Wolfang Krahl und seine Kollegen wissen schon, wie bestimmte Bauteile auf den Uhlmann-Maschinen funktionieren, bevor es diese überhaupt gibt. Eine Glaskugel haben sie nicht. Dafür jedoch ein anderes, ziemlich mächtiges Werkzeug: die Simulation. Für den optimalen Prozess sorgt das Team mit Tests an der Maschine ebenfalls. Drei Simulationsingenieure und fünf Prozessingenieure arbeiten gemeinsam in der Gruppe Process and Simulation – plus Wolfang Krahl, der sie leitet.
Krahl selbst ist Simulationsingenieur und bereits seit September 2000 bei Uhlmann. „Vor drei Jahren wurden die beiden Teilbereiche Prozesstechnik und Simulation zusammengefasst. Das ist sinnvoll, schließlich können wir auch prozesstechnische Themen über Simulationsmodelle überprüfen“, erläutert Krahl. „Hypothesen, wie ein Prozess funktioniert, modellieren wir in der Simulation und stellen dem den harten Versuch an der Maschine gegenüber. Dann sehen wir, ob das wirklich funktioniert wie geplant.“ Während der eine Teil des Teams vor allem im Büro am PC arbeitet, steht der andere also meist an der Maschine und fährt Versuche.

Die Gruppe Process and Simulation fungiert als Dienstleister für das gesamte Unternehmen. Entsprechend vielfältig sind auch die Schnittstellen zu anderen Abteilungen. Wolfgang Krahl erläutert: „Wir arbeiten beispielsweise an Entwicklungs- oder Konstruktionsprojekten mit, kommen aber auch ins Spiel, wenn es um die Angebotserstellung für ein Konzept geht und man vorab die Funktionen genauer analysieren will.“
Gut simuliert, heißt: viel gespart
Frontloading heißt der Fachbegriff für dieses Vorgehen. Das Ziel: Möglichst viel Entwicklungsarbeit und Funktionsnachweise sollen gleich zu Beginn eines Projekts erfolgen, noch bevor ein Prototyp gebaut wird. Krahl erklärt: „Mit unseren Methoden bewerten wir das Konzept schon im Vorfeld, ohne echtes Bauteil. Das spart Zeit und Kosten – und ist die Kernaufgabe der Simulation.“ Häufig geht es dabei um das Thema Bewegung. „Wir haben einen hohen Automatisierungsgrad in unseren Maschinen. Es gibt also viele Arbeitsbewegungsabläufe, die miteinander synchronisiert und abgestimmt werden müssen“, sagt Krahl. Die Ingenieure simulieren Bewegungspläne, suchen optimale Bewegungsformen und designen die Abläufe so, dass sie effizient funktionieren. „Dabei können wir viele Elemente bereits sehr präzise berechnen. Beispielsweise, wie hoch die dynamische Belastung der Teile ist und wie wir die Antriebe auslegen können.“ Dafür braucht es ein hohes technisches Wissen. In der Simulation arbeiten daher lauter Entwicklungsingenieure, die meist ein Maschinenbaustudium absolviert und sich dann auf die Berechnungsmethoden spezialisiert haben.

Mit unseren Methoden bewerten wir das Konzept schon im Vorfeld, ohne echtes Bauteil. Das spart Zeit und Kosten.
Wolfgang Krahl, Gruppenleiter Process and Simulation
Realitätscheck an der Maschine
Handfester geht es bei den Prozessingenieuren im Team zu. Sie prüfen und optimieren die Abläufe an unseren Maschinen. Krahl nennt ein Beispiel: „Wir haben einen Siegel-Prozess in unseren Blistermaschinen, bei dem zwei Folien zusammengeklebt werden. Das ist ein sehr komplexer Ablauf, der hohe Anforderungen an die Konstruktion stellt.“ Die Herausforderung: Es kommen unterschiedliche Kunststofffolien in verschiedenen Kombinationen zum Einsatz. Jedes Material verhält sich auf der Maschine anders. Das macht den Prozess hoch variabel und schwer zu berechnen. „Genau solche Themenfelder packen die Prozessingenieure an“, sagt Krahl. „Sie fahren viele Maschinentests, überprüfen den Prozess und das Prozessfenster für unterschiedliche Kombinationen.“
Ihr Ziel ist, das Prozessfenster so groß wie möglich zu machen. Also den Bereich, in dem die Maschine zuverlässig gute Produkte fertigt. Denn je größer das Fenster, desto stabiler arbeiten die Anlagen. „Unsere Prozessingenieure sind da oft in Feldern unterwegs, die man simulativ nur ganz schwer beschreiben kann. Denn wie sich eine Kunststofffolie in der Realität wirklich verhält, lässt sich in der Theorie nur sehr schwer berechnen“, betont Krahl. Der Aufbau von Prozesswissen sei eine wesentliche Aufgabe der Prozesstechnik. „Um beim Beispiel der Siegelstation zu bleiben“, sagt Krahl: „Sollte Uhlmann irgendwann eine neue Siegelstation entwickeln, dann liefert die Prozesstechnik dafür bestimmte Anforderungen, die sie in ihren bisherigen Versuchen ermittelt haben. Diese sorgen dann dafür, dass eine neue, robuste Baugruppe entstehen kann.“
Unsere Prozessingenieure sind oft in Feldern unterwegs, die man simulativ nur ganz schwer beschreiben kann.
