Kunststoffe sind in vielen Branchen derzeit gefragter Rohstoff. Gleichzeitig muss sich die Kunststoffindustrie großen Herausforderungen stellen: Um bei gleichbleibend guter Qualität im internationalen Umfeld konkurrenzfähig zu bleiben, sind neue und kreative Lösungen gefragt.
Höhere Energiepreise und der eingeschränkte Zugang zu Rohstoffen erfordern zudem mehr Produktivität und Effizienz. Ein erfolgsversprechender Ansatz dabei: noch stärkere Automatisierung. Automatisierungsspezialist KUKA präsentiert auf der K 2019 verschiedene Antworten, um auf diese Herausforderungen zu reagieren. Besucher können sich in Halle 12, Stand B35 ein Bild über neue Roboter, intelligente Automatisierungskonzepte, Roboterzellen sowie zur Entwicklung der Industrie 4.0 machen. Das Motto des Messeauftritts: „industrial intelligence in automation_products and expertise for the plastics industry”.
KUKA setzt mit Optimierung der KR QUANTEC Serie Maßstäbe
Seit 2010 hat KUKA fast 100.000 Roboter vom Typ KR QUANTEC ausgeliefert. Damit ist die Serie die am meisten verkaufte KUKA Produktfamilie. 2019 hat KUKA die nächste Generation des Erfolgsmodells auf den Markt gebracht. Mit den vorgenommenen Optimierungen setzt der neue KR QUANTEC Maßstäbe in Qualität, Zuverlässigkeit, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit. Ob Be- und Entladen, Kleben, Lasern oder Bearbeiten – der Allrounder ist die Best-in-Class-Lösung und in nahezu allen Bereichen einsatzfähig.
Das Portfolio wurde optimiert und auf eine modulare Bauweise umgestellt, was die Lieferzeiten deutlich verkürzt. Die Standardvarianten des KR QUANTEC sind mit einer Traglast von 120 kg bis 300 kg und einer Reichweite von 2.700 mm bis 3.900 mm verfügbar. Zudem überzeugt der KR QUANTEC durch maximale Flexibilität in Bezug auf Leistung, Genauigkeit, Vielfalt der möglichen Robotervarianten und Umgebungsbedingungen. So ist beispielsweise die Traglasthochrüstung auch noch im Feld möglich. Außerdem verfügt der neue KR QUANTEC als weltweit erster Industrieroboter über digitale Plug-in Motion Modes. Diese Software-Add-ons optimieren die Bewegungen des Roboters, indem zum Beispiel die Bahngenauigkeit gesteigert oder die Geschwindigkeit angepasst wird. Damit wird nunmehr softwarebasiert die Taktzeit verbessert und die ideale Prozessqualität gewährleistet.
Dank der niedrigen Betriebskosten ist der neue KR QUANTEC eine besonders wirtschaftliche Investition. Die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) wurde auf 400.000 Stunden gesteigert. Darüber hinaus verringern eine reduzierte Anzahl an Ersatzteilen, der minimierte Wartungsaufwand, der geringe Schulungsbedarf sowie die signifikanten Energieeinsparungen die Total Cost of Ownership (TCO).
Montageapplikation für nachhaltiges Messebesteck
Studenten der Hochschule Reutlingen haben im Rahmen eines Projekts mit dem Namen „3-2-eat“ ein robustes und nachhaltiges Essbesteck entwickelt. Es handelt sich um Messer und „Göffel“ – eine Kombination aus Gabel und Löffel, welche aus Hochleistungskunststoff gefertigt werden und sich durch Multifunktionalität, Innovation und Nachhaltigkeit auszeichnen. Gefertigt wird das Besteck in einer Spritzgussmaschine. Die einzelnen Bauteile des Bestecks werden von einem KUKA Roboter aus der KR AGILUS Baureihe zusammengebaut. Dafür kommt das KUKA Steuerungspaket ready2_pilot zum Einsatz. Bei ready2_pilot handelt es sich um ein bereits abgestimmtes Applikationspaket, das schnell am Roboter montiert und ohne aufwendiges Programmieren direkt einsatzbereit ist. Die Bewegungen des Roboters werden durch manuelles Führen des Roboters eingeteacht. Damit wird die Erstinbetriebnahme deutlich vereinfacht.
Um die Schraubprozesse zuverlässig durchführen zu können, ist der KR AGILUS mit einem 3D-gedruckten Greifersystem ausgestattet. Der kompakte Sechs-Achs-Roboter ist in der Roboterzelle flexobot von robomotion integriert, einem auf Automatisierungstechnik spezialisierten Unternehmen. Bei diesem flexobot handelt es sich um eine flexible und mobile Roboterzelle. Diese kann schnell für verschiedene Anwendungen umgerüstet werden. Die Möglichkeiten reichen vom Einlegen, der Entnahme bis hin zur Montage komplexer Baugruppen. Der flexobot ist insbesondere für die Vollendung von Fertigungsprozessen geeignet.
