Professor Dr. Christian Hopmann leitet seit 2011 das  Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen. (Bildquelle: alle IKV)

Professor Dr. Christian Hopmann leitet seit 2011 das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen. (Bildquelle: alle IKV)

Wodurch unterscheidet sich – im Wesentlichen – die Arbeit des IKV heute im Vergleich zu der Arbeit vor 20 Jahren. Wie haben sich die Themenschwerpunkte und die Fragestellungen Ihrer Partner aus Industrie und Handwerk verändert?

Prof. Dr. Christian Hopmann: Der markanteste Unterschied zwischen der Forschung damals und heute liegt ganz klar in der deutlich engeren Vernetzung und Interdisziplinarität unserer Arbeit. Die Kunststoffe haben sich in den 1980er/90er Jahren zu reifen Werkstoffen entwickelt, die im Spektrum der Werkstoffe ihren etablierten Platz gefunden haben. Die Forschung in einer einzigen Disziplin wird daher zunehmend durch interdisziplinäre Ansätze ergänzt, die in Kooperationen und Forschungsnetzwerken gestaltet werden. Dies bringt engere Verbindungen innerhalb der Wissenschaft und in die Industrie mit sich, die sich in den letzten Jahren stark gewandelt haben. Heute zeigen sich Wissenschaft und Industrie wesentlich offener für Kooperationen. Diese Entwicklung manifestiert sich bereits in dem Begriff „open innovation“ – und Industrie 4.0 steht ohnehin für Vernetzung pur.

Man hat den Eindruck, dass der Markt für Kunststoffverarbeiter zunehmend anspruchsvoller wird. Trends wie etwa die Individualisierung von Produkten und die Digitaliserung der Prozesse erfordern Veränderungen in den Betrieben. Wie können in diesem Zusammenhang insbesondere kleine und mittelständige Verarbeiter von der Expertise des IKV profitieren?

Hopmann: Dieser Eindruck trügt keineswegs. Die Chancen für unsere Unternehmen liegen nun einmal im technologischen Vorsprung, der im internationalen Wettbewerb noch immer unsere Stärke darstellt. Als Ausbildungs- und Forschungsinstitut gilt unser Streben dem Ausbau dieser Kompetenz, indem wir hochqualifiziertes Personal bereitstellen und die Technologien von morgen entwickeln. Für die kleinen und mittelständischen Verarbeiter ergeben sich daraus hervorragende Chancen, die meist sehr begrenzten eigenen Möglichkeiten, Forschung zu betreiben, durch die Kooperation mit dem IKV zu kompensieren. In Verbundprojekten können so passgenaue Technologien entwickelt und gleichzeitig Netzwerke geknüpft werden, die auch den kleineren Unternehmen den notwendigen Technologievorsprung ermöglichen. Die Mitarbeit im Industrienetzwerk des IKV ermöglicht außerdem, die  Themen der Branche, wie zum Beispiel Leichtbau, Integrative Produktionstechnik, Industrie 4.0, Individualisierung, additive Fertigung, aber auch Simulation, neue Werkstoffe und Anwendungen und viele andere zu verfolgen, ohne große Aufwendungen im eigenen Haus vorhalten zu müssen. Gleichzeitig können die Unternehmen sicherstellen, dass die Arbeit des IKV die richtigen Themen aufgreift und die Forschung damit relevant bleibt. Die Kooperation ist also ein Gewinn für beide Seiten.

„Heute zeigen sich Wissenschaft und Industrie wesentlich offener für Kooperationen.“

Die Wirtschaftlichkeit der Kunststoffverarbeitung basiert heute vor allem auf der Großserienproduktion mit Ihren Skaleneffekten. Muss die Industrie angesichts der Tendenz zu kleinen Losgrößen komplett neue Geschäftsmodelle entwickeln?
Hopmann: Es ist völlig klar, dass die große Chance beim Industrie-4.0-Ansatz nicht in ein paar Prozentpunkten höherer Produktivität oder in etwas Mehr an Individualität liegt, sondern in völlig neuen Geschäftsmodellen. Diese müssen sich erst entwickeln und in ihnen werden Daten zunehmend zur Währung. Die Unternehmen müssen daher ihr eigenes Geschäftsmodell überprüfen und die Chance zur Entwicklung neuer Modelle jetzt nutzen. Die Einbindung von Partnern müssen sie dabei genau analysieren.