Wolfgang Krahl, Gruppenleiter Process and Simulation
Die Mischung macht’s
Die bunte Mischung an Aufgaben macht für Wolfgang Krahl den Reiz seiner Arbeit aus. „Es stellt sich keine Routine ein. Wissen zur Modellbildung, zum Frontloading oder auch Prozessverständnis aufzubauen, ist natürlich immer sehr anspruchsvoll. Aber genau das finde ich positiv.“ Gerade das Simulationsteam müsse oft ziemliches Themen-Hopping betreiben, wenn dringende Aufgaben kommen. Erfahrene und jüngere Kollegen lösen die Aufgaben darum Hand in Hand. So profitieren alle. Transparenz, Offenheit und Verlässlichkeit sind Krahl für seine Abteilung daher besonders wichtig. „Und ein hohes Verantwortungsbewusstsein“, ergänzt er. „Unsere Ergebnisse hinterfragt nachher niemand mehr. Wenn wir nicht sauber arbeiten, dann funktioniert es am Ende nicht. Das muss uns immer bewusst sein.“
Hier verraten unsere Simulations- und Prozessingenieure, was für Sie das besondere an ihrem Job ist:
Peter Born, Simulationsingenieur,
seit September 2020 im Team
Sie fungieren als interne Dienstleister für die gesamte Uhlmann-Gruppe, was sind in der Simulation genau Ihre Aufgaben?

Wir arbeiten vor allem mit Konstrukteuren, aber auch Programmierern zusammen. Im Idealfall sind wir in Entwicklungsprojekten dabei, wenn es darum geht, neue Maschinen oder Funktionsbaugruppen zu entwickeln. Da unterstützen wir die Konstrukteure mit simulativen Tätigkeiten und Berechnungen. Meistens gibt es eine konkrete Fragestellung, wie zum Beispiel, halten meine Bauteile die Belastung aus?
Das heißt, sie stimmen sich auch während eines Projekts immer wieder mit der entsprechenden Abteilung ab?
Ja genau. Wenn wir an irgendeiner Stelle zum Beispiel einen Schwachpunkt in der Konstruktion sehen, haben wir durch die Simulation die Möglichkeit, Optimierungsvorschläge zu machen. Die spielen wir dann an die Konstruktion zurück und die prüft, ob das so umsetzbar ist. Dadurch können wir schnell viele Varianten schon am Computer testen. Würde das immer erst mit echten Teilen an der Maschine passieren, wäre der Aufwand viel größer. Gleichzeitig ist es für uns auch wichtig zu erfahren, wie gut sich die Ergebnisse aus der Simulation mit den Erfahrungen im realen Test decken. Also sowohl für den Fall, dass es eine Abweichung gibt, als auch für den Fall, dass es genau so funktioniert wie vorhergesehen. Manchmal geht das in der stressigen Inbetriebnahmephase etwas unter. Das Feedback ist aber enorm wichtig, damit wir unsere Modelle stetig verbessern und für zukünftige Simulation noch genauere Aussagen treffen können.
Welche Fähigkeiten braucht es denn, um den Job zu machen?
