit einer Gesamtnutzfläche von 1.480 Quadratmetern mit den Schwerpunkten Smart Injection, Smart Extrusion und Smart Recycling.

Von Smart Extrusion bis Smart Recycling

In der LIT Factory wird an verfahrenstechnischen Prozessen in der Kunststoffverarbeitung geforscht, angefangen beim Einsatz faserverstärkter Kunststoffe für den Leichtbau über die Digitalisierung in einem modernen Produktionsbetrieb bis hin zur Wiederverwertung von Kunststoffen. Die gesamte Wertschöpfungskette vom Werkstoff über die Bauteilentwicklung bis zur automatisierten Verarbeitung (Spritzgießen und Extrusion) wird gemeinsam mit Firmenpartnern abgebildet.

In der Smart-Extrusion-Halle werden aus den Rohstoffen faserverstärkte Tapes hergestellt. Die Forschungsthemen auf dieser Anlage umfassen die Optimierung des Fertigungsprozesses hinsichtlich Energieeffizienz und Tapequalität, sowie die Überprüfung des Endprodukts um fehlerhafte Produkte frühzeitig aus dem Prozess auszuscheiden.

Auf Basis dieser Tapes produziert in der Smart-Injection-Halle eine Fertigungsanlage mit mehreren Robotern carbonfaserverstärkte thermoplastische Leichtbauteile. Auf dieser Anlage werden Grundlagenentwicklungen für die Fertigung endlosfaserverstärkter Composite-Bauteile mit maßgeschneidertem Eigenschaftsprofil für energiesparende Anwendungen in der Automobil- und Flugzeugindustrie vorangetrieben. Damit können etwa Leichtbauteile für selbstfliegende Luftfahrzeuge mit E-Antrieb für die Urban Air Mobility produziert werden. „Bei einem mittelgroßen Verkehrsflugzeug kann mit dem Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Bauteile aus Kunststoff das Gewicht z.B. des Druckrumpfes um 5 bis 8 Tonnen (ca. 30%) gesenkt werden. Dies bringt eine Kerosin-Einsparung von ca. 24 Mio. Liter im Laufe eines Flugzeuglebens“, sagt Prof. Georg Steinbichler, Institutsvorstand für Polymer-Spritzgießtechnik und Prozessautomatisierung, Sprecher der LIT Factory. „Für die Großserienfertigung von Leichtbauteilen aus wiederverwertbaren endlosfaserverstärkten Kunststoffen z.B. für die Automobilindustrie müssen wir wirtschaftlichere hochautomatisierbare Fertigungstechnologien entwickeln. Benchmark ist die Fertigung leichterer Bauteile zu gleichen Kosten. Die Möglichkeiten zur Funktionsintegration mit Kunststoffen eröffnen uns dafür neue Möglichkeiten.“

Sobald die Leichtbauteile das Ende ihres Produktlebenszyklus erreicht haben, ist es erforderlich, die wertvollen Rohstoffe daraus zu extrahieren. Wachsender weltweiter Bedarf und immer strengere Abfallgesetze erfordern im Sinne einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft ein effizientes, technologisch ausgereiftes Recycling von Wertstoffen, insbesondere von Kunststoffen. Eine hochmoderne Recyclingmaschine bereitet dafür in der Smart-Recycling-Halle Mahlgut von Kunststoffprodukten und -formteilen aus den verschiedensten Anwendungsbereichen (auch Lebensvermittelverpackungen) am Ende ihres Lebenszyklus zu neuen Rohstoffen auf. Die verarbeiteten Wertstoffe kommen aus den oberösterreichischen Altstoffsammelzentren.

Industrie 4.0 in der LIT Factory

Über der gesamten LIT Factory hängt das omnipräsente, oft inflationär verwendete Modewort „Industrie 4.0“. Was bedeutet Industrie 4.0 in der LIT Factory? Verkürzt gesagt geht es um die umfassende Digitalisierung als Organisationsgestaltungskonzept entlang einer gesamten Wertschöpfungskette, häufig auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet. Die Schwerpunkte sind dabei

  • die Vernetzung von Maschinen, Anlagenkomponenten, Sensoren und Menschen (IoT – Internet of Things),

  • Informationstransparenz: Sensordaten und Informationen aus dem Prozess oder der Maschine ermöglichen die Schaffung eines virtuellen Abbildes der realen Welt (digitaler Zwilling),

  • Technische Assistenz: Assistenzsysteme unterstützen den Menschen mit Hilfe von aggregierten, visualisierten und verständlichen Informationen. Auf der Basis können fundierte Entscheidungen getroffen und auftretende Probleme schneller gelöst werden.


„Mit der digitalen Transformation und der horizontalen und vertikalen Vernetzung von Anlagen gewinnt in der Kunststofftechnik die Integration von Technologien an Bedeutung, die die Simulation der Realität, sowie das Erfahrungswissen von Menschen um zusätzlich aus Daten generierte Informationen erweitert. Daraus ableitbar ist ein interessantes Potenzial für technologische Innovationen auch zur Steigerung der Produktivität und Sicherung der Qualität für die Entwicklung neuer Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle“, sagt Prof. Georg Steinbichler. Langfristig soll die LIT Factory ein international sichtbares Flaggschiff für Polymer Processing und Digitalisierung werden.

Die adressierten Kerntechnologien der Digitalisierung in der LIT Factory sind

  • die Virtualisierung und Modellierung von Prozessen und Maschinen,

  • Schaffung von Assistenzsystemen für die Prozessoptimierung und Einstellung der komplexen Produktionsanlagen sowie zur Prozesszustandserkennung mittels automatisierter Datenanalyse gekoppelt mit Expertenwissen und Lösungen zur Problembehebung auf Basis von Entscheidungsbäumen,

  • Entwicklung von Prozessregelsystemen,

  • Datendurchgängigkeit mit Produktlebenszyklusmanagement von der Produktentwicklung, über die Produktion bis zur Wiederverwertung z.B. zur Nutzung von 3D-Daten aus der Bauteil- und Werkzeugkonstruktion sowie von Ergebnissen aus der Prozesssimulation zur Einstellung von Produktionsanlagen.


www.jku.at/lit

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