Produktion »im Schuhkarton« Square Foot Manufacturing soll die Mikrofertigung revolutionieren

Der Prototyp der mobilen Bearbeitungseinheit für die laserbasierte Fertigung kleiner Werkstücke
Der Prototyp der mobilen Bearbeitungseinheit für die laserbasierte Fertigung kleiner Werkstücke

Mit Square Foot Manufacturing (SFM) wollen Wissenschaftler der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg die industrielle Mikrofertigung revolutionieren. Sie setzen auf die Produktion »im Schuhkarton«: auf kleine, aber hochflexible Maschinen, die sich nach dem Baukastenprinzip mit wenigen Handgriffen auf jede neue Anforderung einstellen und umrüsten lassen. Erste Prototoypen gibt es schon.

Diese Maschinen können trotz ihrer geringen Größe punktgenau immer kleiner und komplexer werdende Werkstücke für Medizintechnik, Optik, Biotechnik, Mechatronik und (Mikro-)Formen- und Werkzeugbau fertigen. »Der Trend in der industriellen Mikrofertigung geht weg von der eindimensionalen Massenproduktion hin zu einer steigenden Produktvielfalt bei gleichzeitig sinkenden Stückzahlen und kürzeren Innovationszyklen«, sagt Prof. Jens-Peter Wulfsberg von der Hamburger Helmut-Schmidt-Universität. »Heutige Ultrapräzisionsmaschinen lassen sich unter diesen Bedingungen nur noch selten wirtschaftlich betreiben. Dabei wächst gerade in der Mikrofertigung der Bedarf an größenangepassten Werkzeugmaschinen, die ökonomischer und ökologischer als bisher arbeiten.«

Hier setzt Wulfsberg mit seinem neuartigen Konzept industrieller Mikrofertigung an: Das Square Foot Manufacturing (SFM) ermöglicht eine flexible Produktion immer kleiner und komplexer werdender Werkstücke, die oft nur noch einige Mikrometer bis wenige Millimeter lang bzw. groß sind. Die Idee des Square Foot Manufacturing: »Wir machen die Maschinen so klein, leicht und flexibel, dass sie für wechselnde Anforderungen binnen kürzester Zeit umgebaut und umgestellt werden können«, erklärt Prof. Wulfsberg. Dabei werden die Werkzeugmaschinen abhängig von der Bearbeitungsaufgabe an das Werkstück herangeführt und positioniert - und nicht mehr umgekehrt. Neu ist, dass sich ihr Arbeitsraum mit dem zu bearbeitenden Raumausschnitt des Werkstücks überlagern kann. Dadurch können mehrere Maschinen gleichzeitig an einem Werkstück arbeiten und je nach Bedarf flexibel nebeneinander, übereinander, aber auch versetzt oder in einer Reihe angeordnet werden. Trotzdem arbeitet die Technik treffsicher und punktgenau.

Wie bei einem Lego-Spiel können Betriebe mit Square Foot Manufacturing jederzeit auf wechselnde Ideen, Bearbeitungstechnologien und Anforderungen reagieren. Werden neue Bauteile benötigt, können diese einfach auf die Maschine aufgesteckt oder per Magnet befestigt werden. So ist ein Wechsel zwischen Mikrofrässpindeln, Laserbearbeitungsoptiken oder Funkenerosionselektroden ad hoc möglich. Gesteuert wird das SFM über Notebook oder PC. Es folgt zudem der Idee der »Open Production«: Die Anwendergemeinschaft soll das System stetig gemeinsam weiterentwickeln. Der Vorteil dieser neuartigen Technologie: Sie spart nicht nur Zeit, Ressourcen und Platz, sondern nutzt Arbeitskraft gezielter und effektiver. Erste Prototypen sind entwickelt. Mit Serienreife kostet eine solche Maschine nur noch knapp ein Fünftel herkömmlicher Fertigungssysteme.