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Industrie 4.0, Data Mining, 3D-Druck in Metall Arbeit an der Zukunft: Forscher bei Bosch Innovative Produkte und neue Herstellungsverfahren

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  • 14. Oktober 2015
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Stuttgart/Renningen – Bosch hat mehr als 300 Millionen Euro in seinen neuen Forschungscampus in Renningen nahe Stuttgart investiert und 1 700 Arbeitsplätze in einer modernen und inspirierenden Umgebung geschaffen. Bosch arbeitet aber nicht nur an innovativen Produkten, sondern auch an der kontinuierlichen Verbesserung von Herstellungsverfahren. Einige Wissenschaftler im Porträt:

Dr. Lothar Baum: Data Mining
Der Informatiker Dr. Lothar Baum ist Experte für die Auswertung von Daten in der Zentralen Forschung und Vorausentwicklung bei Bosch. Zusammen mit Kollegen in Renningen, Palo Alto (Kalifornien) und Bangalore (Indien) schreibt er Software, um neue und nützliche Informationen aus Milliarden Daten zu ziehen. Diese fallen unter anderem in den Produktionslinien der weltweit mehr als 250 Bosch-Werke an. Wer diese Informationen mit schnellen Computern geschickt auswertet, kann damit zum Beispiel die Qualität sichern, die Prüfung von Werkteilen beschleunigen und somit Zeit und Geld sparen. „Die Fähigkeit, aus großen Datenmengen neues Wissen zu generieren, ist eine Schlüsselkompetenz der Zukunft“, sagt Baum, der seit 2006 bei Bosch ist. In der vernetzten Fertigung – der sogenannten Industrie 4.0 – helfen Daten zudem dabei, die Wartung von Maschinen vorherzusagen, um ungeplante Stillstände zu vermeiden.

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Torsten Reinhardt: Physikalische Analytik
Torsten Reinhardt arbeitet seit dem Jahr 2000 bei Bosch. Er untersucht in der Zentralen Forschung und Vorausentwicklung zum Beispiel den inneren Aufbau von Materialien. Damit trägt Reinhardt von Beginn an zur hohen Qualität neuer Bosch-Entwicklungen bei. Unter anderem erzeugt er in der Analytikabteilung extrem feine Schnitte in Materialien, um diese unter dem Elektronenmikroskop auf mögliche Schwachstellen hin zu untersuchen. Dafür wird ein fokussierter Ionenstrahl auf den Werkstoff gelenkt, um Material an den gewünschten Stellen gezielt abzutragen. So können Strukturen in Werkstoffen mit sehr hoher Auflösung freigelegt und geprüft werden. Die Genauigkeit solcher Analysen liegt dabei im Nanometer-Bereich (millionstel Millimeter).

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Dr. Witold Pieper: Metallische Funktions- und Verbundwerkstoffe
Dr. Witold Pieper arbeitet daran, neue Werkstoffe für die gesamte Bosch-Gruppe zu erschließen. Dabei kooperiert er eng mit zahlreichen Partnern aus der Wissenschaft und von Zulieferern. Pieper bewertet unter anderem verschiedene magnetische Materialien. „Darunter sind Metalle und Keramiken, beispielsweise Magnete auf Basis der sogenannten Seltenen Erden“, erklärt der Physiker mit Schwerpunkt in der Materialwissenschaft. Sein Team testet auch, ob solche Materialien mit neuen Verfahren wie zum Beispiel dem 3D-Druck zu Produkten mit ganz neuen Eigenschaften werden können. Zur Arbeit der Abteilung gehört es zudem, Bosch-Kollegen in aller Welt zu beraten. Die in den Laboren von Pieper gewonnenen Daten sind zugleich die Grundlage von Material-Simulationen am Computer. Pieper arbeitet seit 2011 bei Bosch.

