Unternehmen leben von Innovationen. Der Automatisierungskonzern Festo engagiert dafür externe Forscher – und spart so viel Zeit und Geld
Peter Posts Augen glänzen, wenn er sein Lieblingsspielzeug vorführt. „So bewegt sich der Rüssel nach links und so wieder zurück“, sagt er und freut sich wie ein kleiner Junge. Post steht vor einem schwarzen Sockel, auf den ein silberner Roboterarm montiert ist, der einem Elefantenrüssel ähnelt. Ein Knopfdruck, und der Roborüssel beginnt zu tanzen, drei Finger greifen in die Luft, als wollten sie nach etwas schnappen. „Das Material gibt nach, verletzen können Sie sich nicht, das ist das Besondere“, schwärmt der 51-Jährige.
Was anmutet wie die Requisite aus einem Science-Fiction-Film, ist in Wahrheit ein Meilenstein der Automatisierungstechnik. Und er steht nicht in einem Studio in Babelsberg, sondern im Forschungslabor des Technologiekonzerns Festo in Esslingen am Neckar. Post leitet die Entwicklungsabteilung des Unternehmens, führt Regie bei der Entstehung neuer Produkte. Und der silberne Rüssel, der im Fachsprech „bionischer Handlingassistent“ heißt, ist sein ganzer Stolz. Der Greifer aus Kunststoff sortiert Blumenzwiebeln, ohne die empfindliche Außenhaut zu verletzen, pflückt Äpfel, ohne Druckstellen zu hinterlassen, und verpackt für Ferrero Überraschungseier, ohne die dünne Schokohülle zu zerbrechen. Vor einem halben Jahr verlieh Bundespräsident Christian Wulff Peter Post und seinem Team für diese Erfindung den renommierten Deutschen Zukunftspreis für Technik und Innovation. Nur etwas mehr als ein Jahr hat die Entwicklung des sanften Greifrüssels gedauert, und dass es so schnell ging, hat System bei dem schwäbischen Unternehmen: Innovationen sind Teamarbeit bei Festo. Und in den Teams arbeiten nicht nur eigene Angestellte, sondern auch Forscher von außerhalb.
Viele Unternehmen kooperieren heute in der Produktentwicklung mit Universitäten und Forschungsinstituten, doch kaum eines hat diese Zusammenarbeit derart verinnerlicht und institutionalisiert wie der Automatisierungsspezialist Festo. Schon 2006 rief das Unternehmen mit 1,8 Mrd. Euro Umsatz und mehr als 14 000 Mitarbeitern weltweit das Bionic Learning Network ins Leben, ein Bündnis aus Hochschulen, wissenschaftsnahen Instituten, Entwicklungsfirmen und Ingenieurbüros. Das prägende Kennzeichen des Innovationsverbunds: Dynamik. Ähnlich wie lebende Organismen in der Natur versucht Festo, seine interdisziplinären Entwicklerteams den ständig wechselnden Anforderungen anzupassen.
Bei der Entwicklung des Rüssels waren zum Beispiel Bioniker nötig, das sind Experten, die von der Natur abschauen, was sich in die Welt der Technik übertragen lässt. Die idealen Partner fanden Post und Network-Leiter Markus Fischer beim Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Die Fraunhofer-Experten sind für Festo aber nur ein Partner von vielen: Bei der Erforschung künstlicher Intelligenz arbeiten sie zum Beispiel auch eng mit der Universität Stuttgart zusammen, beim Thema Strömungsverhalten mit Experten von der TU Berlin.
Forschung und Entwicklung haben bei Festo eine lange Tradition. 1925 gegründet, ist der Konzern heute in der Automobilindustrie ebenso zu Hause wie in der Verpackungs-oder der Biotechbranche. Festo-Komponenten stecken nicht nur in den Hochleistungsbremsen von Audi, sondern auch in den Verpackungsmaschinen des italienischen Kaffeeproduzenten Illy. 8,5 Prozent seines Umsatzes steckt das Unternehmen in die Entwicklung neuer Produkte – ein Spitzenwert in der Industrie. Stark sind die Schwaben vor allem bei Druckluft- und Vakuumsystemen. „Festo ist in der Pneumatik Weltspitze. Ich kenne kein Unternehmen, das in diesem Bereich erfolgreicher wäre“, sagt Hannes Hesse, der Hauptgeschäftsführer des Verbands Deutscher Maschinenund Anlagenbau (VDMA).