Roboterzelle „flexobot“ vollendet Fertigungsprozesse
Der Name ist Programm: Die Roboterzelle flexobot des baden-württembergischen Unternehmens robomotion ist auf maximale Flexibilität ausgerichtet. Im Mittelpunkt der Zelle steht ein KUKA Roboter vom Typ KR10 R900-2. Der kompakte Roboter aus der KR AGILUS Baureihe verfügt über eine Reichweite von rund 900 Millimetern und einer Tragkraft von fünf Kilogramm. Die Zelle spielt ihre Stärken insbesondere bei kleineren und mittleren Produktionsmengen und sich häufig wechselnden Produkten aus. Ob Pick & Place Tätigkeiten, Montage- oder Einlegeaufgaben, die Zelle flexobot kann einfach und schnell für verschiedene Aufgaben gerüstet werden. Die Zelle ist aufgrund der hohen Flexibilität auch für kleine und mittlere Unternehmen attraktiv, da lange Stillstandzeiten vermieden werden können. Möglich wird dies durch die Einschübe, die wie die Werkzeuge einer Spritzgussmaschine getauscht werden können, und als Basis für die Applikationen der Roboterzelle dienen.
Die Roboterzelle ist ideal für die Zusammenarbeit mit Spritzguss- und Werkzeugmaschinen geeignet. Die Roboterzelle kann sowohl die Bauteile aus den Maschinen entnehmen als auch Aufgaben der Spritzguss- und Werkzeugmaschinen abnehmen. Dadurch können diese noch effizienter betrieben werden, da die Zelle effizient Fertigungsprozesse abschließt. Der flexobot ist mit dafür nötigen Komponenten wie Greifersystemen, Schnellwechselsystem und Handbedienbox zur Bedienung des flexobots an der Spritzgussmaschine, einem Verpackungskarussell zur Speicherung von größeren Mengen Fertigbauteilen sowie unterschiedlichen Aus- und Einschleusungen wie Förderband, Rüsselrutsche oder Vibrationswendelförderer ausgestattet. Die Kommunikation zwischen Maschine und flexobot erfolgt bei der Spritzgussmaschinen etwa über standardisierte Euromap-Schnittstellen. Ein weiteres Plus der Zelle ist deren Mobilität. Über ein Luftkissensystem kann der flexobot kinderleicht bei engen Platzverhältnissen per Hand positioniert werden. Alternativ lässt sich der flexobot mit einem Hubwagen oder mit einem Hallenkran bewegen.
KUKA Roboter automatisiert Bearbeitungsprozess an einer Digitaldruckmaschine
Beim Digitaldruck wird das Druckbild direkt aus einer Datei von einem Computer in eine Digitaldruckmaschine übertragen. Die Vorteile dabei sind geringe Rüstzeiten, Verzicht auf Vorlagenerstellung, Vermeiden von Übernahmefehlern und die Anbindung an Workflowlösungen und die effiziente Auftragssteuerung. Zur Steigerung der Effizienz automatisiert ein KUKA Roboter den Be- und Entladeprozess einer Digitaldruckmaschine in einer vollautomatisierten Roboterzelle. Eine solche Zelle zeigt die Firma DP Solutions auf dem KUKA Messestand, in der wiederverwendbare Messer aus Hochleistungskunststoff bedruckt werden. Die Messer werden als Give-Away an Standbesucher verteilt. Auf einer Fläche von 45 x 12 mm kann das Messer, je nach Wunsch, mit verschiedenen Designs bedruckt werden. Dazu entnimmt der KUKA Roboter vom Typ KR CYBERTECH nano KR 10 R1420 aus einem Spender die zugeführten Messer. Anschließend legt er es innerhalb der Druckgutaufnahme in der Druckzelle ab. Das Drucksystem vom Typ Mimaki UJF-7151plus ist in der Lage, bis zu sechs Messer im Showcase zur K 2019 gleichzeitig zu bedrucken – jeweils mit individuellen Motiven. Das ermöglicht eine intelligente Produktion ab Losgröße 1. Darüber hinaus ist die Zelle enorm flexibel, was das zu bedruckende Bauteil betrifft. Egal ob Kunststoffe, beschichtete Materialien, Edelstahl, Glas, der Digitaldruck erfolgt immer in höchster Qualität. Als Motive können individuelle Bilder, frei wählbare Texte und Illustrationen dienen. Nach der Bedruckung werden die Messer wieder vom Roboter entnommen und über ein Transportband ausgeschleust. Anschließend greift der KUKA Roboter neue Messer aus dem Spender und legt diese in der Druckgutaufnahme exakt positioniert ab. Die roboterbasierte vollautomatische Druckzelle spielt ihre Stärken vor allem bei schnell wechselnden Materialflüssen aus. Dafür sorgt, neben der Flexibilität des Werkstoffes, auch die Handhabbarkeit verschiedener Bauteile durch den Roboter. Mit einem pneumatischen Greifer greift er verschiedene Formen sicher und präzise. Somit ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Roboter und Digitaldruckzelle die mannlose Fertigung.
