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So könnte sich Ihre Produktion durch Roboter verändern

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Roboter im Betrieb
Urheber: Nataliya Hora | Fotolia

Von Matthias Pfeffer,

Roboter ersetzen nicht nur einzelne Maschinen oder Mitarbeiter. Traditionelle Fertigungstechnologien verändern sich durch Roboter und werden flexibler. Mobile Roboter ermöglichen einen flexiblen Produktionsfluss, der reaktiv auf Störungen reagiert und Wartezeiten verkürzt.

Noch immer wird der Roboter als Jobkiller gesehen, der einfache Tätigkeiten von Mitarbeitern ersetzt. Sicherlich sind die Potenziale nach wie vor attraktiv und oft Auslöser für den Einsatz von Robotertechnik. Aber Roboter haben das Zeug zu viel mehr, als nur einzelne Arbeitsplätze zu automatisieren.

Roboter in der Formgebung

Klassische Anwendungen von Robotern finden sich im Bereich der Montage, beispielsweise beim Schweißen und Kleben oder beim Lackieren. Doch zunehmend werden sie auch in der Formgebung in Konkurrenz oder ergänzend zu Werkzeugmaschinen eingesetzt. Die Positioniergenauigkeit reicht für eine Fräsbearbeitung von Bauteilen aus. Dabei hat ein 6-achsiger Knickarmroboter die Möglichkeit, durch die gute Erreichbarkeit der Positionen im Raum mit jedem Winkel des Werkzeuges ein Werkstück ohne Umspannen zu fräsen. Der Bearbeitungsraum ist dabei sehr groß. Individuelle Programmierung macht eine Bearbeitung bis zur Losgröße 1 wirtschaftlich möglich. Werden höhere Genauigkeiten gefordert, übernimmt der Roboter die Vorbearbeitung. Die Endbearbeitung wird auf einer Werkzeugmaschine durchgeführt, die durch die Vorbearbeitung deutlich schneller die Endkontur erzeugen kann. Im Kostenvergleich nimmt der günstigere Roboter Bearbeitungszeiten vom teureren Bearbeitungszentrum und senkt so die Maschinenstundenkosten pro Bauteil. KUKA senkt beispielsweise die Bearbeitungszeit für ein Bauteil um knapp 20 %.

Additive Verfahren

Ergänzend zur spanenden Bearbeitung kann der Roboter auch additive Verfahren anwenden. Isoliert oder ergänzend zu den abtragenden Verfahren, kann der Roboter Material durch 3-D-Druck oder Auftragsschweißen gezielt aufbringen. Wird jetzt nicht nur das Werkzeug geführt, sondern auch über eine Parallelkinematik das Werkstück bewegt, kann durch einen immer senkrechten Aufbau des Materials auf Stützstrukturen verzichtet werden.

Biegen

Durch die hohe Beweglichkeit und die hohe Kraft des Roboters können auch Biegeprozesse in einer Bearbeitungszelle von einem Roboter durchgeführt werden. Ein flexibles Greiferkonzept ermöglicht hier die Integration unterschiedlichster Formgebungsverfahren in einem Bearbeitungsschritt. Für schnellere Taktzeiten ist eine gleichzeitige Bearbeitung von mehreren Robotern möglich. Große Bauteile werden gemeinsam bearbeitet, kleinere getrennt und parallel. Insgesamt erreichen Sie eine höhere Flexibilität in der Produktion als bei klassischen Werkzeugmaschinen.

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Mobile Roboter steuern den Prozessfluss

Mobile Roboter transportieren nicht einfach nur Teile von A über B nach C. Sie verfügen über die Flexibilität, auch erst nach C zu fahren, falls B zurzeit nicht verfügbar ist. Audi arbeitet beispielsweise daran, das klassische Fließband in der Montage abzuschaffen und durch verteilte Montageplätze zu ersetzen. Das Material kommt über mobile Roboter zur Bearbeitung an den Arbeitsplatz. Dabei kann sich, sofern technologisch möglich, auch die Bearbeitungsreihenfolge ändern. Somit sind die Arbeitsstationen besser ausgelastet, denn es wartet das Material und nicht der Prozess. Auch Abtaktverluste oder Synchronisationsprobleme bei vereinzelt höherem Arbeitsaufkommen durch Kundensonderwünsche in einzelnen Stationen lassen sich so umgehen. Der Produktionsablauf wird vollkommen flexibel. Die starre Verkettung zwischen einzelnen Prozessschritten entfällt.

Roboter als Leiharbeiter

Kapazitätsschwankungen müssen Sie in Ihrer Produktion durch gute Planung, aber auch durch Vorhalten von Überkapazitäten ausgleichen. Im Bereich der menschlichen Arbeit sind Leiharbeiter ein mögliches Mittel, um den Ressourcenbedarf anzupassen. Bislang blieb die maschinelle Kapazität jedoch fix. Erste Roboter-Mietkonzepte ermöglichen zukünftig auch eine Anpassung der maschinellen Kapazität am Bedarf der Produktion. Mobile Knickarmroboter beispielsweise können zeitweise gemietet werden. Der Robotertyp ist standardisiert, sodass eine leichte Einführung in den Prozess immer wieder stattfinden kann. Sie können in einem flexiblen Fertigungsprozess durch zusätzliche Roboter zeitweise neue Bearbeitungsstationen einrichten. Besteht der Bedarf nicht mehr, geben Sie den Roboter einfach zurück. Preislich orientiert sich das Modell kurioserweise am Mindestlohn für Menschen.

Roboter als Kollege

Roboter sind stark und wiederholgenau. Menschen arbeiten flexibel und intelligent. Gemeinsam können die Stärken verbunden werden und zu einer Entlastung des Menschen führen. Sollen beispielsweise knifflige Montagearbeiten durchgeführt werden, kann der Roboter das Werkstück genauso positionieren, dass Ihr Mitarbeiter es ungehindert und bequem bearbeiten kann. Ergonomie und ermüdungsfreies Arbeiten stehen im Fokus. Damit ist es wichtig, dass der Roboter den Menschen und seinen Bewegungsablauf kennt und erkennt. So kann ein ganz intuitives gemeinsames Arbeiten gesichert werden.

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