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Experten: Roboterschweißen lohnt auch bei kleinen Losgrößen

Expertengespräch: Berufsbild des Schweißers wird mit Robotik aufgewertet
Roboterschweißen lohnt auch bei kleinen Losgrößen

Wie das Roboterschweißen auch bei kleinen Losgrößen interessant wird und was das für die Fachkräfte bedeutet, diskutieren Experten von Kawasaki Robotics, Cenit, Kemppi und Fraunhofer IPA .

Für das Schweißen mit dem Roboter gibt es laut Lars Flügge, Segment Driver Welding bei Kawasaki Robotics, gute Gründe: „Hauptvorteile sind die gleichbleibende Qualität und Produktionsrate. Ein weiterer Vorteil ist die Nachverfolgbarkeit von Produktionsdaten.“ Dennoch zögern gerade Mittelständler und Produktionsbetriebe mit kleinen Losgrößen zu automatisieren, denn der Einsatz von Robotern ist in vielen Köpfen noch mit erheblichem Implementierungs- und Programmieraufwand verbunden – und gilt damit als primär für die Massenproduktion geeignet.

„Die Roboter-Programmierung wird allerdings kontinuierlich weiterentwickelt und vereinfacht, sodass man mittlerweile mit Programmbausteinen, geschickten Algorithmen oder Verfahren des maschinellen Lernens Teilprogramme automatisch oder teilautomatsch generieren kann. Das vereinfacht die Programmierung und reduziert den Zeitaufwand erheblich“, so das Argument von Johannes Stoll, Gruppenleiter Roboterprozesse und Kinematiken am Fraunhofer IPA.

Umdenken findet statt

Ulrich Höpfel, Business Area Manager Automated Welding beim Schweißtechnikausrüster Kemppi, beobachtet daher, dass bei den Anwendern ein Umdenken stattgefunden hat. „Denn durch die Nahtführsysteme, Offlineprogrammierung und Lichtbogennahtverfolgung wird das automatisierte Schweißen für den Anwender leichter gemacht.“ Zudem würden die Bedieneroberflächen immer mehr angepasst oder mit anderen Industrieanlagen synchronisiert, ergänzt Ulrich Höpfel. „Alles wird durch Symbole international verständlicher und man verwendet einheitliche Plattformen.“ Ein weiterer wichtiger Punkt ist aus seiner Sicht auch, dass Anwender alles aus einer Hand haben und nicht verschiedene Systeme bedienen möchten.

Bei Kawasaki erkennt man den Wunsch der Anwender nach Vereinfachung, ergänzt Lars Flügge: „Neben unseren Robotern haben wir auch unser Portfolio um vorkonfigurierte Sets erweitert, die beim Kunden direkt in die Applikationen verbaut werden können. Dazu gehören z.B. Positionierer, Verfahrschienen, Schweißgeräte und einfache Software.“ Des Weiteren habe man vereinfachte Systeme entwickelt, die der Kunde anschließen und intuitiv programmieren könne – ganz ohne Robotervorkenntnisse zu haben: „Ein Beispiel dafür ist unsere K-Arc Kompakt-Schweißzelle.“

Eine Plattform für alles

Zudem hat Kawasaki Robotics gemeinsam mit Cenit das Offline Programmierungs- und 3D-Simulationstool K-Virtual entwickelt. „Die Anwender haben den Wunsch nach einer Plattform, über die man alles bedienen kann. Aber: Die Herausforderung besteht darin, eine einfache Bedienung mit komplexen Robotersteuerungen und externer Peripherie in Einklang zu bringen“, erläutert Leo Bartevyan, IT Systems Engineer bei der Digital Factory Solutions der Cenit AG.

„K-Virtual wird diesem Anspruch gerecht: die Plattform automatisiert den Schweißprozess mit allen Parametern und Rezepten und ist darüber hinaus in der Lage, Vorrichtungen, Maschinensteuerungen und SPS in ein Gesamtkonzept einzubinden. So stehen alle relevanten Informationen auf einer zentralen Ebene zur Verfügung.“

Aus Sicht von Leo Bartevyan setzt sich die CAD-basierte Offline-Programmierung in der Robotik immer weiter durch. Der digitale Zwilling der Anlage, wie er bei Offline-Programmier-Tools wie K-Virtual oder Fastsuite im Fokus steht, sei ein wichtiger Baustein, um die Programmierung und Einrichtung von Roboteranlagen intuitiv zu gestalten.