„Robotic Extrusion“: KUKA ermöglicht einen flexiblen Prozess durch Roboterlösungen
Bei der „Robotic Extrusion“ wird geschmolzenes Kunststoffgranulat durch eine formgebende Extrusionsdüse gedrückt, die von einem Roboter über ein Bauteil bewegt wird. Aufgrund der Kombination aus Roboterbewegung und Fließgeschwindigkeit des thermoplastischen Elastomers (TPE) wird gleichzeitig das Profil erzeugt und die Anbindung an das Bauteil durchgeführt. Dieses Verfahren erzeugt eine funktionale Dichtung, die nach dem Abkühlen direkt verpackt werden kann. Ein Aushärten oder Vernetzen ist bei TPE nicht erforderlich.
Bei der „Robotic Extrusion“ kommt ein KUKA Roboter vom Typ KR 120 R2700 extra HA zum Einsatz. An diesem ist die Extrusionsdüse befestigt, die über einen beheizten, druckstabilen Schlauch mit dem Extruder verbunden ist. Im Extruder wird das TPE plastifiziert, bevor es durch den Schlauch zur Düse gefördert wird. Der Roboter fährt mit der Düse am Bauteil entlang und extrudiert dabei das Profil auf der vorgesehenen Stelle. Das Bauteil ist auf einem drehbaren KUKA Positionierer vom Typ KP1 MB2000 aufgespannt. Der Roboter wird über die KUKA Steuerung KRC ROBOTstar bedient; der Extruder ist mit einer Siemens-Steuerung ausgestattet.
Durch die Automatisierung der Extrusion werden die Kosten reduziert und die Effizienz gesteigert, da mehrere Arbeitsschritte gleichzeitig erledigt werden. Neben der Vorbehandlung des Bauteils entfallen die Wartezeit beim Aushärten sowie die Montage der Profile. Aufgrund der Präzision des Roboters reduziert sich zudem der Materialbedarf. Durch die hohe Beweglichkeit des 6-Achs-Roboters aus der KR QUANTEC Baureihe wird eine hohe Prozessflexibilität auch bei großen Bauteilen erreicht. Einsatzbereiche für die „Robotic Extrusion“ sind insbesondere bei Automobilherstellern und -zulieferern, beispielsweise bei der Produktion von Lüftergehäusen, Wasserkästen, Türmodulen und -verkleidungen sowie Windschutzscheiben.
Mit dem KUKA Laser-Roboter Kunststoffe präzise schneiden und perforieren
Das CO₂ Laser Cutting von KUKA ermöglicht das automatisierte 3D-Schneiden und
-Perforieren von Bauteilen aus diversen Kunststoffen. Dazu ist der KUKA Roboter vom Typ KR6 R2300 laser CO₂ mit einem CO₂-Laser ausgestattet. Das Besondere daran: Der Laserstrahl wird via Kupferspiegel durch den Arm des Roboters geführt, so dass er exakt mittig in der Spitze austritt. Durch diese integrierte Strahlführung kann die Dynamik und 3D-Fähigkeit des Roboters ideal genutzt werden. Zudem ist die Handachse sehr schlank ausgeführt, was eine optimale Zugänglichkeit ermöglicht.
Das CO₂ Laser Cutting schneidet und perforiert neben verschiedenen Kunststoffen auch Materialien wie Holz, Leder oder Baumwolle sowie Kombinationen daraus. Der Laser bearbeitet je nach Laserleistung Werkstücke mit einer Dicke von 0,2 mm bis 5 mm. Die Bauteilgrößen variieren dabei von wenigen Zentimetern bis hin zu einigen Metern. Der Laser-Roboter lässt sich insbesondere bei Automobilherstellern und -zulieferern, in der Konsumgüterindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt einsetzen. So kann das CO₂ Laser Cutting beispielsweise Säulenverkleidungen, Autodachabdeckungen, Cockpit-Paneele, Teile für den Motorraum und Armlehnen schneiden bzw. Airbag-Abdeckungen perforieren.
