lokal produziert, global vernetzt

Open Source Hardware

Open Source Hardware (OSH) bezeichnet physische Produkte wie Maschinen, Werkzeuge oder Geräte, deren Konstruktionspläne, technische Dokumentation und zugehöriges Produktionswissen offen zugänglich sind. Diese Informationen können genutzt, angepasst, reproduziert und weiterentwickelt werden. OSH unterscheidet sich von proprietärer Hardware durch die Offenlegung technischer Grundlagen und durch standardisierte offene Lizenzen.

Die Offenheit von Hardware wird in Forschung und Praxis als Voraussetzung für dezentrale Produktionsstrukturen, kollaborative Entwicklungsprozesse und nachvollziehbare Wertschöpfung diskutiert. Am New Production Institute (NPI) bildet Open Source Hardware einen inhaltlichen Bezugspunkt für Forschung und Erprobung im Kontext von Produktion, Digitalisierung und urbanen Räumen. OSH wird dabei in experimentellen, anwendungsnahen und wissenschaftlichen Formaten untersucht und weiterentwickelt.

Intro

OSH fördert Technologien für eine neue Art der Produktion

  • Offenheit als Prinzip neuer Wertschöpfung: OSH verkörpert das Prinzip der Offenheit, das wir systematisch für neue Produktionsformen operationalisieren.
  • Dezentralisierung & Resilienz: Durch offene Designs lassen sich Produktionstechnologien lokal reproduzieren, unabhängig von globalen Lieferketten.
  • Partizipation & Innovation: OSH ermöglicht Beteiligung vielfältiger Akteur:innen – von Communitys bis Unternehmen – in der Produktentwicklung.
  • Nachhaltigkeit & Kreislaufwirtschaft: Offenheit fördert Reparierbarkeit, Anpassbarkeit und damit ressourcenschonende Produktlebenszyklen.

Media

OpenLab Starter Kit
Forschung

Unsere Ansätze im Bereich Open Source

Am New Production Institute wird Open Source Hardware in verschiedenen Forschungs-, Entwicklungs- und Transferprojekten angewendet, untersucht und weiterentwickelt. Die folgenden Beispiele geben einen Überblick über zentrale Projekte und dokumentierte Arbeiten mit direktem Bezug zu Open Source Hardware.

Im Juni 2019 schloss sich die Freie und Hansestadt Hamburg der globalen Initiative der Fab Cities an, die das Ziel verfolgt, urbane Räume in datenbasierte Kreislaufwirtschaften mit digital vernetzter Fertigungsinfrastruktur zu transformieren. In diesem Modell sollen materielle Güter lokal erzeugt und lediglich digitale Baupläne importiert beziehungsweise exportiert werden.

Das New Production Institute unterstützt diesen Ansatz durch die Entwicklung und Erprobung öffentlich zugänglicher Produktionstechnologien in Fab Labs bzw. OpenLabs. Das OpenLab Hamburg, eröffnet im Dezember 2016 an der Helmut‑Schmidt‑Universität, wurde von der Fab Lab‑Bewegung inspiriert und bietet einen öffentlichen Zugang zu digitalen Fertigungstechnologien wie 3D‑Druckern, Lasercuttern und Fräsmaschinen.

Seit 2022 sind im Rahmen des dtec.bw‑Forschungsprojekts Fab City Hamburg acht weitere OpenLabs mit unterschiedlichen thematischen Schwerpunkten aufgebaut worden. Diese Einrichtungen dienen als experimentelle Infrastruktur, in der maschinenbasierte Open Source Hardware eingesetzt, genutzt und weiterentwickelt wird.

Fab Labs und OpenLabs fungieren als offene Technologie‑Werkstätten und adressieren technische, soziale und ökologische Aspekte digitaler Produktion. Typische Maschinen umfassen digitale Fertigungswerkzeuge (z. B. 3D‑Drucker, CNC‑Fräsen, Lasercutter) sowie ergänzende Werkstattgeräte.

Urbane Produktion​​

Im dtec.bw-Forschungsprojekt Fab City werden Open Source Hardware-Ansätze als Bestandteil urbaner Produktionssysteme untersucht. Die im Rahmen des Projektes entstandenen OpenLabs dienen dabei als experimentelle Forschungs- und Entwicklungsumgebungen für offene Produktionssysteme. In diesen Reallaboren werden Open-Source-Werkzeugmaschinen eingesetzt, weiterentwickelt und dokumentiert. Sie bilden eine infrastrukturelle und empirische Grundlage für lokale Fertigung, experimentelle Produktionsprozesse, den Austausch digitaler Produktionsdaten sowie die Forschung zu dezentraler Fertigung, Qualifizierung, Governance und Wissensaustausch.

OpenLab Starter Kit

Ein quelloffenes Set von Maschinen für Fab Labs

Das Open Lab Starter Kit (OLSK) ist ein modulares Set aus offenen digitalen Fertigungsmaschinen für beispielsweise Fab(rication) Labs, OpenLabs, oder mobile Makerspaces. Alle Designs, Baupläne und Anleitungen sind offen zugänglich und weltweit reproduzierbar.

Das OLSK besteht aus acht digitalen Fertigungsmaschinen, darunter sechs Werkzeugmaschinen wie 3D‑Drucker, CNC‑Fräsen, Lasercutter, Vinyl-Cutter und 3D‑Scanner. Das Projekt wurde vom New Production Institute in Kooperation mit InMachines Ingrassia GmbH entwickelt. Ziel ist die reproduzierbare Ausstattung von Fab Labs und OpenLabs mit offenen, lokal baubaren Maschinen. Die Geräte sind kostengünstig, lokal herstellbar und funktional vergleichbar mit kommerziellen Systemen. Sämtliche Hardware-Designs, Baupläne und Montageanleitungen werden offen bereitgestellt und kontinuierlich weiterentwickelt, um die Nachvollziehbarkeit und Replizierbarkeit weltweit sicherzustellen.

