Menü

20

Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen LS für Fertigungsmesstechnik & Qualitätsmanagement

  • Profil
  • Technologien
  • Innovation 1
  • Innovation 2
  • Kontaktaufnahme

Moderne Produktionstechnik durch praxisnahe Forschung

Das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen steht seit mehr als 100 Jahren weltweit als Synonym für erfolgreiche und zukunftsweisende Forschung auf dem Gebiet der Produktionstechnik. Das WZL besteht aus fünf Lehrstühlen, die das gesamte Spektrum der Produktionswissenschaften abdecken:

  • Produktionssystematik,
  • Produktionsmanagement
  • Technologie der Fertigungsverfahren,
  • Werkzeugmaschinen und
  • Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement

Das Werkzeugmaschinenlabor wird den vier Professoren Christian Brecher (Werkzeugmaschinen), Fritz Klocke (Fertigungsverfahren), Robert Schmitt (Messtechnik und Qualitätsmanagement) und Günther Schuh (Produktionssystematik) geführt. Die Geschäftsführung wechselt turnusmäßig alle drei Jahre.

Das Werkzeugmaschinenlabor ist eines der größten und leistungsfähigsten Hochschulinstitute seiner Art in Europa. Die praxisorientierte Ausbildung von Studenten zu hochqualifizierten Diplom- und Master-Ingenieuren und Führungskräften der produzierenden Industrie ist zweifelsohne die herausragende Aufgabe und Herausforderung, der sich das Werkzeugmaschinenlabor stellt. Es versteht sich von selbst, dass eine in die Zukunft gerichtete, an den Bedürfnissen der Industrie ausgerichtete, hochqualifizierte Ausbildung nur möglich ist, wenn diese Ausbildung durch umfangreiche und praxisnahe Forschungsarbeiten fundiert und begleitet wird. Mit rund 760 Mitarbeitern, darunter mehr als 220 Wissenschaftler, führt das Institut sowohl grundlagenbezogene als auch an den Erfordernissen der Industrie ausgerichtete Forschungsvorhaben durch und erarbeitet praxisgerechte Lösungen zur Rationalisierung der Produktion.

Die im WZL durchgeführten Forschungsarbeiten zeichnen sich durch die enge Zusammenarbeit der verschiedenen Disziplinen des Maschinenbaus bzw. der Produktionstechnik sowie eine ausgewogene Mischung von Grundlagenforschung und anwendungsbezogener Entwicklung aus. In der Regel werden die Forschungsarbeiten gemeinsam mit unterschiedlichsten Industrieunternehmen durchgeführt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Forschungsergebnisse rasch in die betriebliche Praxis übernommen werden. Die aus den Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse fließen unmittelbar in die Lehre ein, die auf diese Weise stets aktuell gehalten wird.

Zwei Institute – eine Philosophie

In den 70-er Jahren wurden die traditionellen Forschungsbereiche der Produktionstechnik um zahlreiche neue Technologien ergänzt. Der Fokus moderner Produktionstechnik richtete sich zunehmend auch auf Technologien wie Wasserstrahlschneiden, Laser-Einsatz in der Produktion, Ultrapräzisionstechnik, optische Technologien oder Ultraschallbearbeitung. Diese neuen Arbeitsbereiche konnten in den bisherigen Räumlichkeiten des Werkzeugmaschinenlabors aus Platzgründen nicht untergebracht werden. So entstand 1980 auf Initiative des WZL in Aachen das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie. Es steht unter der gleichen Leitung wie das Werkzeugmaschinenlabor und ist auch in der gleichen Weise strukturiert wie das Hochschulinstitut WZL. Von Beginn an entwickelte sich eine sehr enge Kooperation zwischen den beiden Instituten Werkzeugmaschinenlabor und Fraunhofer-IPT. Heute, rund 30 Jahre nach der Gründung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie, sehen sich die beiden Institute längst als eine Einheit.

Gemeinsam sind wir stark

Das Ganze ist oft mehr als die Summe seiner Teile – das demonstrieren die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im WZL und Fraunhofer-IPT Tag für Tag. Die gemeinsame Institutskultur verknüpft die Visionen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen mit dem Leitbild der Fraunhofer-Gesellschaft und bringt sie miteinander in Einklang. Auf diese Weise ist eine einzigartige Mischung aus universitärer Lehre, grundlagenorientierter Forschung und praxisbezogener Entwicklung für die Industrie entstanden.

