Nachhaltigkeits-rundgang
Präsentation energieeffizienter Produktion, nachhaltiger Logistik, papierloser Fertigung und Kreislaufwirtschaft.
Der Nachhaltigkeitsrundgang der Swiss Smart Factory wurde in Zusammenarbeit mit und mit Unterstützung des Kantons Bern entwickelt. Ziel ist es, Besucher durch die ersten Schritte unserer individualisierten Drohnenproduktionsprozesse zu führen und gleichzeitig die grundlegenden Prinzipien nachhaltiger industrieller Fertigung zu vermitteln.
Während des Rundgangs entdecken die Besucher verschiedene Anwendungsbeispiele entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Einige Stationen zeigen digitale Lösungen, andere präsentieren hardwarebasierte Innovationen oder fortschrittliche Fertigungstechnologien. Jede Station ist mit einem QR-Code ausgestattet, der zu weiterführenden Informationen führt.
Der Nachhaltigkeitsrundgang verbindet reale Produktionsabläufe mit konkreten Technologien für energieeffiziente Prozesse, nachhaltige Logistik, papierlose Arbeitsabläufe und zirkuläre Konzepte. Alle Stationen sind vollständig auf unserem Fertigungsbereich in Betrieb und zeigen Live-Daten, automatisierte Prozesse und durchgängige Rückverfolgbarkeit.
Prozessübersicht
In den vergangenen Jahren folgte unser Produktionsprozess überwiegend einem linearen Modell. Für jeden Zyklus musste eine neue Drohne vollständig hergestellt werden. Mit dem aktuellen System wechseln wir zu einem zirkulären Produktionsansatz, bei dem Produkte in den Kreislauf zurückgeführt werden.
Je nach Geschäftsmodell werden Drohnen zur Wartung, Reparatur oder vollständigen Aufarbeitung zurückgegeben. Die Rückläufer durchlaufen zunächst eine Demontagestation, in der alle Komponenten getrennt und bewertet werden. Funktionsfähige Teile werden wiederverwendet, beschädigte Teile dem Recycling zugeführt.
Zur Schließung des Kreislaufs wurde ein Polymerrecycling-Prozess integriert. Beschädigte Kunststoffteile werden zerkleinert, getrocknet, extrudiert und zu neuem 3D-Druck-Filament verarbeitet, das direkt in der Fertigung eingesetzt wird.
1. Demontagestation
Der Rundgang beginnt an der Demontagestation, an der zurückgeführte Drohnen in das zirkuläre System integriert werden. Mithilfe einer Low-Code-Bedienoberfläche und eines digitalen Zwillings wird der Bediener Schritt für Schritt durch den Demontageprozess geführt, wodurch eine vollständige Rückverfolgbarkeit gewährleistet ist.
Die von Kanya entwickelte Station ist mit IO-Link-Komponenten ausgestattet, darunter Waage, Zustandsüberwachung, RFID-Identifikation und optische Statusanzeigen.
2. Automatisches Zerkleinern
Die zweite Station des Nachhaltigkeitsrundgangs stellt den automatisierten Zerkleinerer vor, der beschädigte Kunststoffkomponenten für die Rückgewinnung von Polymeren vorbereitet. In der früheren Konfiguration wurden die Teile manuell durch einen Bediener in den Zerkleinerer eingelegt. Dieser Prozess ist nun vollständig automatisiert.
Ein FANUC-Industrieroboter, ausgestattet mit einem SCHUNK-Greifer, nimmt die Bauteile auf und beschickt den Zerkleinerer autonom. Eine Farberkennungskamera stellt sicher, dass die zerkleinerten Materialien korrekt nach Farben getrennt werden, um eine hochwertige Wiederverwertung zu ermöglichen.
Die gesamte Zelle ist auf einem kompakten Kanya-Gestell montiert, wodurch sie einfach versetzt oder umkonfiguriert werden kann. Zusätzlich erfasst und dokumentiert das System die verarbeitete Materialmenge.