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Joachim Frangen: Fertigungsautomatisierung und Industrie 4.0
Joachim Frangen leitet in Renningen die Arbeit an der vernetzten und wandlungsfähigen Fabrik der Zukunft. Diese ist auch unter ihrem Namen „Industrie 4.0“ bekannt. Die Vernetzung von Menschen, Maschinen und Material lässt ein virtuelles Abbild der Fertigung im Rechner entstehen – und das in Echtzeit. Dies hat gleich mehrere Vorteile. Beispielsweise erfassen Sensoren ständig Informationen über den Zustand von Maschinen und geben diese weiter. Eine Software findet darin Hinweise auf Verschleiß und ermöglicht so die rechtzeitige Wartung. So verhindert Bosch den ungeplanten Stillstand von Maschinen. Die Vernetzung ermöglicht auch den optimalen Einsatz von Ressourcen wie Energie und Rohstoffen. Ein weiterer Vorteil ist die schnellere Anpassung der Produktion an neue Produkte. So erhöht Bosch die Kundenorientierung und steigert die Wettbewerbsfähigkeit. Frangen arbeitet seit 1990 bei Bosch.

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Dr. Martin Schöpf: 3D-Druck für Metalle
Zu den in der Bosch-Forschung bearbeiteten Zukunftsthemen gehört auch der 3D-Druck in Metall. Dafür ist Dr. Martin Schöpf verantwortlich. Solche Verfahren eröffnen viele neue Möglichkeiten: Ersatzteile aus Metall lassen sich an vielen Orten bei Bedarf drucken, statt sie mit hohem Kostenaufwand in großer Zahl vorrätig zu halten. Auch in der zukünftigen Serienfertigung soll der 3D-Druck eine Rolle spielen. So kann Bosch neue Produkte schneller in den Markt bringen – ein großer Vorteil. „Zudem werden neue Metallformen möglich, die sich mit bisherigen Verfahren überhaupt nicht herstellen ließen“, sagt Schöpf, der seit 2003 bei Bosch arbeitet. Eine weitere Anwendung: Bisher getrennte Bauteile lassen sich in einem neuartigen Stück vereinen – das spart zum Beispiel Fügezeiten oder die mitunter nötigen Dichtfugen.

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Dr. Andreas Michalowski: Laser-Materialbearbeitung
Mit der konzentrierten Energie von Laserstrahlen kann selbst das härteste Material bearbeitet werden. Dies ist das Aufgabengebiet von Dr. Andreas Michalowski. Dazu gehört es, physikalische Effekte so zu gut zu kontrollieren, dass der Laser industriell einsetzbar wird. Erst dann lassen sich Werkstoffe präzise und in hoher Stückzahl wirtschaftlich fertigen. Eine der Anwendungen bei Bosch ist die Benzindirekteinspritzung: Hierfür werden mit dem Laser feinste Löcher exakt ins Metall gebohrt, damit sich der eingespritzte Kraftstoff optimal im Zylinder verteilt. Seit 2011 arbeitet Michalowski bei Bosch und kooperiert in einem internationalen Netzwerk mit Experten aus Industrie und Wissenschaft. Die stark zunehmende Zahl möglicher neuer Anwendungen der Laser-Technologie wird den begeisterten Forscher noch eine ganze Zeit beschäftigen. Bosch hat gemeinsam mit Trumpf und der Universität Jena 2013 den Deutschen Zukunftspreis – Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation – für diese Technik erhalten.

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Dr. Thorsten Ochs: Batterietechnik
Bosch forscht an Batterien, die deutlich längere Fahrten mit Elektroautos ermöglichen, dabei viel weniger wiegen und gleichzeitig weniger kosten. Damit schafft Dr. Thorsten Ochs in Renningen eine wesentliche Voraussetzung für den Durchbruch der Elektromobilität. „Für die breite Akzeptanz der Elektromobilität benötigen wir eine nutzbare Energie von 50 Kilowattstunden bei einem Mittelklassefahrzeug“, sagt Ochs, der seit dem Jahr 2000 bei Bosch arbeitet. Würde man das mit klassischen Bleibatterien schaffen wollen, so kämen die Energiespeicher selbst ohne Verkabelung und Halterung auf ein Gewicht von 1,9 Tonnen. So viel wiegen heutige Mittelklasse-Limousinen – mitsamt Insassen und Gepäck. Eine herkömmliche Bleibatterie, wie sie heute in fast jedem Auto steckt, speichert bei einem Gewicht von 19 Kilogramm nur eine Energie von 0,5 Kilowattstunden – also vergleichsweise wenig. Ochs hingegen möchte die angestrebten 50 Kilowattstunden in einer ganz neuen Batterie mit 190 Kilogramm Gewicht speichern.

