Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Minimierung von Restunsicherheiten bei der werkstattorientierten Werkzeugma-schinenautomatisierung durch flexible Roboterunterstützung (FlexARob²)

Verkürzte Produktlebenszyklen bzw. geringe Stückzahlen NC-gefertigter Teile erfordern eine häufige Anpassung von Bearbeitungsprozessen und damit ein hohes Maß an Flexibilität der verwendeten Ressourcen. Daher erfolgt die Maschinenbeschickung zurzeit weitestgehend manuell durch den Maschinenbediener. Weitreichende Entwicklungen in der Robotik haben jedoch dazu geführt, dass Roboter bspw. für Handhabungs- oder Schweißaufgaben in der Großserienfertigung Anwendung finden. Auch die Einführung von kollaborativen in der Produktion ist zu beobachten. Doch obwohl diese Entwicklung laut VDMA weiterhin stark ansteigen wird, bleibt festzustellen, dass KMU von den neuen Möglichkeiten derzeit nicht profitieren können. Gründe sind dabei insbesondere in der schwer zu automatisierende, variantenreiche Fertigung und fehlenden Erfahrungen/Kenntnisse im Bereich der Roboterintegration und -programmierung zu suchen. Im Projekt FlexARob wurde daher ein Konzept für eine mobile Roboter-Plattform erarbeitet, die über eine einheitliche Softwareschnittstelle programmiert werden kann. Im Folgevorhaben FlexARob2 soll nun hierauf aufbauend ein Ansatz entwickelt werden, mit dem die noch vorhandenen Restunsicherheiten bei der Werkzeugmaschinenautomatisierung beseitigt werden können, um beispielsweise Kollisionen zu vermeiden oder Referenzierungen des Roboters zum Anwendungsszenario durchführen zu können. Für die Erschließung der Technologie durch KMU ist dabei von entscheidender Bedeutung, dass die Inbetriebnahme eines Prozesses im Vergleich zu Großserienlösungen deutlich vereinfachen und intuitiver abläuft, sodass eine Bedienung ohne Expertenwissen möglich ist. Daher steht im Vorhaben folgende Hauptforschungsfrage im Vordergrund: Wie können die vorhandenen Restunsicherheiten bei der flexiblen Beschickung von WZM bei gleichzeitig schnellerer Inbetriebnahme und optimierter Prozesszeiten minimiert werden, um KMU eine abgesicherte ad-hoc-Automatisierung zu ermöglichen?

Ergebniszusammenfassung:

Im Projekt FlexARob wurde ein Konzept für eine mobile Roboter-Plattform erarbeitet, die über eine einheitliche

Softwareschnittstelle programmiert werden kann. Im Folgevorhaben FlexARob² wurde hierauf aufbauend ein Ansatz

entwickelt, mit dem die in FlexARob verbliebenen Restunsicherheiten bei der Werkzeugmaschinenautomatisierung beseitigt werden können, um beispielsweise Kollisionen zu vermeiden oder Referenzierungen des Roboters zum

Anwendungsszenario durchführen zu können. Das Ergebnis bilden eine erweiterte Roboter-Plattform und ein Konzept für eine Software-Umgebung, mit dem Be- und Entnahmen von Werkstücken in und aus einer Werkzeugmaschine automatisiert werden können.

Die prozesssichere Automatisierung von Be- und Entladevorgängen in der Kleinserienfertigung ist eine komplexe Aufgabe, die aufgrund mangelnder Kenntnisse in der Automatisierungstechnik weiter an Komplexität zunimmt. In diesem Zusammenhang zeigen die Ergebnisse des FlexARob²-Projekts, wie KMU das beschriebene Problem überwinden können. Temporäre Automatisierung reduziert die Arbeitskosten und kann auch in einem Hochlohnland wie Deutschland helfen, die Produktionskosten zu senken.

Ein weiterer negativer Trend in der Branche ist der Fachkräftemangel, der sich auch in Zukunft nicht verbessern wird. Eine prozesssichere Automatisierung kann Personal für komplexere Aufgaben - als das einfache Beladen von Maschinen - verfügbar machen. FlexARob² zielte daher auch darauf ab, Facharbeiter bei der komplexen Roboterprogrammierung zu unterstützen und den Inbetriebnahmeprozess zu beschleunigen. Der in diesem Zusammenhang entwickelte Automatisierungsansatz für manuelle Aufgaben kann dem Fachkräftemangel entgegenwirken und es KMU ermöglichen, Personalressourcen effektiver zu nutzen.