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Prof. Dr.-Ing. Manuel Löwer / Produktsicherheit und Qualität
Foto: UniService Transfer

„Der Sicherheitstechniker ist nicht der langweilige Mensch im weißen Kittel“

Prof. Dr.-Ing. Manuel Löwer und der Lehrstuhl für Produktsicherheit und Qualität

„Wenn wir über Sicherheit sprechen, dann hat das meistens eine negative Konnotation“, sagt der Sicherheitstechniker und Maschinenbauer Manuel Löwer, Lehrstuhlinhaber des Fachgebietes Produktsicherheit und Qualität an der Bergischen Universität, „weil wir den Protagonisten Restriktionen auflegen“. Und das, erläutert der Wissenschaftler, sei einer der Gründe, warum vor allem Schüler*innen und junge Menschen keinen Bezug zum Fach haben. „Genau das, was Schüler und junge Menschen nicht wollen ist, von der Technik bevormundet und an der eigentlichen Funktionalität gehindert zu werden.“ Aus diesem Grund verstärkt Löwer sein Engagement und vertritt seine Fakultät auf Berufs- und Bildungsmessen, auf denen er praktische Anwendungsszenarien zeigt, so dass junge Menschen einen Zugang zum Fach bekommen. „Das versuchen wir auf Messen über VR an Spielkonsolen und 3D-Drucker zu veranschaulichen. Wir zeigen, wie man auch Design und Gestaltung benutzen kann, um Produkte sicherer aussehen zu lassen. Wir spielen ein bisschen mit dem Verständnis und räumen mit den Vorurteilen auf.“ Der Sicherheitstechniker sei nicht der langweilige Mensch im weißen Kittel, betont er und fordert in seiner Beratung immer wieder auf, in diesem kreativen Prozess, wenn es darum gehe, neue Produkte zu entwickeln und zu gestalten, mitzumachen. Ganz direkt sagt er: „Sie können Innovationen mitprägen, sie sind mittendrin!"

Wir nehmen Themen, die Schüler*innen verstehen, die sie vom täglichen Leben kennen

Löwer sensibilisiert junge Menschen mit praktischen Beispielen. Dazu legt er schon mal ein Handy auf den Tisch und befragt sein Gegenüber, was er oder sie wohl machen würde, wenn all die Funktionen, die der Nutzer mittlerweile für selbstverständlich hält, auf einmal nicht mehr da wären? „Dann verstehen sie, gerade bei vernetzten Systemen, dass man sicherstellen muss, dass Funktionalität einfach im Produkt da ist“, erklärt er. „Wir nehmen Themen, die Schüler*innen verstehen, die sie vom täglichen Leben kennen. Man kann nicht davon ausgehen, dass die Themen, die für uns im Unternehmenskontext wichtig sind, von Schüler*innen verstanden werden. Das funktioniert nicht.“

Neuausrichtung des Lehrstuhls und interdisziplinäre Arbeit am Institut

Seit 2017 lehrt Prof. Dr.-Ing. Manuel Löwer im Fachgebiet für Produktsicherheit an der Bergischen Universität. 2019 übernimmt er zudem das Fachgebiet für Qualität einer emeritierten Kollegin und führt nun beide Fächer unter dem Lehrstuhl Produktsicherheit und Qualität zusammen. „Thematisch sind die Fächer ja gut vereinbar und es bestehen Synergien“, erklärt er, der auch als Vorstandsvorsitzender des Instituts für Produkt-Innovationen der Universität aktiv in Solingen engagiert ist. Erklärtes Ziel seiner Forschungen ist es „Sicherheit und Qualität frühestmöglich im Entwicklungsprozess zu integrieren, so, dass wir am Ende nicht Fehler ausmerzen müssen, sondern dass wir die gar nicht erst machen.“ Die spannende Aufgabe in Solingen sieht Löwer vor allem in der Interdisziplinarität. „Es ist ein fachübergreifendes Institut mit Mitgliedern aus anderen Fakultäten. Das ist quasi die zentrale Anlaufstelle um Innovationen ganzheitlich betrachten zu können. Wir haben z.B. den Kollegen Gust mit der Konstruktion, den Kollegen Weber mit Werkstoff und Fertigungsverfahren oder den Kollegen Kalweit aus der Fakultät für Design und Kunst. Es sind insgesamt sechs Kolleginnen und Kollegen, die sich mit ihrem jeweiligen Fachfokus integrieren.“