Mehr als 1100 wissenschaftliche und nichtwissenschaftliche Mitarbeiter sowie studentische Hilfskräfte engagieren sich in beiden Instituten in projektorientierten Teams. Durch flache Hierarchien, Teamgeist und die Verantwortung des Einzelnen für das Ganze sind alle Beteiligten unmittelbar an Forschungsergebnissen und Neuentwicklungen beteiligt.

Die Struktur der beiden Institute wurde bewusst so konzipiert, dass durch die Bereiche Produktionsmanagement, Produktionstechnologien, Produktionsmaschinen und Qualitätsmanagement bis auf den Verkauf von Produkten alle Aufgaben, die in einem modernen Produktionsunternehmen auftreten, im Rahmen kompetenter Projektorganisation unter einem Dach bearbeitet werden können.

Systemlösungen für die Produktion

Beide Institute vereinen Wissen und Erfahrung. Für immer komplexere Produktionsabläufe entwickeln sie ganzheitliche Lösungen, anstatt einzelne Aufgaben nur isoliert zu betrachten. Die disziplinübergreifende Zusammenarbeit versetzt die Institute in die Lage, immer wieder neue Technologien und Methoden zu erschließen. Ganz nach dem Motto „Systemlösungen für die Produktion“ werden individuelle Lösungen erarbeitet, in denen zukunftsorientierte Unternehmens- und Technologiestrategien verwirklicht werden. In den Geschäftsfeldern und Arbeitskreisen wird dieser Systemgedanke besonders deutlich: Ausgerichtet an den Bedürfnissen ausgewählter Branchen und Produktbereiche bieten die Institute gebündelte Kompetenz aus allen Abteilungen.

  • Luftaufnahme des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

    Luftaufnahme des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

  • Zwei Institute – ein Direktorium, von rechts: Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh, Dr.-Ing., Dr.-Ing. E. h.  Fritz Klocke, Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt

    Zwei Institute – ein Direktorium, von rechts: Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh, Dr.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Fritz Klocke, Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt

Technologien

Herausforderungen des unternehmerischen Produktmanagements lösen

Der Bereich Qualitätsmanagement des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement beschäftigt sich insbesondere mit Fragestellungen der Organisationsentwicklung und des Produktmanagements. Hierzu gehören Kernthemen wie beispielsweise qualitätsorientierte Produkt- und Prozessgestaltung, Geschäftsprozessmodellierung und Unternehmensentwicklung.

Verkürzte Produktlebenszyklen, schneller technologischer Wandel, gestiegener Kostendruck und ein dynamisches Unternehmensumfeld sind nur einige Herausforderungen, denen Unternehmen heute gegenüberstehen. Ein durchgängiges unternehmerisches Produktmanagement liefert einen entscheidenden Beitrag zum erfolgreichen Umgang mit diesen Herausforderungen. Mit der systematischen Bewältigung von Herausforderungen und dem Ergreifen von Handlungsfeldern der Produktentstehung beschäftigt sich die Abteilung Produktmanagement des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen. Zur Strukturierung der Herausforderungen und damit als Grundlage zur Identifikation von Lösungsstrukturen existieren aus Sicht eines unternehmerischen Produktmanagements verschiedene Handlungsfelder, wie u.a. die Anforderungserhebung, die Spezifikation, Verifikation, Produktion und Testing, After Sales sowie die Validierung.

Die Abteilung hat einen „Engineer-to-Value“ Ansatz aufgestellt, bei dem die verlustfreie sowie effiziente Erhebung und Transformation von Kundenanforderungen entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses beschrieben wird. Wesentliche Zielgrößen des Ansatzes stellen dabei die Produkteffektivität im Sinne der Entwicklung kundenbegeisternder Produkte sowie die Prozesseffizienz mit dem Ziel der Verringerung von Herstellungskosten sowie Entwicklungszeiten dar.

Der Forschungsbereich Perceived Quality & Product Value Management beschäftigt sich vornehmlich mit der wahrgenommenen Produktqualität aus Kundensicht. Für die kundenorientierte Entwicklung stehen die gezielte Aufnahme der Kundenforderungen, deren Übersetzung in Spezifikationen sowie die Validierung der entwickelten Produkte aus Kundenperspektive im Vordergrund. Kundenbegeisternde Produkte und fehlerfreie, effizient laufende Prozesse sind entscheidende Differenzierungsmerkmale im globalen Wettbewerb.

