Tablet kontrolleiert den Prozess einer automatisierten Montage mittels Robotik ab

Komplexe automatisierte Montageprozesse können künftig mithilfe von Digitalen Zwillingen günstiger pilotiert werden. (Bild: Fraunhofer IPK/Ilona Glodde)

Die Montage von Bauteilen wird heute zunehmend digitalisiert und automatisiert. Fertigungsunternehmen investieren viel Zeit und Geld in die Automatisierung kompletter Montagelinien. Ein großer Teil davon fließt in Pilotanlagen, in denen die automatisierten Prozesse entwickelt und sorgfältig getestet werden. Denn mit zunehmender Automatisierung steigen auch die Anforderungen an die Fehlerfreiheit - denn Fehler im Design eines automatisierten Prozesses führen oft zu erheblichem Mehraufwand.

Forschende am Fraunhofer IPK haben eine Pilotanlage entwickelt, mit der verkettete Produktionsanlagen kostengünstig entwickelt und komplexe Prozesse sicher erprobt werden können. Die beiden sechsachsigen Industrieroboter der Entwicklungsumgebung mit neuartigen Teilezuführeinheiten sind mit einer Kraftregelung und flexiblen Schnittstellen ausgestattet. Zusätzlich benötigte Sensorik kann einfach integriert werden.

Ein digitaler Zwilling am Tablet gibt den automatisierten Montageprozess mittels Roboter wieder
Am flexiblen Dashboard lassen sich die zu pilotierenden Prozesse einfach steuern und überwachen – ob am großen Bildschirm oder mobil am Tablet. (Bild: Fraunhofer IPK/Ilona Glodde)

Komplette Montegelinie abgebildet

Wie lässt sich nun eine komplette verkettete Montagelinie mit einem System abbilden? Ein Digitaler Zwilling der modularen Entwicklungsumgebung sorgt dafür, dass die beiden Roboter für jeden Montageschritt automatisch konfiguriert und angesteuert werden. Über ein flexibles Dashboard können die Prozesse gesteuert und überwacht werden.

Die Vorteile dieser roboterbasierten Pilotanlage werden im direkten Vergleich deutlich. Für die Absicherung einer verketteten Montageanlage mit 15 Stationen ist nur noch eine modulare Entwicklungsumgebung erforderlich, mit entsprechend geringeren Investitionskosten. Die Zeit für den Aufbau und die Rekonfiguration reduziert sich auf ein Drittel.

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Am Beispiel der Automatisierung eines Montageprozesses für Profiwerkzeuge schätzt das IPK die Zeit- und Kostenersparnis für die Pilotierung gegenüber einer herkömmlichen Pilotanlage von zwölf Monaten auf nur zwölf Wochen. Statt über zwei Millionen Euro kostet sie nur noch 175.000 Euro. So lässt sich für jeden Anwendungsfall die passende Lösung finden, ob auf der IPK-Anlage im Versuchsfeld des Produktionstechnischen Zentrums oder direkt im Unternehmen.

Was für die Automatisierung kompletter Montagelinien erforderlich ist

Im Folgenden sind einige wichtige Elemente aufgeführt, die für eine vollständige Automatisierung erforderlich sind:

  • Robotik: Roboter sind eine Schlüsselkomponente für die Automatisierung von Montagelinien.
  • Automatisierte Fördersysteme: Für eine effiziente Materialflusssteuerung und Prozessintegration sind automatisierte Fördersysteme erforderlich.
  • Sensorik: Sensorik ist ein wesentliches Element, das in der automatisierten Montage eingesetzt wird. Diese Systeme können z.B. optische Sensoren, Kraft- und Drehmomentsensoren, Näherungssensoren oder Kameras umfassen.
  • Steuerungssysteme: Steuerungssysteme wie PLCs (Programmable Logic Controllers) und SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen) ermöglichen die Programmierung von Abläufen und Bewegungen und sind somit ein entscheidender Faktor für eine erfolgreiche Automatisierung.
  • Software: Software-Tools können verwendet werden, um Montageprozesse zu planen und zu simulieren sowie um die Bewegungen von Robotern und anderen Maschinen zu programmieren und zu steuern.
  • Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI): Die HMI ist das Bindeglied zwischen dem Bediener und der automatisierten Montagelinie.
  • Sicherheitsvorrichtungen: Auch Sicherheitsvorrichtungen wie zum Beispiel Lichtvorhänge oder Abstandssensoren berücksichtigt werden, um eine sichere Arbeitsumgebung zu gewährleisten.

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