Ein aktuelles Thema ist die additive Fertigung in der Kunststoffverarbeitung, im März startet das IKV hierzu eine Markt- und Technologiestudie. Wo sehen Sie die Potenziale und die Grenzen dieser Technolgie?

Hopmann: Dies herauszufinden ist ja gerade Gegenstand der Studie. Während additive Verfahren in den Bereichen Rapid Prototyping und Rapid Tooling ihren Platz gefunden haben, ist im Bereich der echten additiven Fertigung bei Lichte betrachtet noch wenig Neues geschehen. Für die wirtschaftliche Fertigung kleiner Stückzahlen reicht es nicht aus, die Fertigungstechnik bereitzustellen. Schon heute kann man Losgröße 1 „drucken“. Nur sind leider der Aufwand für die vollständige Digitalisierung der Prozesskette und die personalintensive Fertigung viel zu hoch und die Prozesse viel zu langsam, um eine vollständig individualisierte Produktion zu vertretbaren Kosten zu ermöglichen. Hier brauchen wir nicht nur ein besseres Prozess- und Werkstoffverständnis sondern auch intensive Forschungsanstrengungen zur automatisierten Erzeugung eines digitalen Schattens unseres Produkts, das dann vollautomatisiert gefertigt werden kann. Daher sind die Anwendungen, die so Tag für Tag durch die Welt geistern, aus industrieller Sicht meist wenig überzeugend. Wir sind aber überzeugt davon, dass die additive Fertigung viel mehr kann, und daran wollen wir in der Studie in einem von der Industrie getragenen Verbund arbeiten. Dies ist übrigens ein Beispiel dafür, wie mittelständische Unternehmen von der Arbeit des IKV profitieren können.

„Die Anforderungen an Aus- und Weiterbildung steigen ganz klar.“

IKV-Forschungsbeispiel: Im aktuellen Projekt LightFlex wird die individualisierte Herstellung funktionalisierter TP-FVK-Leichtbauteile durch Kombination mit der additiven Fertigung erforscht.

IKV-Forschungsbeispiel: Im aktuellen Projekt Lightflex wird die individualisierte Herstellung funktionalisierter TP-FVK-Leichtbauteile durch Kombination mit der additiven Fertigung erforscht.

Seit seiner Gründung engagiert sich das IKV auch in der Aus- und Weiterbildung für das Handwerk. Verändert sich das Berufsbild der Kunststofftechniker und damit die Anforderungen an die Aus- und Weiterbildung heute stärker als früher?

Hopmann: Die Anforderungen an Aus- und Weiterbildung steigen ganz klar. Es gibt kaum einen Handwerker, der nicht mit Kunststoffen in Berührung kommt, und wir sind alle froh, wenn die Rohre dauerhaft dicht, die Druckbehälter sachgerecht geschweißt und die Autoteile ordnungsgemäß repariert sind. Jetzt bauen wir offshore Windparks mit Rotorblättern aus faserverstärkten Kunststoffen, deren Installation, Wartung und Reparatur Handwerker übernehmen. Es gibt also jede Menge und immer neue Kunststoffanwendungen, die zwar industriell produziert, aber dann handwerklich be- und verarbeitet werden müssen. Je mehr wir die Leistungsgrenze nach oben schieben und je komplexer die Systeme werden, desto wichtiger ist die Qualifizierung auf allen Prozessebenen. Kunststofftechniker spielen hierbei mehr und mehr eine Schlüsselrolle.