Wir müssen sehr genau und verantwortungsvoll arbeiten. Außerdem sollte man ein gutes analytisches Verständnis haben und wissen: Wie funktioniert meine Baugruppe oder meine Maschine und was will ich erreichen? Letztendlich gilt es, das dann zu abstrahieren und die Funktionen der Maschine auf Formeln und physikalische Größen runterzubrechen. Daran sollte man auf jeden Fall Spaß haben. Die Ergebnisse muss man dann auch gut ins Entwicklungsteam kommunizieren. Wichtig ist außerdem die Bereitschaft, auch mal was Neues zu machen. Berechnungen immer nur nach demselben Schema gibt es selten bei uns, wir stehen immer wieder vor anderen Herausforderungen. Wir sind hier in der Entwicklungsabteilung angesiedelt und da gibt es auch immer wieder neue Funktionen, die wir so noch nie vorher umgesetzt haben.
Peter Gellerich, Prozessingenieur,
seit Januar 2023 im Team
Was sind Ihre Aufgaben als Prozessingenieur?

Bei uns in der Prozesstechnik geht es darum, die physikalischen und technischen Vorgänge, die in unseren Maschinen stattfinden, zu verstehen. Wir versuchen, die Ursachen für bestimmte Wirkungen herauszufinden und dann technische Anforderungen daraus abzuleiten. Damit verbessern wir unsere Maschinen, starten Neuentwicklungen, lösen Kundenprobleme und helfen den Kollegen aus der Inbetriebnahme. Wir arbeiten sehr wissenschaftlich. Das Siegeln von großen Flächen ist ein ziemliches Nischenthema. Da betreten wir wissenschaftliches Neuland. Wir können auf wenig zurückgreifen und müssen viel Grundlagenuntersuchungen betreiben.
Das heißt, Sie stehen viel an der Maschine und fahren Versuche?
Ja, kürzlich hatte wir beispielweise die Anfrage eines Kunden, der ein neues Produkt fahren wollte mit einer speziellen Folie, die innen eine sehr dicke Papierschicht hat. Da war die Frage, wie wir die Temperatur von außen durch diese Deckfolie durchbringen, um beide Seiten zu verbinden. In solchen Fällen fahren wir dann entsprechende Tests.
Fließen die Parameter, die sie in ihren Versuchen ermitteln dann auch wieder in die Simulation ein?
Genau, wir sind hier eng verzahnt. Die Kollegen in der Simulation können die physikalischen Zusammenhänge abbilden und schauen, ob das prinzipiell stimmt. Es gibt aber immer Werte, die sich so nicht genau bestimmen lassen. Diese Parameter müssen wir experimentell ermitteln und damit baut die Simulation dann ihre Modelle weiter auf. Wir überprüfen im Rahmen der Validierung dann wiederum, ob die Ergebnisse so passen. Modellbildung ist immer ein Wechselspiel zwischen Simulation und Experiment.
Was mögen Sie an Ihrer Arbeit besonders?
Ich finde es schön, dass ich die Möglichkeit habe, sehr tief in die Details einzusteigen, wissenschaftlich zu arbeiten und mit den Grundlagenuntersuchungen den Kollegen bei ganz konkreten Problemen zu helfen. Damit können wir einen echten Mehrwert bieten und es macht einfach Spaß, wenn man die Ergebnisse den Teams in den anderen Abteilungen erklärt und sie dann sagen: Jetzt habe ich es verstanden! Das gilt auch für die Zusammenarbeit mit den Kunden. Ich mag die Mittlerrolle, die wir intern und extern einnehmen.
Welche Eigenschaften sollte man als Prozessingenieur denn auf jeden Fall mitbringen?
Man sollte auf jeden Fall neugierig sein und den Dingen auf den Grund gehen wollen. Sich nicht mit schnellen Erklärungen zufriedengeben, sondern diese immer hinterfragen. Außerdem muss man systematisch arbeiten und auch mal länger an einer Sache dranbleiben. Manchmal sind viele Versuche erforderlich, darum braucht es das Durchhaltevermögen. Und man darf keine Angst vor komplizierten Methoden haben. Die gehören dazu, aber das ist auch alles erlernbar. Was ebenfalls hilft ist, wenn man auf die Leute zugehen und die Sachverhalte gut kommunizieren kann. Sonst wird das Wissen nicht weitergegeben.
Verpassen Sie keine Geschichte!
Abonnieren Sie jetzt den pactuell-Newsletter und erhalten Sie Infos zu neuen Artikeln direkt in Ihr E-Mail-Postfach:
Informationen zum Abo und zum Datenschutz finden Sie hier.