Festos Innovationsmethode bietet handfeste Vorteile: Weil er die Ingenieure aus dem eigenen Haus mit externen Wissenschaftlern zusammenspannt, umgeht der Technologiekonzern zum einen das Problem, ständig viele Spezialisten aus den unterschiedlichsten Fachgebieten vorhalten zu müssen. Das wäre selbst für ein forschungsintensives Unternehmen auf Dauer viel zu kostspielig. Zum anderen verbessern und beschleunigen solche Kooperationen den Entwicklungsprozess neuer Produkte erheblich, weil beide Partner auf ihr ganz spezifisches Know-how und die Forschungsergebnisse vorangegangener Projekte zurückgreifen können.
Die Idee, einen sensiblen Greifrüssel zu entwickeln, verdankt Bionikexperte Fischer einem glücklichen Zufall. Auf einem Fachkongress lernt der 44-Jährige 2008 Andrzej Grzesiak, 38, kennen, den Fachmann für 3-D-Druckverfahren beim Fraunhofer-IPA. Grzesiak präsentiert ihm eine Erfindung, die auf den ersten Blick unspektakulär wirkt, Fischer aber noch heute fasziniert: Grzesiak hat einen Faltenbalg entwickelt, einen faltbaren Schlauch, wie man ihn von einem Akkordeon oder einem Blasebalg kennt.
Außergewöhnlich ist aber nicht nur der Schlauch als solcher. Es ist das neuartige Herstellungsverfahren, das Grzesiak zu dessen Herstellung ersonnen hat. Das macht es möglich, den Balg aus Polyamid in einem Stück zu produzieren, mithilfe eines neuartigen 3-D-Druckverfahrens. Das Ergebnis: Beweglichkeit in alle Richtungen. Die aufwendige Montage von Einzelteilen entfällt. „So etwas hatte ich vorher noch nie gesehen“, erinnert sich Fischer.
Das Prinzip des geordneten Zufalls nennt der Forscher seine Arbeitsweise. Oft läuft er ohne konkretes Ziel über Messen und Veranstaltungen aus seinem Fachgebiet, um sich von den Ideen seiner Kollegen überraschen und inspirieren zu lassen – im günstigsten Fall wird eine neue Kooperation daraus. Das klappt natürlich nicht immer, deshalb hilft Fischer dem Zufall auch gezielt auf die Sprünge. Er pflegt enge Kontakte zu ausgewählten Hochschulen und trifft sich regelmäßig mit Experten, die Fachwissen besitzen, das hilfreich für aktuelle Festo-Projekte sein könnte.
Es dauert noch mehrere monate, bis sich daraus eine feste Zusammenarbeit zwischen Grzesiak und Fischers Forschern entwickelt. Anfang 2009 arbeiten die Experten bei Festo gerade an einem sogenannten bionischen Tripod, einem Greifarm, den man sich wie ein dreibeiniges Stativ vorstellen muss, mit drei Fingern zum Zupacken an den Enden. Betrieben wird der Roboter mit Druckluft. Und von diesem Punkt an nimmt die Erfolgsgeschichte des mechatronischen Rüssels ihren Lauf.
Was wäre, fragt sich Fischer, wenn man Grzesiaks Faltenbalg mit der Festo-Erfindung kombinieren würde und ihn pneumatisch antreiben würde, also mit Druckluft? Ein Greifer aus Kunststoff wäre nicht nur flexibler und beweglicher. Er wäre außerdem auch noch viel leichter. „Im Vergleich zu Metall haben wir rund 90 Prozent der Masse gespart“, sagt Fischer. „Weniger Gewicht bedeutet weniger Energieverbrauch und damit geringere Kosten.“ Im Sommer 2009, nach mehreren weiteren Treffen zwischen Fischer und Grzesiak, gründen das schwäbische Technologieunternehmen und das Fraunhofer-Institut dann ein Gemeinschaftsprojekt.
Arbeitstitel: „Elefantenrüssel“. Jeweils vier Mitarbeiter betreuen die Kooperation auf beiden Seiten. Hinzu kommen je nach Entwicklungsphase etwa 30 unterschiedliche Spezialisten der Festo-Gruppe: Forscher, Entwickler, Programmierer, Mechatroniker, Ingenieure, Maschinenbauer, Regelungstechniker, Bioniker, Biologen, Designer, Fertigungsspezialisten und Mediziner. Dazu Auszubildende, Studenten, Doktoranden. Weil im Laufe des Projekts immer neue Erkenntnisse zu immer neuen Aufgaben führen, wird das Team immer wieder neu zusammengewürfelt. „Projektarbeit bedeutet, beweglich zu bleiben“, sagt Fischer.