Die Vorteile des robotergeführten Laser Cuttings liegen in den sauberen Schnittkanten, der hohen Prozessgeschwindigkeit und der optimalen Materialausnutzung. Die CO₂-Laserquelle, die integrierte Strahlführung und die bewährte Schneidoptik gewährleisten eine gleichbleibend hohe Prozessqualität. Zudem sind die Verformung des Bauteils und der Verschleiß des Schneid-Werkzeugs ausgeschlossen. Über die standardmäßig verbaute Lens-Control-Unit (LCU) findet eine permanente Online-Überwachung der Fokussierlinse statt, was eine Zerstörung der Linse ausschließt bzw. ein frühzeitiges Einleiten von Wartungsmaßnahmen ermöglicht. Als Turnkey-Lösung ist das CO₂ Laser Cutting mit der notwendigen Peripherie ausgestattet und sofort einsatzbereit.
Easy-to-program-Roboterprogrammierung erleben
Roboter zu programmieren ist nicht so kompliziert, wie häufig angenommen wird. Das demonstriert Automatisierungsspezialist KUKA auf seinem K-Messestand in Halle 12, Stand B35. Dort wird gezeigt, wie die Verbindung von intuitiver Bedienung und Industrietauglichkeit schon heute aussehen kann. Mit KUKA.IconProg erhalten gerade kleine und mittelständische Unternehmen, die bisher noch über wenig Know-how in der Roboterprogrammierung verfügen, eine intuitiv bedienbare Alternative zur klassischen Programmiersprache KRL. Aus einer Bibliothek mit mehr als 600 praxiserprobten Funktionen wählt der Anlagenbediener die passenden Bausteine aus und fügt sie in einem grafischen Ablaufdiagramm zu einem Programm zusammen. So lassen sich in kürzester Zeit selbst komplexe Aufgabenstellungen lösen und der Prozess kann in Produktion gehen.
KUKA Mobile Plattform 1500 für die flexible Produktion
Kürzere Reaktionszeiten und eine höhere Flexibilität: Das sind Anforderung an die Fertigung von heute und morgen. Die omnidirektionale KUKA Mobile Plattform KMP 1500 ist eine Antwort darauf. Die autonome Plattform kann Roboter und Maschinen perfekt getimet mit Material versorgen und so das Logistik-System nahezu jeder Produktion optimieren. Dank KUKA omniMove Antriebstechnik bewegt sich die KMP 1500 aus dem Stand in alle Richtungen. Diese ausgeklügelte Radtechnologie erlaubt es der Plattform, sich auch in engsten Räumen auf bis zu +/- 5 mm genau zu positionieren. Daraus ergeben sich platzsparende und höchst präzise Automatisierungsanwendungen. Die Plattform bewegt Bauteile mit einem Gewicht von bis zu 1.500 kg autonom, also ohne Bodenmarkierungen, sicher zum Arbeitsplatz. Möglich machen das leistungsfähige Sensoren, die gleichzeitig Kollisionen mit Menschen oder Gegenständen vermeiden.
Neue Visual Components Lösung für die digitalisierte Produktion
Die neue Visual Components 3D-Simulationsplattform wurde insbesondere für Nutzer entwickelt, die für das Design, die Optimierung und die Inbetriebnahme neuer und bestehender Produktionslösungen verantwortlich sind. Bei der Software handelt es sich um ein leistungsstarkes und dennoch einfach zu bedienendes Produkt mit Anwendungen wie Layoutplanung, Produktionsoptimierung, Digital Twin und virtuelle Inbetriebnahme, Offline-Programmierung sowie Virtual Reality.
Mit Komponenten aus dem öffentlichen eCatalog, die allen Anwendern kostenlos zur Verfügung stehen, können Produktionslayouts schnell konfiguriert werden. Diese Komponentenbibliothek enthält mehr als 2.300 intelligente Komponenten, darunter Förderbänder, Maschinen, Bediener und andere virtuelle Modelle, die alle in der Software simuliert werden können. Dazu gehören auch verschiedene Robotermodelle. Die Modellierung neuer Komponenten erfolgt einfach durch den Import der CAD-Dateien direkt in die Software. Das fortschrittliche Rendering der Plattform erzeugt atemberaubende Grafiken, die es den Benutzern ermöglichen, Inhalte in Marketingqualität mit technischer Genauigkeit direkt aus der Software zu exportieren. Benutzer können ihre Layouts und Simulationen schnell und einfach in eine Vielzahl von Formaten exportieren, darunter 4K-Videos, 3D-PDFs und 2D-Zeichnungen. Mit Visual Components Experience können Benutzer ihre Simulationen auch unterwegs mit mobilen Anwendungen teilen oder ihre Kunden über Virtual-Reality-Anwendung auf eine virtuelle Werksführung mitnehmen.