Die Programmierung erfolgte mit NOVA von WANDELBOTS, einer Roboter-Engineering-Umgebung, die auch für weitere Roboter im Verlauf des Rundgangs eingesetzt wird. Darüber hinaus ist die Zelle mit NVIDIA Isaac Sim verbunden, was die Simulation und künftig auch das Training des Prozesses ermöglicht, um Einrichtungszeiten zu reduzieren und eine schnelle Umrüstung zu unterstützen.
3. Polymerrecycling
Die dritte Station ist die Polymer-Recycling-Mikromaschine, in der zerkleinertes Kunststoffgranulat zu neuem 3D-Druck-Filament verarbeitet wird. Die Maschine verarbeitet Polymere, die aus zurückgeführten Drohnen gewonnen werden, beispielsweise PLA oder ABS, und bereitet sie als neues Material für die Produktionslinie auf.
Das Granulat gelangt auf der rechten Seite der Maschine in den Extruder, wo es aufgeschmolzen und zu einem Filament mit einem Durchmesser von 1,75 mm geformt wird. Anschließend wird das Filament getrocknet, gekühlt und auf eine Spule aufgewickelt, die direkt in der nächsten Station verwendet werden kann.
Während des gesamten Prozesses erfolgt eine umfassende Zustandsüberwachung, um eine stabile Extrusion und eine gleichbleibende Filamentqualität sicherzustellen.
4. Bauteilfertigung
Die vierte Station markiert den Beginn des Produktionszyklus: der Produktionscontainer, eine 3D-Druckerfarm der nächsten Generation, die in einer mobilen Containereinheit untergebracht ist.
Die Anlage umfasst zwölf FDM-3D-Drucker, die mit PLA, ABS und weiteren Materialien arbeiten können. Die gesamte Zelle ist mit NOVA von WANDELBOTS automatisiert und wird durch einen kollaborativen Yaskawa HC20-Roboter ergänzt, der mit einem Zimmer-Greifer mit großem Hub ausgestattet ist und Bauteile unterschiedlichster Formen und Größen handhaben kann.
Sobald das MES (basierend auf der Low-Code-Plattform von FlowFuse) einen Auftrag auslöst, wählt das System automatisch die Drucker mit dem passenden Material und der richtigen Farbe aus. Der Druckprozess wird kontinuierlich überwacht. Nach Abschluss entnimmt der Roboter das gedruckte Bauteil und übergibt es an die nächste Station.
5. Teilemanagement
Die fünfte Station konzentriert sich auf die Verwaltung der wiederverwendbaren Bauteile, die während des Demontageprozesses gewonnen wurden. Dies erfolgt mit Bossard Smart Factory Logistics und einem intelligenten Schließfachsystem, in dem alle funktionsfähigen Komponenten gelagert werden, bevor sie wieder in die Produktion zurückgeführt werden.
Das Schließfachsystem arbeitet mit Badge-Zugriff und Benutzerkonten und ermöglicht unterschiedliche Berechtigungsstufen. Verschlossene Fächer werden für hochwertige oder sensible Bauteile genutzt, während offene Regale einen schnellen Zugriff auf häufig verwendete Komponenten bieten. Integrierte Gewichtssensoren erkennen automatisch, wenn Teile entnommen oder eingelagert werden, und ermöglichen so eine Echtzeit-Bestandsverfolgung sowie das automatische Auslösen von Nachbestellungen bei niedrigen Lagerbeständen.
Eine geführte Anwendung unterstützt die Bediener bei der Auswahl des richtigen Lagerplatzes. Mithilfe der Bossard Smart Labels und deren Pixel-Light-Funktion wird genau angezeigt, in welche Box ein Bauteil eingelegt oder aus welcher es entnommen werden soll. Dadurch wird eine schnelle, präzise Handhabung und ein reibungsloser zirkulärer Materialfluss sichergestellt, der Wiederverwendung maximiert und Abfall minimiert.
