Das Technologietransferzentrum inspire AG aus Zürich schlägt eine Brücke zwischen der Forschung und der Maschinen-, Elektro- und Metallindustrie. Senior Advisor Konrad Wegener spricht im Interview über Innovation, einen bewussten Umgang mit Ressourcen und die Chancen von künstlicher Intelligenz in der Zerspanungsbranche.
Herr Wegener, was geht Ihnen beim Stichwort Innovation spontan durch den Kopf?
Unter Innovation verstehe ich neue Ideen oder Technologien, die dann kommerziell umgesetzt werden. Je tiefgreifender die Innovation ist, desto länger ist der Weg bis zur Umsetzung. Es braucht also ein gewisses Durchhaltevermögen. Man kann nicht an einem Tag innovieren und dann ein Jahr lang nichts tun. Innovieren ist ein permanenter Prozess.
Der Markt verändert sich laufend. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, muss der Innovationsprozess geübt werden. Ein Beispiel: Ich habe früher bei einem Pressenhersteller gearbeitet. Der wichtigste Wettbewerbsparameter war die Geschwindigkeit. Im Geheimen bereiteten wir immer schon die nächste Generation der Pressen vor, und sobald jemand eine neue, leistungsfähigere Presse auf den Markt brachte, waren wir mit unserer Entwicklung bereits einen Schritt weiter.
Am wichtigsten ist der Austausch zwischen Fachpersonen mit unterschiedlichem Hintergrund, etwa aus Wissenschaft und Industrie. Deshalb sind auch Konferenzen so wertvoll. Voraussetzung für Innovation sind die Offenheit für andere Ideen und die Bereitschaft, auch eigene Ideen zu teilen. In der Schweiz neigen wir leider dazu, alles möglichst unter Verschluss zu halten.
Apropos Innovation: Welches sind die nächsten grossen Entwicklungsschritte, die auf die Zerspanungsbranche zukommen?
In den Bereichen KI, Automatisierung, intelligente Maschinen und additive Fertigung wird sicher einiges auf die Branche zukommen. Viel zu wenig beachtet wird meines Erachtens im Moment das Thema Rohstoffe, denn im Gegensatz zur Energie werden diese nicht nachgeliefert. Zum Beispiel landen heute Spielzeuge mit Hochleistungsmagneten auf dem Schrotthaufen. Das darin enthaltene Dysprosium ist dann für immer verloren. Um wertvolle Rohstoffe wiederzuverwenden, müssen sie sortenrein zurückgeführt werden. Gleichzeitig führt das zu höheren Kosten. Das muss man sorgfältig abwägen. Wenn wir unseren Planeten weiter so ausbeuten, wie wir es im Moment tun, werden die kritischen Rohstoffe in 100 bis 150 Jahren aufgebraucht sein. Und was passiert dann?
In diesem Bereich sind grosse Entwicklungen zu erwarten. Keramiken sind die Shootingstars am Horizont. Noch sind sie zu spröde, doch die erzielten Fortschritte könnten sie bei den Werkzeugen künftig zu einer Alternative zu Wolframcarbid machen. Auch Diamantwerkzeuge bieten durch Laserbearbeitung grosses Potenzial. Allerdings reicht es nicht, ein Material durch ein anderes zu ersetzen. Man muss das ganze System neu denken. Zum Beispiel auch, was die Wiederverwendung von Rohstoffen angeht. Zerspanungswerkzeuge aus Hartmetallen und Schnellarbeitsstählen enthalten wertvolle Rohstoffe wie Wolfram und Kobalt. Dabei wird nur ein sehr kleiner Teil des Werkzeugs – nämlich die Schneidkante – tatsächlich abgenutzt. Hier bietet sich Recycling auf höchstem Niveau, nämlich als Produkt, an. Generell gilt: Wenn wir die Materialzusammensetzung kennen, können wir einen grösseren Teil der Rohstoffe nach Gebrauch wieder aufbereiten und im Kreislauf halten. Ein weiterer Punkt ist die Zuverlässigkeit. In der Serienfertigung werden Werkzeuge nach einer gewissen Stückzahl ausgetauscht, obwohl manche noch funktionstüchtig wären. Deshalb forschen wir auch daran, die Standzeiten zuverlässiger vorherzusagen und so die Werkzeuge besser auszunutzen.
“VORAUSSETZUNG FÜR INNOVATION SIND DIE OFFENHEIT FÜR ANDERE IDEEN UND DIE BEREITSCHAFT, AUCH EIGENE IDEEN ZU TEILEN.”
Man muss immer das ganze System betrachten. Darin spielt auch der lange umstrittene Kühlschmierstoff eine wichtige Rolle. Eine Möglichkeit wäre, diesen zu reduzieren. Lassen wir ihn jedoch ganz weg, nimmt der Werkzeugverschleiss zu – was kontraproduktiv ist, wenn wir gleichzeitig Wolfram und Kobalt sparen wollen. Weiter ist thermische Kompensation eine Möglichkeit, die Klimatisierung zu reduzieren. Und durch kürzere Maschinen- und Prozesszeiten und längere Maschinenlaufzeiten lässt sich die inkorporierte graue Energie besser ausnutzen. Insgesamt führen diese Massnahmen auch zu tieferen Kosten.
