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Neue Konzepte und Tools für das automatisierte Lackieren, Schweißen, Fügen und Fräsen

Easy-to-Use-Ansätze in Highend-Roboteranwendungen

Einfach beherrschbare Roboterapplikationen, für die man kein oder kaum ausgewiesenes Experten-Knowhow benötigt, liegen aktuell stark im Trend. Am Markt verfügbare Lösungen zielen aber mehrheitlich auf Kleinroboter, Cobots und einfache Applikationen ab. Doch wie sieht es auf der Seite der klassischen, anspruchsvollen Einsatzfelder, wie Lackieren, Schweißen, Fügen oder Fräsen, aus? Gibt es hier ebenfalls bereits wirksame Werkzeuge, die die Arbeit des Anwenders bzw. Integrators spürbar erleichtern? Dazu hat ROBOTIK UND PRODUKTION in der aktuellen Trendumfrage ausgewiesene Experten befragt. Es antworteten Jörg Reger, Leiter des Geschäftsbereichs Robotik und Fertigungsautomation bei ABB, Robin Kaufmann, Leiter Sales Industrial Products bei Dürr, Christopher Schneider, Product Manager Collaborative Robotics bei Yaskawa, Michael Bauer, Sales Director des Global Segment Managements bei Fronius, und Paul Spronken, Head of Automation Solutions bei Lorch Schweißtechnik.

Jörg Reger, ABB (Bild: ABB Automation GmbH)

„Mittels Visualisierung auf dem Smartphone oder Tablet zeigt ABB einfach und schnell auf, wie sich Roboter in bestehende Prozesse und Anlagen integrieren lassen.“ Jörg Reger, ABB (Bild: ABB Automation GmbH)

ROBOTIK UND PRODUKTION: Wie schätzen Sie das Potenzial von Easy-to-Use-Robotics in den klassischen Anwendungen und Märkten ein?

Jörg Reger, ABB: Die bislang vorherrschende Massenproduktion weicht immer mehr einem variablen Produktmix mit geringen Stückzahlen und hoher Diversität. Dementsprechend flexibel müssen auch klassische und anspruchsvolle Robotikanwendungen wie Lackieren, Schweißen, Fügen oder Fräsen aufgestellt sein. Darüber hinaus sehen wir viel Potenzial in anderen Branchen, die aktuell noch eine relativ geringe Automatisierungsdichte haben. Dort ebnen Easy-to-Use-Robotics – also einfach zu konzipierende, implementierende und bedienende robotergestützte Anlagen – den Weg in die Fabrik der Zukunft.

Robin Kaufmann, Dürr: Wir schätzen das Potenzial für Easy-to-Use-Robotics in den klassischen Anwendungen und Märkten als sehr hoch ein. Die International Federation of Robotics (IFR) prognostiziert der Branche auf Grund der steigenden Nachfrage nach Robotern durchschnittlich mindestens fünf Prozent Wachstum pro Jahr. Dieses Wachstum lässt sich nur erzielen, indem die Einstiegshürden für die Automatisierung auf ein möglichst niedriges Niveau gebracht werden. Hier spielt besonders das Easy-to-Use-Konzept eine große Rolle, um auch mittelständischen und kleinen Betrieben den Zugang zur Robotik zu erleichtern. Die Nachfrage nach Automatisierung bleibt definitiv ungebrochen hoch, unabhängig von Anwendung und Markt.

Christopher Schneider, Yaskawa: Einfache Bedienkonzepte halten mehr und mehr Einzug in die klassische Industrierobotik. Bisher wurde Roboterprogrammierung als eher sperrig und schwer zugänglich empfunden und konnte nur durch speziell geschultes Personal umprogrammiert werden. Zukünftig sollen Roboter dem Mitarbeiter als einfach zu programmierendes Werkzeug zur Verfügung stehen, um ihn bei seinen täglichen Aufgaben zu unterstützen. Dabei ist es nicht entscheidend, ob dieser kollaborativ oder klassisch-industriell ausgeführt ist. Durch die steigende Automatisierung und Digitalisierung in allen Fertigungsbereichen im Rahmen von Industrie 4.0 schätze ich das Potential für Easy-to-Use-Robotics als sehr hoch ein.

Michael Bauer, Fronius: Wir schätzen das Potenzial für einfach zu bedienende Roboter-Lösungen im Bereich des Schutzgasschweißens ebenfalls sehr hoch ein. Häufig erfüllt eine Person gleichzeitig die Rolle des Schweißers und des Roboterbedieners, weshalb intuitive Systeme gefragt sind. Auch der Fachkräftemangel ist in vielen Unternehmen spürbar und erfordert eine Reduktion der Komplexität in der Anlagenbedienung.