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Dr. Franz Lärmer: Mikrosystemtechnik, MEMS-Sensoren
Winzige Sensoren von Bosch verändern den Umgang des Menschen mit der Technik. In Fitness-Armbändern erfassen sie Körperbewegungen und verhelfen zu mehr Gesundheit und Wohlbefinden. Im Auto erkennen diese MEMS-Sensoren (mikro-elektromechanische Systeme) gefährliche Situationen und alarmieren blitzschnell die Steuerelektronik, um den Wagen auf der Straße zu halten. Und weil Sensoren die Erdanziehungskraft erfassen, können Smartphones ihr Bild passend für den Betrachter ausrichten. Dr. Franz Lärmer ist seit 1990 bei Bosch. Er gehört zu den Erfindern jener Methode, mit denen sich die mikroskopisch kleinen Strukturen der MEMS-Sensoren herstellen lassen. „Eine der Herausforderungen bei der Weiterentwicklung unserer MEMS-Sensoren ist ihr Energieverbrauch. Beispielsweise können wir mit mehr Intelligenz im Sensor den Energiebedarf reduzieren“, beschreibt Lärmer seine Ziele. Bosch hat 2008 den Deutschen Zukunftspreis – Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation – für die smarten Sensoren erhalten.

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Jayalakshmi Kedarisetti: Leistungselektronik
Die Elektromobilität ist eines der großen Themen bei Bosch und damit auch auf dem neuen Forschungscampus in Renningen. Auch Jayalakshmi Kedarisetti arbeitet seit 2012 an dieser Aufgabe und entwickelt dafür neue Leistungselektroniken. Diese sind zentrale Bausteine von Elektroautos. Die Leistungselektronik sorgt dafür, dass der von der Batterie gelieferte Gleichstrom in jenen Wechselstrom gewandelt wird, der den Motor des Elektroautos treibt. Umgekehrt muss der Wechselstrom aus der Steckdose zu Gleichstrom werden, wenn die Batterie geladen wird. Das alles soll mit möglichst geringen Energieverlusten geschehen. Zugleich müssen die Bauteile im Betrieb mit hohen Spannungen und starken Strömen umgehen und dabei stets hohe Anforderungen an die Sicherheit erfüllen. Das Team, in dem Kedarisetti arbeitet, setzt diese Anforderungen mit vielen neuen Ideen um.

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Dr. Lutz Bürkle: Fahrassistenzsysteme
Dr. Lutz Bürkle und seine Kollegen sorgen mit ihrer Forschungsarbeit in Renningen für mehr Sicherheit von Fußgängern. Lässt sich ein Zusammenstoß mit einem plötzlich auftauchenden Passanten allein durch Bremsen nicht mehr verhindern, berechnet der von Bürkles Team entwickelte Fahrassistent blitzschnell eine Ausweichroute. Sobald der Autofahrer einlenkt, unterstützt ihn das System beim lebensrettenden Fahrmanöver. Die Entwicklung der dafür benötigten Algorithmen ist ein Kernstück der Arbeit. „Reagiert der Fahrer mindestens eine halbe Sekunde vor der Kollision, kann das Assistenzsystem unseren Untersuchungen zufolge 60 Prozent der Zusammenstöße verhindern“, erklärt der Experte, der seit 2002 für Bosch arbeitet. Bosch plant, das System 2018 in Serie zu bringen.

