Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Modellgestützte Planungsassistenz zur Steigerung der Prozessgenauigkeit bei der roboterbasierten, spanenden Vorbearbeitung von Großbauteilen (HORuS²)

 

Modellgestützte Planungsassistenz zur Steigerung der Prozessgenauigkeit bei der

roboterbasierten, spanenden Vorbearbeitung von Großbauteilen (HORuS2)

Ziel des Projektes ist es, kleinen und mittelständischen Unternehmen den Zugang zu innovativen, alternativen Bearbeitungsmöglichkeiten mit Industrierobotern zu ermöglichen. Dazu gehören die Entwicklung neuer Methoden und Strategien zur Steigerung der Prozessfähigkeit.

An einem bereits vorhandenen prototypischen Demonstrator, der zusammen mit den Projektmitgliedern im Forschungsprojekt HORuS entwickelt wurde, werden die im Vorhaben entwickelten Ansätze zur Steigerung der Bearbeitungsgenauigkeit eines Industrieroboters umfangreich validiert und die Methoden und Werkzeuge aus den beschriebenen Arbeitspaketen applikations- und industrienah getestet. Die Projektergebnisse werden es den beteiligten Unternehmen und weit darüber hinaus ermöglichen, die gewonnenen Erkenntnisse praktisch umzusetzen.

Deutschlandweit ist der Anteil von KMU besonders hoch, wenn sich Unternehmen auf die Herstellung oder Verarbeitung von Komponenten spezialisiert haben, die in ihrem jeweiligen Markt ein Alleinstellungsmerkmal darstellen. Dazu zählen Gießereien, Lohnfertiger aus den Bereichen der Aluminium-, Guss- und Sonderwerkstoffbearbeitung wie CFK/GFK, Modellbauer, Schreiner- und Holzwerkstätten sowie Kunststoff verarbeitende Betriebe.

Das beantragte Vorhaben hat das Ziel KMU zu befähigen Beuteile mit Standard-Robotern und erst nachgelagert mit konventionellen Werkzeugmaschinen zu bearbeiten.

Dies führt zu einer höheren Geschwindigkeit, geringeren Kosten und einem reduzierten Flächenbedarf in der Halle.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsvorhaben wurde ein Ansatz entwickelt, um applikationsübergreifend die Prozessfähigkeit des Produktionsmittels „Roboter“ in der spanenden Bearbeitung zu steigern. Von entscheidender Bedeutung ist dabei die Bearbeitungsaufgabe und damit einhergehend das Fertigungsprogramm bzw. die Fertigungsbahnen, die der Roboter realisieren soll. Neben der Stabilitätsgrenze ist auch die Bahntreue abhängig von der Lage, der Orientierung und den eingestellten Technologieparametern sowie der kinematischen Eigenschaften des eingesetzten Roboters. Während erstere im Vorhaben HORuS behandelt wurde, stand zweitere im Fokus von HORuS²

Durch die Ergebnisse des Vorhabens können KMU befähigt werden, Werkstoffe wie Aluminium oder Grauguss mit Standard-Robotern und – falls höhere Maß- und Formtoleranzen gefordert sind – nachgelagert mit konventionellen Werkzeugmaschinen zu bearbeiten. Je nach Ausführung des Bearbeitungsprozesses weist die Verwendung eines Industrieroboters unterschiedlich ausgeprägte wirtschaftliche Vorteile auf. Wird der Roboter für vorbearbeitende Schrupp-Prozesse verwendet, schlägt sich dies in einer verkürzten Bearbeitungszeit auf der Werkzeugmaschine nieder, was die notwendige Maschinenzeit, Instandhaltungskosten und den Energiebedarf erheblich reduzieren. Des Weiteren wird zusätzlich eine geringere Hallenfläche für Produktionsanlagen benötigt. Insbesondere für geplante Modernisierungen in Form eines Umbaus bestehender Produktionsstätten kann nach der Konzeptidee auf gleicher Fläche flexibler und mehr produziert werden. Ist eine vollständige Substitution des bisherigen WZM-Prozesses aufgrund vollständiger Erreichbarkeit der Qualitätsanforderungen möglich (z. B. Entgraten, Polieren, etc.), so steigern sich die wirtschaftlichen Aspekte insbesondere bei den Anschaffungs- und Betriebskosten.