„Kern des Ready2integrate-­Konzepts von Dürr sind ­Applikationslösungen, die in ­individuell ausgelegten Anlagen simpel zu integrieren sind.“ Robin Kaufmann, Dürr (Bild: Dürr Systems AG)

Paul Spronken, Lorch: Ich gehe auch davon aus, dass die Nachfrage nach einfach beherrschbaren Robotersystemen in Zukunft stark steigen wird. Die Qualitätsansprüche und der Konkurrenzdruck in unserer globalisierten Welt werden immer höher, zudem kämpfen die Unternehmen mit steigenden Produktionskosten und einem stetig wachsenden Fachkräftemangel. Eine Antwort hierauf ist sicherlich der Einsatz von Robotern. Klassische Industrieroboter sind aber aufgrund ihrer hohen Komplexität kaum von einem Facharbeiter bedienbar und lohnen sich nur bei hohen Stückzahlen. Daher bin ich davon überzeugt, dass die Zukunft der Easy-to-Use-Robotics-Technologie gehört, da hier kein oder kaum ausgewiesenes Experten-Knowhow benötigt wird. Die Einstellung der Cobots kann innerhalb weniger Stunden erlernt werden. Weiterer Vorteil: Der Einsatz dieser Systeme lohnt sich durch die einfache Bedienung, geringe Rüstzeiten und ein schnelles Set-up bereits bei kleinen Losgrößen.

ROBOTIK UND PRODUKTION: Welche Ansätze verfolgen Sie? Inwieweit reichen diese in die Robotersteuerung und Programmierung hinein?

Bauer, Fronius: Die Kundenanforderung ist klar: einfache, intuitive Handhabung des Systems in der Erstparameterfindung, bei gleichzeitiger Möglichkeit der individuellen Anpassung zur Produktivitätssteigerung. Das ist die Basis für unsere weiterführenden Überlegungen, und diese werden uns noch in den nächsten Jahren beschäftigen. Vor allem in kleinen und mittelständischen Unternehmen werden meist geringe Losgrößen produziert, weshalb die richtige Bahnprogrammierung die Anwender jedes Mal vor Herausforderungen stellt. Fronius bietet hier sowohl mit Assistenzsystemen für das Roboterschweißen als auch mit speziellen Schweißprozessen Tools, die den Anwender in der Automatisierung seiner Produktion unterstützen.

Spronken, Lorch: Unser Ziel ist es, die Automatisierung der Produktionsprozesse so einfach und anwenderfreundlich wie möglich zu gestalten. Wir setzen z.B. bei unserem Cobot Welding Package auf intelligente Assistenzsysteme, die den Schweißer Schritt für Schritt durch die Anwendung führen und so eine einfache Programmierung des Cobots ermöglichen. Zudem begleiten wir die Inbetriebnahme des Schweiß-Cobots mit einer Intensivschulung vor Ort, bei der die Anwender an konkreten Werkstücken den Umgang mit dem System unter Anleitung trainieren können. So ist ein einfacher und schneller Einstieg in das Thema automatisiertes Schweißen gewährleistet.

„Fronius bietet mit
Assistenzsystemen für das Roboterschweißen und speziellen Schweißprozessen Tools, die den Anwender in der Automatisierung seiner Produktion unterstützen.“ Michael Bauer, Fronius (Bild: Fronius International GmbH)

Kaufmann, Dürr: Dürr verfolgt außerhalb der Automobilindustrie ein Ready2integrate-Konzept. Kern des Konzepts sind Applikationslösungen, die in individuell ausgelegten Anlagen simpel zu integrieren sind. Wir bieten Lösungen für alle Prozessschritte der Nassapplikation an – für Lösemittel- und Wasserlacke, für 1K-, 2K- und 3K-Lacksysteme, vom Schnittstellenmanagement über die Steuerung bis hin zur Farbversorgung und Applikationstechnik. Das Portfolio umfasst nicht nur einzelne Katalogprodukte, sondern auch Komplettlösungen, bei denen der Kunde nur noch Druckluft, Strom und das Lacksystem anschließen muss. Auf der Steuerungsseite bieten wir eine breite Flexibilität. Auch hier kann auf vollständig vorkonfektionierte Lösungen mit getestetem Schnittstellenmanagement, komplett installierter Applikations- und Bewegungssoftware bis hin zu Offline-Programmier-Software zurückgegriffen werden.