Die Gruppe Perceived Quality entwickelt Lösungen zur Gestaltung und Umsetzung erfolgreicher Produkte am Markt, die die Emotionen der Kunden widerspiegeln. Die Arbeitsschwerpunkte der Gruppe sind:

  • die systematische Integration von Kundenwünschen/ -emotionen in die Produktentwicklung,
  • die Konzeption und Durchführung kundenspezifischer Produktkliniken und Probandenstudien,
  • die Entwicklung und der Einsatz von Qualitätsmanagementwerkzeugen (QFD, Kansei Engineering, FMEA, etc.) zur Absicherung kundenoptimaler Produkte,
  • die Identifizierung und Gewichtung kundenrelevanter Bauteile und Produktattribute und
  • die Anwendung von Produktbenchmarks.

Durch diese Kompetenzfelder werden Unternehmen befähigt, Produkte für Kunden so zu gestalten, dass über die Grundbedürfnisse hinaus Begeisterungsmerkmale geschaffen werden. Der hierzu erforderliche Abgleich zwischen subjektiven Kundenforderungen und realen Produkteigenschaften ermöglicht Chancen zur Differenzierung in bereits gesättigten Märkten. Zur Umsetzung in der Praxis hat die interdisziplinär aufgestellte Gruppe eine Systematik entwickelt, die Produktmerkmale identifiziert, quantifiziert und alle erforderlichen Prozesse und Ressourcen des Unternehmens hinsichtlich der Realisierung qualifiziert.

In verschiedenen Projekten mit Industrie- und Forschungspartnern werden zahlreiche Kundenstudien konzipiert, durchgeführt sowie Handlungspotenziale aufgezeigt und gehoben. Zur zielgerichteten und spezifischen Erfüllung der Zielvorgaben unserer Partner kommen verschiedenste Methoden und Werkzeuge zum Einsatz (z. B. explorative Interviews, Lead-User-Workshops, Blickverfolgungs-Studien (Eye-Tracking)). Primäres Ziel ist es, Kundeninformationen für die unternehmerische Praxis zu objektivieren und statistisch fundierte Handlungsempfehlungen für eine effiziente und emotionale Produktentwicklung abzuleiten.

Das unternehmerische Produkt- und Qualitätsmanagement hat dabei die Aufgabe die subjektive Wahrnehmung von Kunden zu verstehen und methodisch zu objektivieren, um sie gezielt in der Produktentwicklung einzusetzen. Die haptische und optische Wahrnehmung sind die wichtigsten Humansensoren bei der Beurteilung von Produkten, beispielsweise im Fahrzeuginnenraum. Um die haptische Wahrnehmung zu objektivieren und in die Produktgestaltung zu implementieren, hat die Gruppe Perceived Quality innerhalb eines DFG geförderten Forschungsprojektes ein Referenzkörper für Drehschalter konzipiert. Mittels des Referenzkörpers können Wahrnehmungsschwellen von Oberflächen innerhalb der Interaktion identifiziert werden. Zur Objektivierung der optischen Wahrnehmung werden in diversen Forschungsaktivitäten gezielte Untersuchungen von Produkten durchgeführt, bei denen die Blickverläufe registriert und ausgewertet werden. Das Ziel ist u.a. für die emotionale Produktentwicklung entscheidende Wahrnehmungscluster und Qualitätsmerkmale zu identifizieren.

  • Herausforderungen des unternehmerischen Produktmanagements

    Herausforderungen des unternehmerischen Produktmanagements

  • Perceived Quality

    Perceived Quality

Innovation 1

Haptische Wahrnehmung objektivieren

Die Produkte auf den heutigen Märkten sind technisch so weit ausgereift, dass eine Differenzierung für den Kunden anhand herkömmlicher Kriterien zunehmend schwieriger oder unmöglich wird. An die Stelle von klar definierten und objektiv erfassbaren technischen Attributen treten subjektiv wahrgenommene Faktoren als neue Differenzierungskriterien. Die Oberflächenwahrnehmung von Drehschaltern ist ein Beispiel aus dem Automobilsektor für derartige Kriterien. Am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen werden die Wahrnehmungsschwellen von Drehschalterdrehmomente identifiziert sowie die Kombination der Bedienhaptik und der Oberflächenhaptik im Fahrzeuginnenraum untersucht. Diese Problemstellung ist Bestandteil des DFG Forschungsantrags „Entwicklung einer Systematik zur sensorischen Untersuchung der Qualitätswahrnehmung von Gebrauchsgütern“.