6. Lasergravur des digitalen Produktpasses (DPP)
In der nächsten Station graviert eine grüne Laserbeschriftungszelle von Axnum SIC permanente Data-Matrix-Codes auf eine Vielzahl von Drohnenkomponenten. Die Laserwellenlänge eignet sich für Leiterplatten, eloxiertes und rohes Aluminium sowie für 3D-gedruckte Materialien wie PLA, ABS und PA. Das System wird derzeit manuell betrieben, jedoch wird ein ABB-Roboter integriert, der mit AICA Studio programmiert wird, um den Be- und Entladeprozess zu automatisieren und sich in den Engineering-Ansatz der anderen Zellen einzufügen.
Jeder Data-Matrix-Code fungiert als dauerhafter digitaler Produktpass, oder Digital Product Passport (DPP), der jedes Bauteil mit seinen Fertigungsparametern, Qualitätsdaten, Nachhaltigkeitskennzahlen und seiner Recyclinghistorie verknüpft. Diese Rückverfolgbarkeit auf Bauteilebene ermöglicht es, einzelne Komponenten über mehrere Lebenszyklen hinweg zu verfolgen und zu erkennen, welche Teile wiederverwendet, instandgesetzt, wiederaufbereitet oder recycelt wurden. Durch die eindeutige und permanente Identität jedes Bauteils wird die Transparenz im gesamten zirkulären Prozess erhöht und die Grundlage für zukünftige Anwendungen in Wartung, digitalen Zwillingen und nachhaltiger Fertigung geschaffen.
7. Druckluft-managementsystem
Das Druckluftmanagementsystem von SMC steuert das Druckniveau der Druckluftversorgung in der Halle. Wenn Maschinen keine Druckluft benötigen, wird der Druck von 6 bar auf etwa 2 bar reduziert. Dadurch werden Leckageverluste deutlich gesenkt, während gleichzeitig der notwendige Mindestdruck aufrechterhalten wird, um pneumatische Bremsen, Spannvorrichtungen, Achsverriegelungen und Dichtungen in sicheren Positionen zu halten. Bei geeigneten Maschinen kann die Druckluftversorgung optional vollständig abgeschaltet werden.
Die Daten aus dem Controller und den Sensoren werden über ein Low-Code-Dashboard auf Basis von Node-RED visualisiert und an weitere Überwachungstools weitergeleitet. Node-RED läuft als Docker-Anwendung auf einem verwalteten, kompakten Edge-Device von Hilscher.
Der Demonstrator zeigt, wie einfache Nachrüstungen den Druckluftverbrauch sicherer, effizienter und vollständig transparent machen können – bei gleichzeitiger Reduzierung von Energieverlusten und zuverlässigem Anlagenbetrieb.
8. Management des CO₂-Fußabdrucks
Die nächste Station des Rundgangs ist eine softwareorientierte Station zur Verwaltung des produktbezogenen CO₂-Fußabdrucks (Product Carbon Footprint, PCF). Hier wird die Plattform Siemens SIGREEN eingesetzt, um den CO₂-Fußabdruck jedes hergestellten Produkts zu erfassen, zu berechnen und zu teilen. Dies umfasst sowohl die Emissionen aus der eigenen Produktion als auch den Fußabdruck der zugekauften Komponenten.
Das System ist über APIs angebunden und nutzt Blockchain-Technologie, um alle Datenaustausche abzusichern und sicherzustellen, dass Informationen in einem standardisierten und vertrauenswürdigen Format weitergegeben werden. Dadurch entsteht ein zuverlässiger Fluss von Umweltdaten entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
SIGREEN unterstützt Unternehmen dabei, verifizierte Emissionsdaten direkt von ihren Lieferanten zu erfassen und diese transparent und vergleichbar an nachgelagerte Kunden weiterzugeben – unabhängig davon, ob diese die Produkte selbst nutzen oder in ihre eigenen Fertigungssysteme integrieren.
An dieser Station werden die produktbezogenen CO₂-Fußabdrücke über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg dargestellt. Besucher sehen, wie Produktbilanzen erstellt und ausgetauscht werden, um transparente und vergleichbare PCF-Daten zu ermöglichen.