Reger, ABB: Prozesse verbessern und beschleunigen, die Effizienz erhöhen sowie Mitarbeitende entlasten – mit unseren Lösungen wollen wir die Automatisierung auf die nächste Stufe heben. Hohe Leistung, bestmögliche Raumnutzung und hohe Flexibilität: Eine wichtige Basis für all das ist die Robotersteuerung und -programmierung. Sie sind dafür verantwortlich, dass alle relevanten Komponenten aufeinander abgestimmt sind. Darüber hinaus gilt es, Einstiegshürden zu reduzieren. Mit der sicherheitszertifizierten Software SafeMove kann jeder Roboter in eine kollaborative Anwendung integriert werden. Mitarbeitende können so direkt mit Industrierobotern interagieren, ohne dass weitere Schutzmaßnahmen notwendig sind.

Schneider, Yaskawa: Yaskawa arbeitet gezielt daran, die Konfiguration und Programmierung von Industrierobotern weiter zu vereinfachen. Im Fokus liegt dabei ein ausgewähltes Portfolio an kollaborativen und klassisch-industriellen Robotern in Kombination mit der platzsparenden YRC1000Micro-Steuerung und dem tabletbasierten Bediengerät Smart Pendant. Weiterhin setzen wir auf ein Netzwerk an Peripheriepartnern, mit dem Greifer und anderes Zubehör per Plug&Play mit dem Roboter einfach verbunden werden können. Zusätzlich zu den ausgewählten Hardware-Konfigurationen sollen Robotikneulinge durch gezielte Hilfestellungen zur passenden Automatisierungslösung geleitet werden.

ROBOTIK UND PRODUKTION: Welche Tools zur Vereinfachung stellen Sie dem Anwender bereits zur Verfügung? Auf welche Roboteraufgaben sind diese ausgerichtet?

Spronken, Lorch: Kernstück beim Lorch Cobot Welding Package ist ein Assistenzsystem. Der Mitarbeiter muss nur Werkstückdaten wie z.B. Blechstärke und Basismaterial eingeben, aus denen dann die Parameter, wie die Schweißgeschwindigkeit für das entsprechende a-Maß, automatisch berechnet werden. Außerdem wird mit einer integrierten Einstellhilfe die Parametrisierung der Stromquelle je nach Blechstärke vereinfacht.

„Lorch setzt bei dem Cobot Welding Package auf intelligente Assistenzsysteme, die den Schweißer Schritt für Schritt durch die Anwendung führen.“ Paul Spronken, Lorch (Bild: Lorch Schweißtechnik GmbH)

Kaufmann, Dürr: Da wir uns als Beschichtungsexperten der Oberflächentechnik verstehen, drehen sich unsere Roboteraufgaben ausschließlich um die Themen Lackieren, Dichten und Kleben. Unser Ziel ist es, die Prozesse in erster Linie stabil und gleichzeitig möglichst simpel zu gestalten. Dabei legen wir den Fokus auf Faktoren wie geringe Farbwechselzeiten, geringe Lackverluste, hohe Flexibilität und Bedienfreundlichkeit. Gewährleistet wird das vom Auswahlprozess bis hin zur laufenden Produktion durch verschiedene Tools, wie z.B. Online-Konfiguratoren zur Auswahl der am besten geeigneten Technologie, intelligente Software zur Rezept- und Bewegungsprogrammverwaltung sowie Datenanalyse im Sinn von Industrie 4.0.

Bauer, Fronius: Die Fronius-Produktpalette bietet unterschiedliche Hilfestellungen, um das Schweißen mit dem Roboter einfacher zu gestalten: Einerseits hat Fronius mit Prozessstabilisatoren und -kennlinien das Schweißen einfacher gestaltet, sodass das Schweißgerät den Anwender unterstützt und gegebenenfalls gegensteuert. Außerdem hat Fronius roboterbasierte Schweißsysteme entwickelt, die dem Kunden die Möglichkeit geben, schneller bzw. effizienter und mit weniger Ausschuss zu produzieren. Schritt für Schritt erfragt die WeldConnect App Informationen zur Anwendung. Der Benutzer gibt diese Daten ein und die App berechnet die bestmöglichen Schweißparameter sowohl für WIG- als auch MIG/MAG-Anwendungen. Fronius bietet außerdem die SmartCell an – eine Cobot-Schweißzelle mit einfacher Bedienbarkeit.

Schneider, Yaskawa: Im Gegensatz zum klassischen Teach Pendant ist das Interface unseres Smart Pendant stark vereinfacht. Die Smart-Frame-Funktion nimmt dem Bediener zudem das Denken in klassischen Koordinatensystemen ab. Ein eingebauter Gyrosensor erkennt die relative Position des Mitarbeiters zum Roboter und ermöglicht das Programmieren aus der Blickrichtung des Bedieners. Trotz aller Vereinfachung stehen auch weiterhin die traditionellen Koordinatensysteme zur Verfügung. Auch die Programmierung basiert weiterhin auf der Inform-Sprache, allerdings in simplifizierter Form. Speziell für kollaborative Roboter bieten wir die Möglichkeit der Handführung mittels Direct Teach Hub am Roboter. Unsere Easy-to-Use-Roboter fokussieren sich stark auf den Handling-Bereich. Aber wir bieten mit dem Weld4Me auch einen Schweißcobot mit vereinfachter Bedienoberfläche an.

