ARENA2036 – serie

This volume of the series ARENA2036 compiles the outcome of the 2nd Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2022).  The peer-reviewed contributions in this book are arranged thematically in three parts and cover a wide variety of topics: (A) Software-defined Manufacturing, (B) Data-driven Technologies, and (C) Advanced Manufacturing and Sustainability. SCAP2022 was organized by ARENA2036 in close collaboration with the Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units of the University of Stuttgart. The Conference took place on site from November 16 - 18, 2022 and provided the opportunity for national and international scientists to present their latest research results.   The conference has taken another big step in becoming an established forum for topics related to the production of the future. The great success of this year's conference will be continued with the next SCAP in 2024 with new forward-looking topics. This is an open access book.

This volume of the series ARENA2036 compiles the outcome of the 2nd Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2022).  The peer-reviewed contributions in this book are arranged thematically in three parts and cover a wide variety of topics: (A) Software-defined Manufacturing, (B) Data-driven Technologies, and (C) Advanced Manufacturing and Sustainability. SCAP2022 was organized by ARENA2036 in close collaboration with the Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units of the University of Stuttgart. The Conference took place on site from November 16 - 18, 2022 and provided the opportunity for national and international scientists to present their latest research results.   The conference has taken another big step in becoming an established forum for topics related to the production of the future. The great success of this year's conference will be continued with the next SCAP in 2024 with new forward-looking topics. This is an open access book.

The peer-reviewed contributions in this book are arranged thematically in four parts and cover a wide variety of topics: (A) Digital Methods and Models, (B) Digitalization of the Industrial and Automotive Value Chain, (C) Data-Driven Technologies, and (D) Sustainability and Circular Economy.

Das Buch zeigt alle notwendigen Schritte zur Realisierung eines digitalen Prototyps auf und erläutert im Detail die Forschungsergebnisse der Disziplinen virtuelle Materialmodellierung, Prozesssimulation, Datenstrukturen und digitale Auslegung mit dem Fokus auf der Multi-Skalen-Simulation von faserverstärkten Bauteilen.Der digitale Prototyp stellt das Bindeglied zwischen klassischen Ingenieurstätigkeiten und der Industrie 4.0 dar. Bauteilauslegungen und Prozesssimulationen werden vor der realen Fertigung durchgeführt und optimiert. Dies führt zu kürzeren Entwicklungszeiten und schont Ressourcen. Eine integrierte CAM-Schnittstelle ermöglicht den Datenübertrag an ausführende Produktionseinheiten wie Roboter, Flechtmaschinen oder Injektionspressen. Zusätzlich dient der digitale Prototyp als Fertigungsprotokoll in dem alle anfallenden Daten erhoben und für spätere Optimierungsschleifen oder QSM abgespeichert werden.Die CAM-Schnittstelle und das HDF5-Format dienenals Aufsetzer für das Projekt "Digitaler Fingerabdruck" der 2. Förderphase des Forschungscampus ARENA2036. Hier wurde das Potenzial erkannt und für neue Fertigungstechnologien erweitert. Im Bereich der Flechtprozessoptimierung bietet der elektronische Klöppel ein riesiges Potenzial. Mit diesem System ist es möglich komplexere Bauteile herzustellen und neue Faserarchitekturen im Umflechtprozess zu modellieren, wodurch neue Anwendungsfelder bedient werden und die Umflechtprozesstechnik für neue Unternehmen interessant wird.