Das Projekt richtet sich primär an Maker:innen, Bildungseinrichtungen und professionelle Fab Labs oder Makerspaces. Neben diesem Primärziel wurden bereits alternative Anwendungen des OLSK untersucht, etwa in Klein- und Mikro-Unternehmen in Entwicklungsregionen. Diese Kleinstbetriebe haben durch den erweiterten Zugang zu digitaler Fertigung das Potenzial, ihre Produktion signifikant zu steigern. Damit geht das Projekt über klassische Maker-Anforderungen hinaus.

Das OLSK soll einen repository-basierten Satz von Open Source Maschinen bereitstellen, der lokal und kostengünstig reproduzierbar ist. Ziel ist es, globale Kenntnisse für lokale Produktion verfügbar zu machen und die Lücke zwischen kommerziellen und Open-Source-Maschinen zu schließen. Außerdem adressiert das Projekt die Barrieren beim Zugang zu digitaler Fertigungstechnologie (inmachines.net).

Die Entwicklung erfolgte in drei aufeinanderfolgenden, einjährigen Iterationen. Jede Phase umfasste:

  • Design, Bau und intensive Erprobung eines Prototyps jeder Maschine
  • Stetige Weiterentwicklung basierend auf Erfahrungen aus vorherigen Zyklen
  • Öffentliche Build‑Workshops, in denen Replizierbarkeit und Nutzbarkeit getestet wurden 

Jede Entwicklungsphase wurde umfassend dokumentiert und in einem offen zugänglichen Design‑Repository veröffentlicht. Die Montageanleitungen wurden fortlaufend verbessert, um eine weltweite Nachbaubarkeit zu gewährleisten.

Das OLSK bietet eine offene, dokumentierte und praxisnahe Alternative zu kommerziellen Systemen und bildet die Grundlage für den Aufbau dezentraler Produktionsinfrastrukturen. Gleichzeitig liefert es eine empirische Basis für die Forschung zu Open Source Hardware, digitaler Fertigung und lokalen Produktionsnetzwerken.
  • Omer, M., Kaiser, M., Ingrassia, D., Redlich, T., Moritz, M., Wulfsberg, J. „Inclusive Production Capacity Building for MSMEs: Designing Open Source Machine Tools and the OLSK Approach.“ Procedia CIRP 128 (2024): 758–763 (DOI).

 

OLSK - GitHub Repository
Lehre

Basis-Lernmodule für Open Source und Open Education

Das GitHub-Repository „Basislernmodule-Fab-Labs“ stellt eine Sammlung von Lernmodulen rund um die Nutzung von Fab Labs als Open Educational Resources (OER) bereit. Diese Module wurden entwickelt, um grundlegende Themen der digitalen Fertigung und Nutzung offener Werkstätten („Fab Labs“) zu vermitteln, darunter 3D-Design, 3D-Scan, 3D-Druck, Lasercutting und CNC-Fräsen.

Die Inhalte zielen darauf ab, Interesse an digitalen Fertigungstechnologien zu wecken, Anwendungspotenziale aufzuzeigen und grundlegende Kenntnisse zu vermitteln, ohne sich auf gerätespezifische Details zu beschränken; sie dienen vielmehr als Vorbereitung auf praktische Workshops und weiterführende Lernaktivitäten in offenen Werkstätten. Die Veröffentlichung als OER unter einer offenen Lizenz fördert die freie Zugänglichkeit, Weiterverwendbarkeit und gemeinschaftliche Weiterentwicklung der Lernmaterialien.

Lernmodule
Forschung

Internationale Reallabore und Transferprojekte

  • INTERFACER verbindet Open Source Software und Hardware mit digitalen Werkzeugen wie Produktpässen und Datenplattformen. Ziel ist die Untersuchung zirkulärer und lokaler Produktionsprozesse in Fab-City-Kontexten.
  • Production Next Door (ProNeD)
    ProNeD erforscht dezentrale Produktionsnetzwerke, in denen Open Source Hardware eine zentrale Rolle für lokale Fertigung und globale Wissenszirkulation spielt.
  • Digital4Jobs / OpenLab Tunis
    Im Rahmen internationaler Kooperationen wurden OpenLabs mit Open Source Hardware-Maschinen aufgebaut und genutzt. Der Fokus liegt auf Qualifizierung, lokaler Anpassung offener Maschinen und empirischer Forschung zu Nutzungskontexten.
  • Places of Incubovation / PISWI
    Das Projekt untersucht offene Produktionsinfrastrukturen und Open Source Hardware im Kontext sozialer und wirtschaftlicher Entwicklungsprozesse, insbesondere in nordafrikanischen Städten.
Praxis

Anwendungsbeispiele von Open Source Hardware

OpenLab Microfactory

Die OpenLab Microfactory ist eine modulare Produktionsumgebung, die Open Source Hardware-Maschinen in einem integrierten Fertigungskontext bündelt. Sie dient der Untersuchung lokaler Produktionsprozesse, Datenerfassung und Skalierbarkeit offener Fertigungsinfrastrukturen.

Mehr dazu jetzt im VDW-Podcast:

🎧Pop-up Fabriken – Von Vision zur Realität