Damit auch die Kommunikation im Team stimmt, achten Fischer und Entwicklungschef Post auf den direkten und persönlichen Austausch der Projektmitglieder. Es bringt nichts, immer nur E-Mails hin- und herzuschicken, diese Überzeugung teilen die beiden. „Der persönliche Austausch unserer Mitarbeiter mit den externen Partnern ist die Basis für unseren Erfolg“, sagt Fischer. „Erst wenn die Leute physisch zusammenkommen, erst wenn sie ihre Köpfe zusammenstecken, geht es voran.“
Zur Hannover Messe im April 2010 ist der Rüssel fertig. Von Esslingen bis Stuttgart sind es rund 25 Kilometer. Diese räumliche Nähe erleichtert den ständigen Kontakt mit dem Fraunhofer-Institut während des Projekts. In der „aktiven Phase“, wie Grzesiak es nennt, trifft man sich zunächst monatlich, später alle ein bis zwei Wochen zum Jour fixe. Vor wichtigen Terminen wie der Messe noch öfter, dann zwei- bis dreimal in der Woche. „Wir haben einfach so flexibel zusammengearbeitet, wie es das Projekt erforderte“, sagt Grzesiak.
Mit Wissenschaftlern, die weiter entfernt arbeiten und mit denen ein direkter Austausch nicht ohne Weiteres möglich ist, treffen sich die Festo-Leute nur alle zwei bis drei Monate – dann allerdings gleich für eine ganze Woche, um sich so intensiv wie möglich auszutauschen. Die neue Fertigungstechnik von Fraunhofer-Forscher Grzesiak verschafft dem Konzern handfeste Wettbewerbsvorteile.
Prototypen werden auf einem speziellen 3-D-Drucker ganz schnell und in einem Stück erstellt. Das spart mächtig viel Montagezeit. „Früher haben wir vier Wochen auf einen Prototyp aus Stahl gewartet“, sagt Fischer. „Mit dem neuen Fertigungsverfahren dauert es gerade mal noch eine Woche, bei manchen Kunststoffen sogar nur ein bis zwei Tage. Wir können also die vierfache Geschwindigkeit fahren und unsere Entwicklungsarbeit deutlich beschleunigen.“
3-D-Druckverfahren gelten als Fertigungsmethode der Zukunft: Die Produkte können dünn wie Papier sein, elastisch wie Textilien, filigran wie Gehörmuscheln und individuell wie ein Halswirbel – und sind dazu auch noch reißfest.
Und Festo rüsselt weiter. Die Entwicklung eines mechatronischen Systems sei ein langer Prozess, erklärt Post. Das Ergebnis von Forschungen, Entwicklungen, Rückschlägen – und immer wieder neuen Ideen. Schon bald soll aus dem bionischen Assistenzsystem ein vollwertiger Helfer werden. Einer, der gelernt hat, welche Aufgaben er übernehmen kann, und weiß, wie fest er zupacken darf. Der beispielsweise auf einem fahrbaren Untersatz durch Orangenplantagen fahren wird, mittels einer eingebauten Kamera erkennt, welche Orangen reif sind und sie obendrein gleich selbst pflückt.
Auch bei der nächsten Aufgabe nehmen sich die Festo-Forscher Post und Fischer wieder die Natur zum Vorbild. Ziel des Projekts „Smartbird“ ist es, mit einer Maschine den Flügelschlag eines Vogels nachzuahmen. Mitentwickelt hat das auf der Hannover Messe 2011 vorgestellte Ultraleichtmodellflugzeug Wolfgang Send, ein bekannter Physiker und langjähriger Strömungsexperte beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
Wohin diese Kooperation am Ende führen wird, vermögen Post und Fischer noch nicht zu sagen. Das konkrete Ergebnis steht für sie nicht im Vordergrund. Wichtig ist am Ende nur, dass das Projekt fliegt.
“Zugeflogene Idee”, Silvia M. Bergmann für die Financial Times Deutschland (FTD) / enable, Ausgabe Juli 2011, Seite 12 - 15
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