Im Fahrzeuginnenraum haben Drehschalter auf Grund der hohen Nutzungshäufigkeit des Kunden eine besondere Bedeutung. Sie werden beispielsweise zur Bedienung des Radios, des Heizungssystems, des Navigationsgeräts oder der Seitenspiegel eingesetzt. Drehschalter können einfach manipuliert werden und besitzen aufgrund ihrer Nutzungshäufigkeit eine hohe Präsenz für die Qualitätsbeurteilung von Gebrauchsgütern. Die technischen Attribute können in der Produktentwicklung unter Berücksichtigung von Wahrnehmungsschwellen und Kundenpräferenzen gezielt manipuliert werden.

Für die Drehschalter wurden exemplarisch die Wahrnehmungsschwellen der haptischen Oberflächeneigenschaften (z.B. Rauheit oder Härte) bestimmt. Zu diesem Zweck wurde ein, in seinen Eigenschaften gezielt einstellbarer, Referenzkörper entwickelt, mittels dessen verschiedene Gestaltungsszenarien von Drehschaltern und variierbare Drehmomente für einen speziellen Anwendungskontext simuliert und bewertet werden können.

Der Referenzkörper ermöglicht es den Produktentwicklern bereits außerhalb des Fahrzeuges Drehmomente und Drehschalterdesigns zu testen und zu vergleichen. In weiterführenden sensorischen Studien können Erkenntnisse darüber gewonnen werden, welche Drehmomente und haptischen Oberflächeneigenschaften von den Konsumenten als optimal empfunden werden. Dadurch können eindeutige Gestaltungsempfehlungen für eine ressourceneffiziente Produktentwicklung getroffen werden.

Entwurf des Referenzkörpers mit variierbaren Drehschaltern

Entwurf des Referenzkörpers mit variierbaren Drehschaltern

Innovation 2

Visuell Wahrnehmung objektivieren

Die subjektive Wahrnehmung des Kunden ist elementar für die Kaufentscheidung. Die Herausforderung für entwickelnde und produzierende Unternehmen besteht somit in einer frühzeitigen und aktiven Gestaltung der Qualitätswahrnehmung. Ein Großteil der von den menschlichen Sinnen aufgenommenen Informationen sind visueller Natur. Zur Messung der visuell wahrgenommenen Informationen und zur Untersuchung der Aufmerksamkeitswirkung einzelner Produkt- bzw. Qualitätsmerkmale findet die Blickaufzeichnung häufigen Einsatz. Dabei wird mittels Parameter, wie Blickverläufen oder Verweildauern des Blickes, die optische Wahrnehmung messtechnisch quantifiziert und analysiert.

Um verschiedenste Einsatzszenarien in der Produktnutzung abzubilden und die Potentiale des Einsatzes der Blickregistrierung während der Produktentstehung zu untersuchen sowie zu nutzen, setzt die Abteilung Produktmanagement des Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen sowohl bildschirmbasierte als auch mobile Blickregistrierungssysteme ein. Mit Hilfe des gezielten Einsatzes dieser Messinstrumente lassen sich u.a. begründete Entscheidungen darüber ableiten, welche Produktmerkmale von hoher Wahrnehmungsrelevanz sind oder welche optisch wahrnehmbaren Merkmalsausprägungen die höchste Aufmerksamkeit hervorrufen. Im Rahmen von Forschungsaktivitäten der Abteilung erfolgt daher der Einsatz der Blickregistrierung und die Kombination mit etablierten Methoden der Produktentwicklung sowie des Qualitätsmanagements, um sowohl für die Validierung bestehender bzw. sich in der Entwicklung befindlicher als auch zur Aufnahme der latent verfügbaren, nicht verbalisierten Anforderungen der Kunden Informationen abzuleiten. Die methodisch und messtechnisch abgesicherte Kenntnis über die für die Kaufentscheidung des Kunden relevanten Produktmerkale und deren Ausprägungen spart letztlich Ressourcen in einer kundenorientierten Produktentstehung.

Kontaktaufnahme

Bitte übertragen Sie den Sicherheitscode in das nebenstehende Feld.