Asis: Reibungslose Automatisierung

Für viele Unternehmen ist es nicht die Frage ob sie manuelle mechanische Bearbeitungsprozesse optimieren wollen, sondern wie groß Unsicherheiten und Aufwand bei der Umstellung sind. Deshalb ist ein entscheidender Schlüssel auf dem Weg zur erfolgreich automatisierten Bearbeitung die Planung mittels digitaler Hilfsmittel.

Oberflächen schleifen, polieren oder Kanten entgraten sind in nahezu allen Bereichen der Industrie personal- und kostenintensive Arbeitsschritte. Auch die Mitarbeiter sind einer hohen Belastung ausgesetzt. Sei es durch den Schleifstaub in der Luft, die für Gelenke und Muskeln unergonomische Arbeitshaltung oder durch die Vibration des Werkzeugs. Dem gegenüber stehen die Vorteile den Prozess zu automatisieren, insbesondere lässt sich durch die absolute Wiederholgenauigkeit der Robotik eine konstante Qualität erreichen. In Zeiten des Fachkräftemangels wird Personal verfügbar, das an anderer Stelle wieder eingesetzt werden kann.

Viele Unternehmen stehen nicht so sehr vor der Frage, ob es sinnvoll ist, einen manuellen Bearbeitungsschritt zu automatisieren, sondern vielmehr ob und wie er für ihre spezifischen Anforderungen gelöst werden kann. Faktoren wie die Eingliederung in die bestehende Prozesskette, ein begrenzter Platzbedarf, zeitliche Vorgaben und natürlich die zu erwartende Qualität des Endproduktes sind dabei zentrale Aspekte. Bis auf die tatsächlich erzielbare Qualität, die zwingend einen Versuch unter Realbedingungen erfordert, sind alle Fragen mit den Werkzeugen der virtuellen Fabrik zu beantworten.

Sichere Eingangsdaten mit 3D-Scanning

Gerade die Planung im Brownfield-Bereich erfordert eine exakte Aufnahme der Gegebenheiten vor Ort. Die bis dato gebräuchlichen Messwerkzeuge wie Lasermessgerät, Meterstab oder Maßband bilden jedoch immer nur einen Teilbereich, bei dem möglicherweise entscheidende Details fehlen. Hinzu kommt, dass bei Bauplänen oft nicht alle Details, wie beispielsweise Rohrleitungen, die für die Planung erforderlich sind, enthalten sind oder nachträglich geändert wurden. Mittels 3D-Laserscanning entsteht in nur einem Termin ein hochpräzises digitales Abbild der gesamten Umgebung, das in allen gängigen 3D-Programmen integriert und weiterverarbeitet werden kann. Jedes noch so kleine Detail, das im Planungsprozess früher unbemerkt blieb und im späteren Verlauf zu Problemen führte, ist beim 3D-Scanning enthalten. Die anschließende Weiterverarbeitung der Daten erlaubt einen „virtuellen Rundgang“ (walk-through), bei dem jeder beliebige Punkt in der Anlage für die eigenen Zwecke ausgemessen werden kann.

Virtuelle Absicherung der Erreichbarkeit

Die sogenannte Erreichbarkeitsstudie gibt nicht nur Antwort auf die Frage, welcher Robotertyp zum Einsatz kommt, sondern auch, ob er seine Aufgabe optimal erledigen kann. Zum anderen wird der Roboter auf seine Traglast präzise ausgelegt. Dabei wird der Massenschwerpunkt der zu erwartenden Last sowie die am Roboter montierten Anbauten in die Berechnung einbezogen. Ein Roboter, der seine maximal zulässige Handhabungslast überschreitet, birgt nicht nur Gefahren für Mensch und Maschine, es droht auch übermäßiger Verschleiß. Im Umkehrschluss wird ein überdimensionierter Roboter niemals die gleiche Genauigkeit und Geschwindigkeit wie ein optimal ausgelegtes System erreichen. Ein Roboter, der korrekt auf die Aufgabenstellung abgestimmt ist, erfreut mit geringerem Wartungsaufwand, minimalem Platzbedarf und ist kostengünstiger.

Planbare Inbetriebnahme mit Offline-Programmierung

Im nächsten Schritt werden die einzelnen Prozessschritte in einer Taktzeitstudie untersucht. Die Taktzeitstudie gibt nicht nur Aufschluss darüber, ob der Prozess in die Taktzeit hineinpasst, sondern auch, wie viel Reserve für Optimierungen zur Verfügung steht. Hierbei werden die einzelnen Arbeitsschritte der Roboter unter Zuhilfenahme von virtuellen Nachbauten der Robotercontroller exakt dargestellt. Für die Aussagekraft solcher Robotersimulationen ist das Prozesswissen aus der Praxis entscheidend. Die detaillierte Simulation führt am Ende zu einer Umsetzung in einer realen Anlage. Dabei werden nicht nur die in der Simulation gewonnen Erkenntnisse in der Anlage einbezogen, sondern auch die dort bereits erstellten Roboterprogramme eingesetzt. Durch die sogenannte Offline-Programmierung können diese in der realen Anlage direkt in Betrieb genommen werden und liefern schon nach kürzester Zeit die gewünschten Ergebnisse. Die Inbetriebnahme wird beschleunigt und somit Kosten gespart.

Mittlerweile gibt es auf dem Markt eine Vielzahl an Herstellern von Bearbeitungstools. Als Betreiber der Anlage profitiert man in erster Linie von hochwertigen Werkzeugen, die dauerhaftem industriellen Einsatz gewachsen sind. Grundsätzlich sollte auf eine entsprechende Leistungsreserve geachtet werden, da permanente Überbeanspruchung zwangsläufig zum Ausfall des Geräts führt.

