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Smart müssen Montagesysteme in Zukunft laut dem Hersteller für Greifersysteme und Spanntechnik Schunk sein. Die Firma bietet in Zukunft digitale Zwillinge für ihre mechatronischen Module. – Bild: Schunk

Immer individuellere Produktvarianten, gepaart mit kürzeren Produktlebenszyklen – das verlangen Kunden in vielen Branchen. Montageanlagenbauer und zugehörige Komponentenlieferanten müssen dann ausbaden, wonach der Markt schreit.

„Um unter diesen Umständen eine hohe Prozesssicherheit mit kurzen Taktzeiten und einer exzellenten Produktqualität zu liefern, muss der zukünftige Maschinenbau sowohl robust als auch flexibel und wandlungsfähig sein“, erklärt Sabine Eßer, Leiterin Projektkonstruktion bei Maschinenbau Kitz.

Zunahme von Industrierobotern in der Montage erwartet

Auch Thomas Weiler, Head of Technology Standardization bei Teamtechnik Maschinen- und Anlagenbau, berichtet, dass die Anforderungen an Montageanlagen grundsätzlich komplexer werden. Der Anteil an Industrierobotern in der Montageautomatisierung wird daher aus seiner Sicht weiter steigen und es ermöglichen, Montageanlagen immer flexibler und wandlungsfähiger zu gestalten.

„Dazu gehören auch kollaborierende Roboter, die Menschen bei dafür geeigneten Prozessen unterstützen“, sagt Weiler. Aber auch die zu montierenden Produkte tragen zur steigenden Komplexität bei, da sie zum Beispiel zunehmend mechatronisch werden. „Das erfordert besondere Maßnahmen wie zum Beispiel den Schutz vor elektrostatischer Entladung, um Schädigungen an empfindlichen Bauteilen zu verhindern“, erläutert Weiler.

Digitalisierung prägt gesamten Engineering-Prozess

Ralf Steinmann, Schunk, Geifsysteme, Montage
»Die Mechatronisierung und Digitalisierung von Komponenten und Anlagen prägen derzeit die Entwicklungen in der Hochleistungsmontage«, sagt Ralf Steinmann, Geschäftsbereichsleiter Greifsysteme bei Schunk. – Bild: Schunk

Aus Sicht von Ralf Steinmann, Geschäftsbereichsleitung Greifsysteme bei Schunk, prägen derzeit Mechatronisierung und Digitalisierung die Entwicklungen in der Hochleistungsmontage. „Greifsystemkomponenten mit 24V-Technologie werden sich in den kommenden Jahren als Standard in der Montageautomation etablieren“, ist er sich sicher.

Schon heute ermögliche Schunks 24V-Programm smarte Prozesse bei Engineering, Programmierung, Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb. Mithilfe digitaler Zwillinge könnten Konstrukteure und Anlagenplaner den gesamten Engineering-Prozess virtuell abbilden und komplette Anlagen im dreidimensionalen Raum simulieren.

„Sämtliche Planungsschritte, von der Berechnung der Taktzeiten über die Auslegung der Komponenten bis zur Kollisionsberechnung, lassen sich virtuell abdecken“, sagt Steinmann. Zudem könne die Anlage bereits im Vorfeld programmiert werden, weit bevor die ersten Komponenten geliefert sind. Das Ergebnis seien Einsparungen von rund 30 % beim Engineering und eine erhebliche Verkürzung der Projektlaufzeiten.

Auswirkungen von Industrie 4.0 auf den Maschinenbau

Sabine Eßer, Maschinenbau Kitz
»Um eine hohe Prozesssicherheit mit kurzen Taktzeiten zu liefern, muss der zukünftige Maschinenbau robust, flexibel und wandlungsfähig sein«, findet Sabine Eßer, Leiterin Projektkonstruktion bei Maschinenbau Kitz. – Bild: Maschinenbau Kitz

Welche Vor- und Nachteile die bahnbrechenden Innovationen im Rahmen von Industrie 4.0 bringen werden, ist für Eßer von Maschinbau Kitz noch gar nicht abzusehen. „Sicher ist nur, dass sie den Maschinenbau nachhaltig beeinflussen werden.“

„Um den Anforderungen von lösungsorientierten, variablen und schnell adaptierbaren Systemen für die Verkettungs-, Transport- und Montageautomatisation gerecht zu werden, müssen wir die Vorgaben und Prozessansprüche schnell, flexibel und wirtschaftlich umsetzen können“, sagt die Leiterin der Projektkonstruktion. „Dank des modularen Baukastensystems aus Profil- und Fördertechnik lassen sich hochflexibel Transfersysteme, inklusive hochentwickelter SPS-Konzepte, realisieren“, erläutert Eßer. Dazu gehört beispielsweise das Werkstückträgersystem Versa­move sowie das staufähige Paletten-Umlaufsystem (SPU).

Die Rolle von ‚Big Data‘ im Bereich Montageanlagen

Für Weiler von Teamtechnik ergeben sich aus dem Kontext Industrie 4.0 auf jeden Fall diverse Funktionen, die Betreibern von Montageanlagen nützen. „So wird über Predictive Maintenance frühzeitig der Ausfall von Komponenten gemeldet, um über planbare Instandhaltungen die Stillstandzeiten zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen zu steigern.“

Thomas Weiler, Teamtechnik, Montageanlagen
»Das Sammeln und Auswerten von Daten gewinnt selbstverständlich auch im Bereich Montageanlagen im Eilschritt an Bedeutung«, so Thomas Weiler, Head of Technology Standardization bei Teamtechnik. – Bild: Teamtechnik

Nicht zu unterschätzen ist in diesem Zusammenhang auch das Thema ‚Big Data‘. „Das Sammeln und Auswerten von Daten gewinnt selbstverständlich auch im Bereich Montageanlagen im Eilschritt an Bedeutung,  zum Beispiel, wenn für die Montage und Prüfung von einer Million Produkte mehrere Terabyte an Daten an den Kundenserver übermittelt werden müssen“, erläutert Weiler.

Um eine standardisierte Kommunikation zwischen steuerungstechnischen Komponenten auf der Feldebene und der Kommunikation übergeordneter Systeme (z. B. ERP) mit der Anlage zu erreichen, würden mehr und mehr IO-Link und OPC UA eingesetzt.

Ein weiterer Trend ist laut Weiler die Intensivierung der Prozessüberwachung bei der Montageautomatisierung. Sie spiele selbst bei teilautomatisierten Systemen eine zunehmend wichtige Rolle.

Auf dem Weg zur smarten Montage bilden darüber hinaus virtuelle Modelle die Grundlage für eine flexible Echtzeitsteuerung bei laufender Produktion. Schunk zeigt dazu auf der Hannover Messe in einer Live-Applikation, wie sich intelligente Montageanlagen für die Industrie 4.0 mithilfe smarter Greifer realisieren lassen.