Reger, ABB: Mithilfe eines digitalen Zwillings ermöglichen wir eine virtuelle Inbetriebnahme roboterbasierter Produktionsanlagen. Nutzer können so komplette Anlagen und Systeme in einer virtuellen 3D-Umgebung erstellen, simulieren und das Zusammenspiel von Robotersteuerung und SPS noch vor Errichtung der Anlage testen. Dabei ist es auch möglich, mittels Virtual Reality über verschiedene Standorte hinweg zusammenzuarbeiten und den digitalen Zwilling der Anlage neu auszurichten. Besonders für Robotikeinsteiger ist unser neuer RobotStudio AR Viewer zu empfehlen. Mittels Visualisierung auf dem Smartphone oder Tablet zeigt er einfach und schnell auf, wie sich Roboter in bestehende Prozesse und Anlagen integrieren lassen.

Welche Vorteile in Richtung Easy-to-Use-Robotics erhält der Anwender dadurch? Welche kommen in nächster Zeit hinzu?

Kaufmann, Dürr: Unsere Ready2integrate-Lösungen decken alle Prozesse der Nassapplikation sicher und vorinstalliert ab. Zukünftig erfolgen verschiedene, breitgefächerte technische Erweiterungen des Portfolios. Das betrifft Anwendungen außerhalb der klassischen Nassapplikation, Easy-to-Use-Lösungen für Fremdroboter, aber auch Produktneuheiten wie das oversprayfreie Applikationssystem EcoPaintJet. Der Fokus liegt hierbei immer auf easy-to-use.

Schneider, Yaskawa: Zunächst einmal wird die Einlernzeit auf den Roboter reduziert. Außerdem lassen sich Programmanpassungen leichter umsetzen. Auch das Anbringen und Initialisieren von Greifern und Peripherie wird durch Plug&Play reduziert. Robotikneulinge stehen für uns im Fokus, wenn es um Easy-to-Use Robotics geht. In Zukunft wollen wir uns immer mehr auch abseits des klassischen Industrieumfelds für eine hohe Kundenzufriedenheit einsetzen. Respekt vor Roboterprogrammierung und Unsicherheit bei der Auswahl der passenden Hard- und Software wollen wir den Anwendern nehmen und so einer breiteren Masse den Zutritt in die Welt der Robotik ermöglichen.

„Yaskawa leitet Robotikneulinge durch gezielte Hilfestellungen zur passenden Automatisierungslösung.“ Christopher Schneider, Yaskawa (Bild: Yaskawa Europe GmbH)

Reger, ABB: All unsere Lösungen tragen zur Digitalisierung bei. Verwertbare Daten führen zu einer besseren Nutzung der Applikation. Zudem sorgt eine zunehmende Automatisierung für eine krisensichere Produktion. Ein weiterer Baustein wird die verbesserte Qualitätskontrolle sein. Mit digitaler 3D-Vision und Messtechnik werden Teile bereits während der Herstellung und nicht erst nach Abschluss des Prozesses geprüft. Oder der erste mit Sensoren ausgerüstete vernetzte Zerstäuber für Lackierroboter, der eine intelligente Echtzeitdiagnose und präzise Lackauftragsregelung für hohe Qualität bereits während des Lackierens realisiert: Diese Technologien sind Teil unseres digitalen Lösungsportfolios ABB Ability. Sie ermöglichen einen hohen Automatisierungsgrad mit fortschrittlicher Datenanalyse.

Spronken, Lorch: Durch die einfache Automatisierung der Schweißprozesse werden die Schweißer entlastet und die Produktionsabläufe im Unternehmen verbessert. Der Einsatz des Cobot Welding Packages sorgt für eine schnellere und fehlerfreie Produktion. Einmal eingestellt, garantiert die vom Cobot automatisiert gewscheißte Naht eine gleichbleibend hohe Präzision und Qualität. Auch die Nacharbeit entfällt, da durch die optimale Einstellung des Schweißprozesses kaum Spritzer entstehen. In Zukunft werden wir weiter ausloten, wie wir neue Schweißaufgaben durch die Nutzung von bestehenden Programmen und Assistenzsystemen weiter verbessern können. (fiz)

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