Die Roboter-Servospindeln des US-amerikanischen Herstellers PushCorp liefern nach Einschätzung von Asis das höchste Leistungsgewicht und den höchsten Wirkungsgrad in der Industrie. Die flüssigkeitsgekühlten Motore schaffen dauerhaft eine Auslastung zu 100 Prozent. Vielseitige Montagemöglichkeiten sowie der Werkzeugwechsel über pneumatische Aufsteckdorne oder manuelle Werkzeugaufnahmen schaffen Flexibilität.

Sichere Kraftregelung

Die Tools eignen sich zur Single- oder Doppelmontage. Die sensitive PushCorp-Kraftregelung sorgt für einen konstanten Anpressdruck unabhängig vom Roboterarm. Dieser kann nur einseitig oder auch beidseitig erfolgen. Ebenfalls wählbar sind je nach Anforderung aktive oder passive Kraftregelungen. Bei der aktiven Kraftregelung wird der Anpressdruck einmal eingestellt und das Gerät regelt ihn in jeder beliebigen Position selbstständig. Diese Variante wird eingesetzt bei komplexen dreidimensionalen Konturen und überall dort, wo höchste Präzision gefordert ist. Bei der passiven Kraftregelung wird der Anpressdruck über externe Druckluft eingestellt. Für jede Position wird der Druck programmiert. Die passive Kraftregelung eignet sich besonders für vieleckige, flache Werkstücke und einfachere Anwendungen, wie beispielsweise das glätten von Schweißnähten. Der Vorteil liegt bei einem wesentlich einfacheren und damit kostengünstigeren Aufbau.

Mediumwechsel und Dosierung prozesssicher

Schleifblüten, Schleifscheiben und Polierschwämme sind Verbrauchsmaterialien, für die ein automatisches Wechselsystem nötig ist. Diese Komponenten sind für den prozesssicheren Betrieb des gesamten Systems ausschlaggebend. Wird die Schleifscheibe nicht, schief oder nicht exakt nach ihrem Lochbild aufgenommen hat dies extreme Auswirkungen auf das Werkstück, das im schlimmsten Fall unbrauchbar wird. Asis stellt seit vielen Jahren Wechselstationen her, die vom Unternehmen selbst oder von verschiedenen Integratoren weltweit eingesetzt werden. Sensoren überprüfen die korrekte Aufnahme des Schleif- und Poliermediums, sodass das Gesamtsystem reibungslos arbeiten kann. Bei manchen Anwendungen, wie dem automatischen Finish, ist zudem der Auftrag von Polier- und Schleifpasten notwendig. Auch hierfür existieren Produkte, die für den automatischen Betrieb ausgelegt sind. In mehreren Roboterzellen können bei Asis die notwendigen Live-Versuche mit eigenen Werkstücken und eigenem Prozessmaterial gefahren werden. Grundsätzlich bleibt der Auftraggeber ungebunden und kann bestehenden Lieferanten weiterhin nutzen.

Optimierung und vorbeugende Wartung

Eines der aktuellsten Themen der digitalen Transformation ist das Sammeln und Auswerten von Daten in Produktionsanlagen. Die Daten schlummern meist ungenutzt auf den Steuerungen der Anlagen. Die Asis GmbH bietet mit Surface-Analytics 4.0 eine Plattform, die alle relevanten Daten von der SPS in eine Datenbank überträgt und anschließend übersichtlich in einer Web-Anwendung aufbereitet und visualisiert. Beginnend bei der Auswertung der Anlagenverfügbarkeit bis hin zur Rückverfolgung von fehlerhaften Bauteilen werden alle Informationen zentral in einer Oberfläche bereitgestellt. Die grafische Auswertung gibt zudem Aufschluss über Produktivität, Energieverbrauch und berechnet Vorhersagen über anstehende Wartungen. Der zukunftssichere Kommunikationsstandard OPC UA wurde hier verwendet. Das System Surface-Analytics ist optional und kann für kleinere Projektumfänge eingespart werden, um diese wirtschaftlich darzustellen.

Abschließend betrachtet liegt in der automatisierten Bearbeitung enormes Potential. Durch den sich zuspitzenden Arbeitsmarkt wird sich der Trend zur Automatisierung weiterhin fortsetzen. Die präzise virtuelle Vorplanung vermeidet die Risiken der Umstellung.

PushCorp: Asis vertreibt Produkte von PushCorp, einem führenden Hersteller aus den USA für automatisierte Schleif- und Poliergeräte in Deutschland und Österreich für Endanwender und Integratoren und übernimmt als offizieller Vertriebspartner den Kundenservice im After-Sales. Dies beinhaltet eine physische Anlaufstelle am Asis-Stammsitz in Landshut für Reparaturen und technischen Support.

3M: Als Generalunternehmer bestehen Partnerschaften mit 3M im Bereich des automatischen Finish, der automatischen Reparatur von Defekten auf Lack- oder KTL-Oberflächen. Als autorisiertes Service Center für das 3M Finesse-It Robotics Paint Repair Produktprogramm ist Asis Anlaufstelle bei Garantie, Wartung, Reparatur oder ganzen Ersatzprodukten im Notfall. Die Produkte können in der Service-Werkstatt von speziell geschultem Personal instandgesetzt werden.

CIT (Automappps): Als Vertriebs- und Integrationspartner von CIT werden Anfragen zur Software Automappps direkt bei Asis abgewickelt. Dienstleistungen wie beispielsweise die Aufnahme von neuen Karosserietypen in bestehende Softwareumgebungen können vollumfänglich über das Asis-Team abgewickelt werden. Erreichbarkeit und Kapazität werden mit Asis als weiterem Ansprechpartner für alle Kunden signifikant erhöht.

Asis GmbH
www.asis-gmbh.de

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