Wie beurteilen Sie das Ausbildungswesen für Kunststofftechniker in Deutschland insgesamt? Gibt es Veränderungsbedarf, Lücken, die geschlossen werden müssten?

Hopmann: Mich verwundern die häufigen Aussagen sehr, dass das Ausbildungsniveau immer schlechter werde. Ich kenne zahlreiche Betriebe, in denen die Ausbildung und Qualifizierung seit Jahren einen hohen Stellenwert haben und die von diesem langjährigen Engagement täglich profitieren. Leider gibt es in unserer Branche aber auch sehr viele Unternehmen, die sich hier kaum engagieren, die seit Jahren auf angelernte Kräfte setzen und kaum in die Köpfe investieren. Die Möglichkeiten zur Qualifizierung sind in vielfältiger Weise vorhanden, allerdings fehlt es vielfach an der notwendigen Wertschätzung. Hier wünsche ich mir ein wesentlich stärkeres betriebliches Engagement.

Die Tätigkeit des IKV ist in die vier Fachabteilungen Extrusion und Kautschuktechnologie, Faserverstärkte Kunststoffe, Werkzeugtechnik und Spritzgießen gegliedert. Welches sind hier die Leitthemen?

Hopmann: Diese Gliederung gibt eher eine operative Struktur als eine Gliederung der Forschungsarbeiten vor. Die Leitthemen unserer Forschung sind vielmehr „Integrative Kunststofftechnik“, „Kunststoffindustrie 4.0“, „Leichtbau“ und „Additive Fertigung“. Hier spielen die von Ihnen genannten Forschungsbereiche hinein und werden miteinander sowie mit externen Partnern aus Wissenschaft und Industrie verzahnt. Mit diesen Leitthemen besetzen wir auch die aus unserer Sicht für die Kunststoffbranche in den kommenden Jahren wichtigen Technologiefelder.

„In Zukunft werden wir das Werkstoffpotenzial wesentlich besser ausnutzen können“

Angenommen, PLASTVERARBEITER interviewt Sie im Jahr 2037 zum 40-Jahre-Jubiläum der Kooperation mit dem IKV: Über welche eklatanten Veränderungen in der Kunststoffverarbeitung gegenüber heute könnten Sie dann berichten?

Hopmann: Interessante Frage, ich werde dann voraussichtlich dem Ende meines aktiven Dienstes sehr nahe sein, sollte dann also bilanzieren. Die wesentliche Veränderung sehe ich mit Sicherheit in einer besseren Ausnutzung des Werkstoffpotenzials, die wir uns heute noch nicht vorstellen können. Mithilfe der Simulation von Prozessen und dem Werkstoff- und Bauteilverhalten wird es uns möglich sein, aus viel weniger Rohstoff wesentlich intelligentere Produkte herzustellen. Weil wir dann in der Lage sein werden, auch äußerst komplexe Zusammenhänge analysieren zu können und damit verstehen zu lernen. Die Vernetzung der Wertschöpfungskette – von der Produktentwicklung über die Produktion und Logistik und über betriebliche Grenzen hinaus bis zum Condition Monitoring, also der permanenten Überwachung und Analyse von Betriebszuständen – bietet uns ungeahnte Einblicke und völlig neue Erkenntnisse in die Entstehung und das Wachstum von Fehlstellen und Fehlern im Werkstoff und in den Prozessen. Hieraus können wir Rückschlüsse ziehen, die uns zu neuen Werkstoffen, besseren Konstruktionsweisen und effizienteren und robusteren Prozessen führen werden. Mich freut besonders, dass hierfür kreative und gut ausgebildete Menschen mehr denn je gebraucht werden und diese auch weiterhin ihr Wissen durch die Lektüre von Fachzeitschriften erweitern.

Über uns

Über den Autor

Ralf Mayer

ist Chefredakteur Plastverarbeiter.

ralf.mayer@huethig.de