Internationale Produktsicherheit am Beispiel eines E-Rollers

Augenblicklich arbeitet Löwer mit einem Automobilhersteller zusammen an der Markteinführung eines neuen E-Rollers. „Wenn Unternehmen etwas umsetzen wollen, was ganz, ganz neu ist, dann gibt es ja meistens damit noch keine Erfahrung. Das Risiko ist relativ hoch und ich muss frühzeitig, bevor ich etwas auf den Markt bringe, überlegen, was alles zu berücksichtigen ist, damit ich am Ende ein sicheres Produkt habe und nicht nur die gesetzlichen Randbedingungen erfülle“, beschreibt er den mühsamen Prozess, der bereits mit einem innovativen Konzept beginne, denn in jeder Phase der Entwicklung gebe es unterschiedliche Sicherheitsanforderungen. Und dabei arbeitet der Sicherheitstechniker nicht alleine. „Jede Fachdisziplin trägt zur Produktsicherheit etwas bei. Der Maschinenbauer kann die Festigkeit und das Zusammenwirken von Bauteilen beschreiben, der Elektrotechniker stellt u.a. die Elektromagnetische Verträglichkeit sicher und der Softwareentwickler definiert die Sicherheitsarchitektur, d.h. jede Fachdisziplin hat eigene Methoden oder Werkzeuge. Der Sicherheitstechniker hat die übergeordnete Kompetenz, diese Fähigkeiten zu integrieren, das Produkt grundsätzlich zu analysieren und das Risiko zu bestimmen und einzudämmen.“ In Bezug auf den eingangs genannten neuen E-Roller, der im September bereits als Prototyp auf der IAA (Internationale Automobilausstellung) vorgestellt wurde, ergeben sich vor der Markteinführung neue Probleme, die der Sicherheitstechniker berücksichtigen muss. Dazu erklärt Löwer: „Es gibt eine neue Elektrokleinstfahrzeuge-Verordnung eKFV. Eine Verordnung, die greift, seitdem man diese Roller auf der Straße bewegen darf. Für diese gesetzliche Randbedingung gibt es aber noch gar keine spezifischen technischen Normen oder komplexe Tests wie man sie als Kunde erwarten würde.“ Zwar weiß man, dass der Lenker eine bestimmte Höhe haben dürfe und müsse, eine Bremse brauche und auch ein kleines Nummernschild angebracht sein müsse und es grundsätzliche, generische Richtlinien für die Inverkehrbringung von Produkten allgemein gibt, „dass alles macht das Produkt aber noch nicht inhärent sicher. Was wir jetzt in Zusammenarbeit mit diesem Automobilhersteller machen ist, wir definieren neue Prüfszenarien.“ Erschwerend kommen bei den Planungen die noch nicht definierten Normen eines E-Rollers dazu. Löwer muss also eine Risikobewertung vornehmen, die alle gesammelten Erfahrungen sowie die in Kraft getretene Kleinstfahrzeugeverordnung berücksichtigt. „Wenn das Fahrzeug auf den Markt kommt, darf der Nutzer, aber auch der Verkehr, davon nicht besonders beeinträchtigt sein.“Und wenn das alles berücksichtigt ist, muss es zusätzlich noch rechtssicher formuliert werden. Im Falle des Automobilherstellers wird die sogenannte Konformitätserklärung -verbindliche Erklärung, dass das Produkt die spezifischen Eigenschaften aufweist und die rechtlichen Randbedingungen erfüllt-  für weltweit 55 Märkte erarbeitet. „Da hilft es, dass ich international gut vernetzt bin“, lacht Löwer.

