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Leichtbaustrukturen und Ressourceneffizienz

Das Optimieren von Maschinen und Werkstoffen beschäftigt Prof. Dr. Michael Kupke schon seine gesamte Karriere. Er studierte nach seiner Lehre zum KfZ-Mechaniker Maschinenbau mit Schwerpunkt Werkstoffwissenschaften und spezialisierte sich auf Faserverbundwerkstoffe. Seine Promotion schrieb er an der Technischen Universität Hamburg Harburg mit der Airbus Operations GmbH zusammen. Er befasste sich in seiner Doktorarbeit mit der Werkstoffentwicklung im Bereich Faserverbund für Airbus. Im Jahr 2001 wechselte er zu Airbus und arbeitete als Strukturarchitekt für das Seitenleitwerk und künftige Flugzeugrümpfe. 2011 führt ihn sein Weg nach Augsburg. Die anwendungsnahe Forschung treibt er an zwei Fronten voran: Als Inhaber des Lehrstuhls für Faserverbundkunststofftechnologie am Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg bildet er zukünftige Wirtschaftsingenieure im Bereich Faserverbundkunststoffe aus. Als Leiter des Zentrums für Leichtbauproduktionstechnologie am Standort Augsburg des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt bringt er innovative Leichtbauweisen in die Anwendung und arbeitet eng mit Industrieunternehmen zusammen.

Sie sind ausgebildeter Maschinenbauer und Experte für Faserverbundwerkstoffe. Wie können Sie mit Ihrer Expertise Ressourceneffizienz fördern?

Das Grundprinzip von Leichtbaustrukturen ist es, mit möglichst geringem Ressourceneinsatz eine möglichst gute Produktperformance zu erreichen. Mit meiner Tätigkeit unterstütze ich Ressourceneffizienz in der Produktion und in der Nutzung. In der Produktion achten wir darauf, dass der Materialeinsatz optimiert wird, d.h. dass wir durch Automatisierung und Lean-Production Verschnitt weitestgehend vermeiden. In der Nutzungsphase wird mit möglichst wenig Material eine möglichste hohe Leistungsfähigkeit des Produkts ermöglicht.

Mein Anliegen ist es einen effizienten Materialeinsatz bei hoher Produktqualität zu jedem Zeitpunkt der Produktion zu erreichen. Auf diese Weise können Kosten gespart, Abfall vermieden und Ressourcen geschont werden. Für Unternehmen bedeutet diese Kosteneinsparung einen Wettbewerbsvorteil, der durch eine mögliche Verbesserung des Images durch die umweltfreundliche Produktion noch gestärkt wird.

Seit wann beschäftigen Sie sich mit dem Thema Ressourceneffizienz?

Letztlich sind Materialwissenschaften ein einziger Versuch mit möglichst wenigen Ressourcen möglichst viel Leistungsfähigkeit zu generieren. Ich beschäftige mich seit meinem Studium mit Ressourceneffizienz, dabei liegt ein Schwerpunkt von mir auf der Funktionsintegration, also möglichst viele Funktionen in ein Produkt zu integrieren und damit Ressourcen effizient einzusetzen.

Mit welchen Problemen oder Fragestellungen könnte ich als Kunde oder Ratsuchender zu Ihnen kommen?

Wir unterstützen Unternehmen dabei den optimaler Automatisierungsgrad für das herzustellende Produkt und die damit verbunden Produktionskette zu finden und zu erreichen. Eine wichtige Säule ist dabei die produktionsintegrierte Qualitätssicherung, die über die gesamte Produktion durchgeführt wird und so zu einem optimalen Ergebnis beiträgt. Zusammen mit Industriepartnern validieren wir deren Produktionsprozesse mit Hilfe von Fullscale-Verfahren und industrienahem Umfeld, die Unternehmen finden bei uns Bedingungen wie in der eigenen Produktionshalle wieder. So können wir optimale Ergebnisse garantieren.

Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Herausforderungen im Bereich Ressourceneffizienz für die Zukunft?

Aus meinem Arbeitsfeld heraus sind für mich die wichtigsten Herausforderungen ein verantwortungsvoller Umgang mit fossilen Rohstoffen, die Serientauglichkeit ressourceneffizienter Produktionsverfahren durch Automatisierung sowie die Vermeidung von Produktionsabfällen und Ausschuss durch integrierte Qualitätssicherung.

Eine weiter gedachte und ganz zentrale Fragestellung ist für mich die Bilanzierung von Ressourceneinsatz – also dem Aufwand – und dem Nutzen dieses Ressourceneinsatzes. Dies ist nicht immer einfach. Ein Beispiel: Ein Satellit wird in die Umlaufbahn geschickt. Produktion und Transport des Satelliten sind mit einem hohen Ressourceneinsatz verbunden. Angenommen die Aufgabe des Satelliten ist es, den Zustand der Regenwälder zu erfassen. Die große Herausforderung ist hier, den einfach zu quantifizierenden Aufwand für den Satelliten dem schwierig zu quantifizierenden Nutzen des generierten Wissens zum Schutz der Ressource Regenwald gegenüberzustellen. Es gibt dahingehend schon einige Ansätze, diese nehmen aber qualitativen Nutzen häufig nicht adäquat mit auf und bieten daher oft eine eher einseitige Sicht.

Bildquelle: nikky maier

Prof. Dr. Michael Kupke

Standortleiter
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie
Am Technologiezentrum 4
86159 Augsburg
Tel +49 821 598-5952
Fax +49 821 598-5883

Das bietet Prof. Dr-Ing. Michael Kupke:

Kernkompetenzen von Prof. Dr-Ing. Michael Kupke:

Leichtbau
Durchgängige CFK-Prozesskette
Textil- und Infusionstechnologie
Thermoplastverarbeitung
Produktionsintegrierte zerstörungsfreie Qualitätssicherung
Mechatronische Handhabungs- und Greifersysteme
Robotersteuerung
Virtuelle Prozessplanung
Kostenanalyse
Stoffstromanalyse
Produktionssystemanalyse
Kooperierende Robotersysteme
Montage- und Verbindungstechnologien
Robotik für Faserverbundfertigung

Anwendungs- und Technologiebereiche:

Materialforschung & Entwicklung
Leichtbau
Materialeffizienz
Neue Materialien
Produkte & Prozesse
Produktentwicklung / Ressourceneffiziente Produkte
Produktionstechnologie / Mechatronik & Automation
Verkehr & Mobilität

Phasen im Produktlebenszyklus:

Materialforschung/ -entwicklung
Montage
Nutzung
Produktentwicklung
Produktion