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Prof. Dr. Amos Albert: Agrarrobotik
Prof. Dr. Amos Albert bringt Robotern einen umweltschonenden Ackerbau bei. „Wir nutzen die Kompetenz von Bosch in den Bereichen Mechatronik und Algorithmik, um zu einem nachhaltigen Umgang mit natürlichen Ressourcen beizutragen“, erklärt Albert, Geschäftsführer des Bosch Start-ups Deepfield Robotics, das aus der Forschung bei Bosch entstanden ist. „Mit unseren Technologien kann der Agrarroboter Bonirob etwa Nutzpflanzen von Unkräutern unterscheiden“, sagt Albert. Mit einem Stab rammt der Roboter dann unerwünschte Beikräuter einige Zentimeter tief in die Erde, um sie ohne Herbizide zu beseitigen. Dank einer Positionsbestimmung mit GPS navigiert das der Bonirob dabei auf den Zentimeter genau. Albert arbeitet seit 2002 bei Bosch. Sein Team schafft zudem Lösungen, die Landwirten mithilfe vernetzter Sensoren Informationen für das Wachstum von Pflanzen zugänglich machen, um den Ertrag und die Qualität zu steigern.

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Dr. Jürgen Kirschner: Geschäftsleitung, Angewandte Forschung
Dr. Jürgen Kirschner ist einer der beiden Geschäftsleiter der Forschung und Vorausentwicklung bei Bosch. Seine Zuständigkeit reicht von Batterietechnik und Sensoren bis zur Produktionstechnik. Häufig benötigt Bosch in seinen weltweit mehr als 250 Fabriken Werkzeuge und Verfahren, die es so noch gar nicht am Markt zu kaufen gibt. „In diesem Fällen entwickeln wir sie selbst und schaffen damit Wettbewerbsvorteile“, sagt Kirschner. Er ist in wechselnden Positionen schon seit 1989 bei Bosch tätig. Ein Beispiel für neuartige Werkzeuge sind ultrakurze Laserpulse, mit denen sich auch extrem hartes Metall in höchster Präzision und in hoher Geschwindigkeit bearbeiten lässt. Kirschner sorgt also unter anderem dafür, dass die Forschung jene Verfahren bereitstellt, mit denen Bosch seine künftigen Innovationen zuverlässig in hohen Stückzahlen und in hoher Qualität herstellen kann.

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Dr. Michael Bolle: Geschäftsleitung, Forschung und Vorausentwicklung
Dr. Michael Bolle ist einer der beiden Geschäftsleiter der Forschung und Vorausentwicklung bei Bosch. Zu seinem Aufgabengebiet gehört es, neue Ideen für zukünftige Produkte von Bosch zu entwickeln. Dabei richtet er seinen Blick auch auf solche Bereiche, in denen das Unternehmen derzeit noch nicht in großem Umfang oder gar nicht aktiv ist, zum Beispiel auf den Einsatz von Robotern und Sensoren in der Landwirtschaft. „Dafür sollen auch unsere Forscher verstärkt unternehmerisch denken“, sagt Bolle. Er arbeitet seit 1992 für Bosch, unterbrochen durch eine vierjährige Phase als einer der Wegbereiter eines Start up-Unternehmens. „Diese Erfahrungen kommen mir auch hier in Renningen sehr zugute“, erklärt Bolle. Über den neuen Forschungscampus sagt er: „Wir wollen unseren Kollegen hier die besten Arbeitsbedingungen schaffen, um die Zukunft von Bosch zu prägen und unsere Innovationsführerschaft zu sichern.“

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Journalistenkontakt:
Thilo Resenhoeft, +49 711 811-7088

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Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 375 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2015). Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz von 70,6 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 440 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs- und Vertriebsverbund von Bosch über rund 150 Länder. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit 55 800 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 118 Standorten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“.

Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861–1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbstständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte hält mehrheitlich die Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.

Mehr Informationen unter www.bosch.com, www.bosch-presse.de, http://twitter.com/BoschPresse.

PI9087 - 14. Oktober 2015

Ihr Ansprechpartner für Journalisten

Thilo Resenhoeft

+49 711 811-7088 E-Mail senden

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