Gefährdungsprävention in allen Herstellungsphasen

„Auch in der Herstellung muss man dafür sorgen, dass das Produkt so sicher ist, dass die Mitarbeiter*innen, die es produzieren, nicht gefährdet werden“, beschreibt Löwer die Bandbreite seiner Aufgaben. Sogar Recyclingaspekte gehören dazu. „Man kann alte Produkte bzw. deren Bestandteile upcyclen, d.h. man kann etwas Neues daraus machen, oder downcyclen, sie also für Anwendungen mit einer niedrigeren Qualitätsstufe versehen“ erklärt der gebürtige Wuppertaler, „oder wir müssen gucken, dass wir Materialien sortenrein trennen, um Umweltbelastungen zu reduzieren.“ Löwer weiß aus eigener Erfahrung, wie schwer es ist, ein neues Produkt auf den Markt zu platzieren, ohne sich in evtl. rechtliche Schwierigkeiten zu bringen. „Die bloße Nutzung und Verwendung von bestehenden Normen, die hilft ihnen nicht weiter, weil je spezifischer die Norm ist, desto schneller ist sie veraltet“, weiß der Fachmann. Produkthaftungsgründe können entstehen, auch wenn man sich auf den „lokal“ neuesten Stand der Technik beruft. „Was wissen wir denn darüber, was irgendwo in Amerika oder China gerade realisiert und verkauft wird? Wenn sie hier ein ähnliches Produkt mit geringerem Sicherheitsniveau auf den Markt bringen und es passiert etwas, kann es sehr eng werden. Es gibt zusätzlich noch Produktbeobachtungspflichten, die über ihr eigenes Produkt hinausgehen und auch die missbräuchliche Verwendung einschließen. Man muss vorsichtig sein.“

Zusammenarbeit mit Topdesignern aus Korea

Die gute internationale Vernetzung Löwers hat zu einer regen Kooperation mit der Hongik University in Seoul geführt. Interdisziplinarität ist auch hier das Stichwort. „Ich habe 2007 auf einer Konferenz eines internationalen Projektes die koreanischen Kollegen kennengelernt“, berichtet Löwer, der damals für die internationale Kooperation mit 64 Hochschulen an der RWTH Aachen tätig war. „Wir hatten damals keine Designfakultät und die Hongik University ist eine der weltweit führenden Designhochschulen“, mit der der deutsche Wissenschaftler unbedingt zusammenarbeiten wollte. „Ich war damals in einem Projekt von General Motors für das Fahrwerk eines Fahrzeugs nach dem Formel 1 Reglement verantwortlich und die Koreaner kamen zu mir“, erklärt er, weil sie vom Engineeringbereich der Deutschen begeistert waren. „Und dann haben wir innerhalb eines halben Jahres eine komplette neue Lehrveranstaltung aufgesetzt, die ich nun seit 12 Jahren mit ihnen gemeinsam durchführe. Es ist eine Veranstaltung, die internationale Zusammenarbeitsprozesse von Designern und Ingenieuren bespricht, und das machen wir am Beispiel eines Fahrzeugs.“ Das deutsch-asiatische Team entwickelt dabei Fahrzeugkonzepte in Online-Lehrveranstaltungen mit abschließenden Forschungsaufenthalten der Studierenden in den jeweiligen Ländern. „Dieses Fach habe ich nun auch in Wuppertal in das Curriculum integrieren können. 2019 konnten wir auch ein Austauschprogramm von Wuppertal aus starten. Die erste Studentin ist für das Wintersemester nach Korea geflogen. Das läuft also auch an“, freut sich Löwer.