Leichtbau durch Funktionsintegration bietet als systemischer Ansatz großes Potential die Gewichtspirale im Fahrzeugbau zu durchbrechen und hierdurch den heutigen Herausforderungen im Kontext des Klimawandels und globaler CO2-Ziele, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit zu begegnen. Dabei bieten insbesondere faserverstärkte Kunststoffe auf Grund ihres spezifischen Aufbaus und ihrer Herstellungsprozesse – über die reine Gewichtsreduktion im Sinne des Werkstoffleichtbaus hinaus – hervorragende Möglichkeiten zur Integration zusätzlicher Funktionen. Eine wesentliche Herausforderung für diese Funktionalisierung besteht derzeit in der effizienten, industriell umsetzbaren Integration von Funktionen in die FVK-Strukturbauteile selbst und der parallelen Entwicklung prozesssicherer, automatisierter und wirtschaftlicher Fertigungsprozesse.Das vorliegende Buch beschreibt alle notwendigen Schritte für die Umsetzung des Ansatzes für die automobile Großserie, von der Ermittlung der Anforderungen an ein automobiles Realbauteil über die Entwicklung und Bewertung von Ansätzen zur Funktionalisierung hin zu Konzeptentwicklung und zur Umsetzungsphase. Das Buch entstand im Rahmen des ARENA2036-Projektes „Intelligenter Leichtbau durch Funktionsintegration (LeiFu)“ als partnerschaftliche Kooperation von Wissenschaft und Industrie. Die beteiligten Partner sind die Firmen Daimler, Bosch, BASF sowie die Universität Stuttgart, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF). Das Forschungsprojekt LeiFu wurde gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); Förderkennzeichen: 02PQ5000 bis 02PQ5005.

Das Buch befasst sich mit den Ergebnissen der ersten Förderphase der Produktionsforschung am Forschungscampus ARENA2036. Schwerpunkte liegen hierbei im Aufbau und Betrieb einer wandlungsfähigen Forschungsproduktion. Hierzu gehört die Betrachtung neuer Konzepte und Technologien in den Bereichen der Montage, Produktionssteuerung, Produktions-IT und Logistik.Die im Projekt entwickelten Lösungsansätze werden im Kontext einer realen Forschungsproduktion diskutiert und anhand eines Anwendungsfalls der Türenvormontage evaluiert und validiert.

Wie verhalten sich Spitzenkräfte aus Universität, Forschungseinrichtungen und Industrie unter einem Dach? Wie entstehen Ideen, was fördert die Kreativität, wie bringt man die Ergebnisse schnell aus der Forschungsfabrik in die industrielle Produktion? Diese und angrenzende Fragen werden in diesem Forschungsbericht beantwortet.Im Querschnittsbereich der ARENA2036 wurde die spezielle Arbeitsumgebung – die Forschungsfabrik – arbeitswissenschaftlich fundiert ausgestaltet. In diesem Buch werden die resultierenden Analysen und Reflexion vorgestellt. Ferner werden Methoden dargestellt, um die Technologie- und Produktentwicklung besser aufeinander abzustimmen. Ergebnisse zur interdisziplinäre Zusammenarbeit innerhalb der ARENA2036 werden diskutiert und daraus ein Ansatz zur beschleunigten Verbreitung der benötigten Kompetenzen entwickelt, die zur Nutzung grundlegend neuer Technologien benötigt werden.

This volume of the series ARENA2036 compiles the outcomes of the first Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2020).It contains peer-reviewed contributions from a theoretical as well as practical vantage point and is topically structured according to the following four sections: It discusses (I) Novel Approaches for Efficient Production and Assembly Planning, (II) Smart Production Systems and Data Services, (III) Advances in Manufacturing Processes and Materials, and (IV) New Concepts for Autonomous, Collaborative Intralogistics.Given the restrictive circumstances of 2020, the conference was held as a fully digital event divided into two parts. It opened with a pre-week, allowing everyone to peruse the scientific contributions at their own pace, followed by a two-day live event that enabled experts from the sciences and the industry to engage in various discussions. The conference has proven itself as an insightful forum that allowed for an expertly exchange regarding the pivotal Advances in Automotive Production and Technology.