Im Moment steckt KI noch in den Kinderschuhen. Aber sie wird die Art, wie Mensch und Maschine zusammenarbeiten, fundamental verändern. Fertigungsprozesse sind komplex und werden es bleiben. Aber wir können entscheiden, ob diese Komplexität künftig beim Bediener oder bei der Maschine liegt. Hier sehe ich für die Werkzeugmaschinenindustrie grosses Innovationspotenzial, indem wir die Komplexität in die Maschine verlagern. Die Werkzeugmaschine der Zukunft überwacht sich selbst und kann mithilfe von KI die richtigen Entscheidungen fällen.
Additive Fertigung wird aus meiner Sicht überbewertet. Für die Einzelfertigung ist sie sicher interessant. Aber Zerspanung lässt sich nicht einfach ersetzen. Wer es heute schafft, in der Zerspanung zwei Prozent Produktivitätssteigerung zu erreichen, hat durch den riesigen Hebel global mehr erreicht als alles, was man bisher in der additiven Fertigung hingekriegt hat.
Wir haben internationale Kontakte zur Forschung in der Fertigungstechnik und bringen dieses Wissen
in konkrete Industrieprojekte ein. Zusätzlich betreiben wir eigene Forschung, um unsere Kompetenzen auszubauen. Die grösste Herausforderung besteht in der industriellen Umsetzung. Im Labor lässt sich vieles realisieren, doch unter realen Produktionsbedingungen wird es schwierig – etwa, wenn Serientauglichkeit gefordert ist oder Späne und Kühlschmiermittel ins Spiel kommen.
Wichtig ist die Bereitschaft, mit der Forschungseinrichtung zusammenzuarbeiten. Wenn die einzelnen kleinen und mittleren Werkzeugmaschinenfirmen alle für sich alleine versuchen, sich in den Bereichen Industrie 4.0, Bedienerassistenzsysteme und KI zu entwickeln, kommen sie im Vergleich zu den grossen Unternehmen zu langsam voran. Bei diesen Themen entscheidet sich vieles vorwettbewerblich. Meine Vision ist, dass inspire die Rolle einer Forschungs- und Entwicklungsabteilung für die gesamte Schweizer Werkzeugmaschinenindustrie übernimmt. Das heisst, dass wir mit der Grundfinanzierung vom Bund, mit Fördermitteln und Firmenbeiträgen Forschung betreiben, deren Resultate dann der Industrie zugutekommen.
Da gibt es mehrere. In einem EUProjekt ist es uns weltweit erstmals gelungen, Helixwerkzeuge aus voll polykristallinem Diamant mit einem ultrakurz gepulsten Laser herzustellen. Weiter beschäftigen wir uns seit der Gründung von inspire mit der thermischen Kompensation von Werkzeugmaschinen. Früher war die Anforderung an eine Werkzeugmaschine eine hohe Positionsgenauigkeit. Heute ist die Wiederholbarkeit das Wichtigste. Inzwischen können wir 80 Prozent der Fehler an der Werkzeugmaschine kompensieren. Eine spannende Projektlinie ist auch die Ratterunterdrückung. Während die thermische Kompensation bereits erfolgreich in der Industrie umgesetzt wird, arbeiten wir wegen der vielen schwer erfassbaren Einflussgrössen noch immer daran.
Wenn Sie in die Zukunft blicken: Wo sehen Sie die grösste Herausforderung im Bereich
der Zerspanung?
Herausforderungen werden sich sicher im Bereich KI und bei der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine stellen. Ausserdem nimmt in der fertigenden Industrie und damit auch in der Zerspanungsbranche der Druck durch administrative und teilweise bürokratische Regulierung zu, was Innovation im eigentlichen Fachgebiet erstickt. Ein weiterer Punkt ist der Wettlauf gegen China. Diesen können wir nicht allein durch Innovation gewinnen. Ich habe mal für einen Hersteller von Wafersägen gearbeitet, das sind hochpräzise Spezialmaschinen aus der Halbleiterfertigung. Wir entwickelten eine Säge, die alle anderen in den Schatten stellte, und ein halbes Jahr später konnte man von chinesischen Herstellern die gleiche Maschine zum halben Preis kaufen. Daraufhin stellten wir die Produktion ein. Der Grund dafür war nicht schlechtes Management, sondern, dass China eine andere Wirtschaftspolitik hat als wir: Die Regierung hat ein Ziel und einen Plan, und wenn sie eine Technologie haben will, spielt Geld keine Rolle. Bei uns hingegen herrscht eine Laissez-faire-Mentalität. Wir können diesen Wettlauf nur gewinnen, wenn sich auch bei uns die Politik für neue Technologien einsetzt.
Und wie schauen Sie in die Zukunft, wenn Sie an all diese Herausforderungen denken?
Ich bin von Natur aus Optimist. Wichtig ist, dass die Schweiz ihre Wettbewerbsfähigkeit behält. Da ist nicht nur die Politik gefordert, sondern auch die Branche selbst. Zum Beispiel, was die Ausbildung betrifft: Wie soll sich ein junger Mensch für die Zerspanungsbranche entscheiden, wenn er in der Öffentlichkeit Autos und Flugzeuge sieht, aber keine Werkzeugmaschinen? Da brauchen wir mehr Sichtbarkeit.