Nachhaltige, natürliche Materialien der Zukunft

Das Thema Nachhaltigkeit macht sich auch im Bereich der Produktentwicklung bemerkbar. Das Konstruieren mit natürlichen Materialien könnte ein zukunftsweisender Weg sein. Mit Kooperationen im Bereich der Botanik, insbesondere der molekularen Genetik, werden Wirkzusammenhänge von der Zelle bis in das Produkt durchgängig erforscht. Auch da ist der Wuppertaler Wissenschaftler engagiert. „Das hört sich zunächst einmal ganz schräg an. Was hat ein Maschinenbauer, ein Fahrzeug- oder Sicherheitstechniker mit natürlichen Materialien zu tun?“, fragt er selber und breitet ein paar pflanzliche Exponate vor sich aus. „Wir haben uns vor einigen Jahren überlegt, wie können wir natürliche Materialien für maschinenbauliche Anwendungen nutzbar machen?“ Holz ist dem Laien im Hausbau sehr wohl bekannt, hat aber auch ein Gewicht, dass man im mobilen Bereich einkalkulieren muss. Zudem gibt der Sicherheitstechniker zu bedenken, dass Holz auch immer inhomogen, also nicht gleichmäßig aufgebaut sei, denn veränderte Wasserzufuhr oder permanente Sonneneinstrahlung verändere das natürliche Wachstum. Sicherheitsfaktoren liegen hier um ein Vielfaches höher als im konventionellen Maschinenbau. Die Idee der Leichtbauanwendung entstand mit Bambusexperimenten. „Das Interessante bei Bambus ist, er hat ein Primärwachstum, kein Sekundärwachstum. D.h., wenn der Spross aus dem Boden kommt, dann behält der seinen Durchmesser. Der Baum geht hinterher in die Weite, der Bambus behält seinen Durchmesser. Wir wissen schon, wie groß er sein wird“ begeistert sich Löwer, „und dann haben wir den in Form wachsen lassen.“ Der Bambus wird also nicht in der Bearbeitung unter Hitze gebogen, was zu einem Verlust der Zellstabilität und Festigkeit führen könnte, sondern er wächst gezielt in eine vorgegebene Form. „Dann lagert er unten sehr viel mehr Zellen ab und wird dadurch wesentlich steifer. Ich habe oben eine konstante homogene Verteilung und unten eine Zellanhäufung, so dass ich die Stabilität des Bauteils durch das Wachstum erhöhe. Er knickt nicht mehr weg, denn er hat sich selber organisch verstärkt.“ Löwer kennt Bambussorten, die am Tag mehr als einen Meter wachsen. Mit Kollegen in Brasilien an der Universität von São Paulo arbeitet er mit Kalebassen, also Zierkürbissen. Diese seien ultraleicht, wasserdicht und könnten Kunststoffe ersetzen. Löwer hat bereits einen Zierkürbis in Form eines Kinderfahrradsattels wachsen lassen. „So schauen wir, welche Pflanzen man für welchen Anwendungshorizont benutzen kann“, erklärt er weiter. Auch Pilze könnten zukünftig Kunststoffe ersetzen. Dazu experimentiert er mit Austernseitlingen, die teilweise eine glänzende Oberfläche entwickeln. „Je nachdem, wie wir die Pilze beeinflussen, kann man sie auch direkt im Sichtbereich nutzen. Andere haben wir zu Möbeln wachsen lassen. Wir nehmen dann Abfallstoffe von der getreideverarbeitenden Industrie. Diese Spelzen z.B. benutzt dieser Pilz als Nährstoff, wächst dann in eine Form rein, die man dann einfach kurz erhitzt. Der Pilz stellt sein Wachstum ein und geht in eine Starre. Dann können sie den ganz normal als Möbel aufstellen und wenn sie ihn nicht mehr brauchen, werfen sie ihn auf den Kompost.“ Auf dem Weg zu CO2-reduzierten Produktionstechniken, bieten diese natürliche Stoffe neu zu beschreitende Wege.Produktsicherheit hat immer mit Verantwortung zu tun. Die Verantwortung dem Nutzer gegenüber sieht Löwer als eine Verpflichtung der Wirtschaft. In der bergischen Wirtschaft sei dieses Engagement inhärent. „Die Kontakte, die ich bisher zur Bergischen Wirtschaft habe, zeigen mir, dass die Unternehmen die Zeichen der Zukunft verstanden haben“, sagt der Forscher, „Sicherheit ist insofern gerade in der Nutzung immer eines der essentiellen Themen.“

Uwe Blass (Gespräch vom 26.11.2020)


Prof. Dr.-Ing. Manuel Löwer studierte Maschinenbau/Fahrzeugtechnik an der RWTH Aachen. In Wuppertal leitet er seit 2017 den Lehrstuhl für Produktsicherheit und Qualität.