Anlagenzwilling bietet Mehrwert

Ein Anlagenzwilling biete von Anfang an und auch während der Projektierung einen entscheidenden Mehrwert, so Leo Bartevyan: „Bereits während der Konstruktionsphase steuert er Synergien bei: Ob bei der Auslegung der Automatisierungselemente, bei Erreichbarkeits- und Taktzeitanalysen, bei Störkontur- und Kollisionsbetrachtungen oder bei Singularitäten und Sicherheitsräumen.“ Seine Erfahrung zeige, „dass es mittels Computerunterstützung schon bei einem einzigen Bauteil wirtschaftlich sein kann, automatisiert zu schweißen.“

Bei der Fertigung von Land-, Forst- und Baumanschienen, werde immer mehr Wert auf qualitativ hochwertige Schweißnähte und deren Reproduzierbarkeit gelegt. Bei den dort vorherrschenden kleinen Losgrößen könne die Offline-Programmierung gleich mehrfach punkten. „Man testet verschiedene Einstellungen im virtuellen Raum und sieht auf einen Blick, ob man alle Positionen erreicht. Die Vorrichtungen können im Vorfeld angepasst werden und nicht erst am realen Bauteil auf der Anlage. In Summe reduziert man die Nebenzeit in der Schweißanlage so auf ein absolutes Minimum.“

Eine Antwort auf den Fachkräftemangel

Neben dem Einspannen und Entnehmen wird die Prozessdauer an der realen Anlage nur noch durch die reine Schweißzeit definiert. Und selbst die kann man durch eine geschickte Vorauswahl und Analyse der Schweißparameter noch weiter reduzieren, indem man Geschwindigkeiten, Material- und Wärmeeinträge sowie Schweißnahtabfolgen optimiert. „Man spart also nicht nur Betriebszeit, sondern auch Energie und Material“, so Leo Bartevyan.

Für Johannes Stoll vom Fraunhofer IPA ist die zunehmende Automatisierung und Digitalisierung auch eine Antwort auf den steigenden Fachkräftemangel: „Der demographische Wandel schlägt sich letztlich klar in einem Fachkräftemangel nieder. Roboter bieten die Chance, dem Fachkräftemangel mit Automatisierung zu begegnen und so Produktionskapazitäten halten oder gar erhöhen zu können.“ Da zertifizierte Schweißer eine gute Bezahlung erhalten, amortisieren sich Automatisierungslösungen in der Schweißtechnik oft schnell, ist Johannes Stoll überzeugt.

Aber was sagen die Schweißfachkräfte dazu, wenn Robotik, Automation und Digitalisierung in mittelständischen Fertigungen vermehrt Einzug halten? Ulrich Höpfel sieht durchaus Vorteile: „Das Berufsbild des Schweißers wird dadurch aufgewertet und attraktiver gemacht, zumal der Schweißer den Dämpfen oder den thermischen Belastungen nicht mehr ausgesetzt ist.“ Kurzum: Der Arbeitsplatz werde viel angenehmer.

Die Schweißfachkraft ganz wegzurationalisieren, sei jedenfalls nicht das Ziel. „Ohne die Fachkompetenz des Schweißers geht gar nichts.“ Schließlich gebe es verschiedene Aspekte, die ein Roboter nicht umsetzten könne. „Umso wichtiger ist es, dass derjenige, der den Roboter programmiert, diese Kenntnisse besitzt.“ Zum Beispiel seien das der Blick fürs Schweißbad und den richtigen Abstand vom Schweißbrenner zum Werkstück oder die flexible Reaktion auf Bauteileveränderungen.

Schweißer werden gebraucht

Der klassische Schweißer werde aufgrund seines Erfahrungsschatzes daher noch lange gebraucht, bestätigt Johannes Stoll: „Aber er wird zumindest gelegentlich anstelle des Schweißbrenners öfter mal den Roboter führen.“ Für die Fachkräfte bedeute dies, dass nicht nur das Einstellen der Schweißparameter gefordert sei, sondern auch das Programmieren von Robotern künftig zu ihren Aufgaben gehöre.

Wichtig ist daher, die Angst vor der Automatisierung zu nehmen, betont Lars Flügge: „Jeder arbeitet heute schließlich mit einem Smartphone und diese Technologie ist genauso komplex wie die eines Roboters. Aber davor hat heute keiner mehr Angst.“ Auch Ulrich Höpfel sieht hier durchaus positive Entwicklungen: „Die junge Generation steht der Digitalisierung und Automatisierung ohnehin offen gegenüber. Und auch die Akzeptanz bei den älteren Arbeitnehmern wird zunehmend größer.“

Für Johannes Stoll ist die Robotik daher ein guter Weg, um junge Mitarbeiter zu begeistern: „Neue Auszubildende lassen sich leichter gewinnen, wenn man klar kommunizieren kann, dass sie zwar das Schweißen erlernen müssen, dass es aber das mittelfristige Ziel ist, sie auch als Roboterprogrammierer einzusetzen.“ So eine Aussicht sei eine tolle Perspektive. „Mich selbst jedenfalls begeistert es immer wieder aufs Neue, wenn wir mit unserem Robotersystem gelungene Schweißnähte produzieren.“

Cenit AG

www.cenit.com

Kawasaki Robotics GmbH

www.kawasakirobotics.de

Kemppi GmbH

www.kemppi.com

Fraunhofer IPA

www.ipa.fraunhofer.de


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