This volume of the series ARENA2036 compiles the outcomes of the first Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2020).It contains peer-reviewed contributions from a theoretical as well as practical vantage point and is topically structured according to the following four sections: It discusses (I) Novel Approaches for Efficient Production and Assembly Planning, (II) Smart Production Systems and Data Services, (III) Advances in Manufacturing Processes and Materials, and (IV) New Concepts for Autonomous, Collaborative Intralogistics.Given the restrictive circumstances of 2020, the conference was held as a fully digital event divided into two parts. It opened with a pre-week, allowing everyone to peruse the scientific contributions at their own pace, followed by a two-day live event that enabled experts from the sciences and the industry to engage in various discussions. The conference has proven itself as an insightful forum that allowed for an expertly exchange regarding the pivotal Advances in Automotive Production and Technology.

Das Buch "FlexCAR: Die Forschungsplattform von morgen" beschreibt ein innovatives Forschungsprojekt, das sich mit flexiblen Produkt- und Produktionskonzepten für modulare Fahrzeuge beschäftigt. Nach einer Einführung und Motivation des Projekts wird das Vorgehensmodell vorgestellt. Anschließend werden die Struktur des Verbundprojekts und die verschiedenen Themenbereiche, wie Rolling Chassis, Interieur und Cyberphysischer Einstieg, Flexible Produkt- und Produktionskonzepte und Offener Entwicklungprozess modularer Fahrzeuge, behandelt. Im Hauptteil des Buchs werden ausgewählte Themenbereiche detailliert beschrieben. Hierbei werden u.a. Antrieb und Wechselspeichersysteme, Aufbau Bodenmodul und Interieur Set-Up, Exterieur- und Interieurkonzeptentwicklungen, Cyberphysische Visualisierungstechnik und Sensorintegrationen am FlexCAR erörtert. Zudem werden auch weitere Themen wie die Implementierung gedruckter Bedienelemente mit integrierter RFID-Bauteilerkennung, die Architektur des onboard- und offboard-Netzwerks sowie die externe Sensorik und offene Entwicklungsplattform behandelt. Das Buch schließt mit einem Fazit und Ausblick, einer Danksagung, einer Auflistung der Autoren und Referenzen ab. Die detaillierten Beschreibungen und Einblicke in die Forschung des FlexCAR-Projekts machen das Buch zu einem wertvollen Beitrag für die Forschung im Bereich der modularen Fahrzeuge und der flexiblen Produktion.

Dieses Buch dokumentiert die Ergebnisse des Verbundprojekts Digitaler Fingerabdruck, das am Forschungscampus ARENA2036 durchgeführt wurde. Das Hauptziel war die Weiterentwicklung eines Bauteils zu einer Industrie 4.0-Komponente sowie die Schaffung der notwendigen Basis für die intelligente Wertschöpfungskette. Dabei wurden die einzelnen Prozessschritte verknüpft, um einen Mehrwert für jedes Bauteilindividuum und jeden Bauteiltypen zu erhalten. Dieser Mehrwert liegt in der Möglichkeit den Herstellungsprozess individuell einzustellen, ein hohes Maß an Flexibilität zu gewährleisten, jedes Bauteil zu jedem Zeitpunkt der Produktion sowie im Fahrzeugeinsatz bewerten zu können und in Echtzeit Rückmeldung zu bekommen. Hierfür wurde im Rahmen dieses Projekts eine Basis für die intelligente Wertschöpfungskette automobiler Strukturen in Form einer Datensammlung und intelligenten Datenübergabe sowie der Industrie 4.0-Angliederung geschaffen. Die Betrachtung der vorhandenen Daten sowie Datenformate ermöglichte eine semantische Beschreibung sowie einen ständigen Datenfluss aller notwendigen Daten zwischen den einzelnen Schritten der Wertschöpfungskette. Dies beinhaltete auch eine intelligente Datenablage, Datenaufbereitung sowie eine Kopplung an neue und bestehende Simulationsmethoden. Zudem wurden geeignete Fertigungsprozesse für die Herstellung der sensorintegrierten Industrie 4.0-Komponente definiert und optimiert. Die Versuchskampagne in verschiedenen Anwendungsszenarien ermöglichte die Überprüfung anhand von Realdaten und eine Potentialbewertung entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Digitalen Fingerabdrucks.