Passgenaue Innovationen für anspruchsvolle Montageaufgaben

Die IPA-Software »pitasc« ermöglicht feinfühlige, automatisierte Montageprozesse für Roboter aller Hersteller. (Quelle: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez)

Mit »drag&bot« können Roboterprogramme auf einfache und intuitive Art erstellt werden. (Quelle: ARENA2036, Foto: Rainer Bez)

Der intelligente Werkstückträger »IPA.smartWT« erfasst qualitätsrelevante Logistikund Prozessdaten und übermittelt sie drahtlos nach außen. (Quelle: Fraunhofer IPA)

Intelligente Werkzeuge können den Werker bei der Montage von Klein- und Kleinstteilen aktiv unterstützen. (Quelle: Fraunhofer IPA)

Ob vollautomatisiert mit intelligent programmierten Robotern und Tools, kooperativ mit Mensch und Roboter im Team oder ausschließlich manuell bei Montageaufgaben mit hoher Präzision und kleinen Stückzahlen: Das Fraunhofer IPA zeigt auf der diesjährigen internationalen Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung Motek vom 10. bis 13. Oktober in Stuttgart Technologien, mit denen Unternehmen ihre Montageaufgaben optimal ausführen können. Die Experten präsentieren ihre Innovationen am IPA-Hauptstand und an weiteren Messeständen.

Sowohl bei der automatisierten als auch bei der manuellen Durchführung von Montageaufgaben sind viele Anforderungen zu berücksichtigen, denn die Fügeprozesse  selbst wie auch die Werkstücke sind vielfältig. Deshalb sind aufgaben- und produktspezifische Lösungen erforderlich. Das Fraunhofer IPA zeigt auf der Motek innovative Technologien und Anwendungen, die Unternehmen auch bei diesen hohen Anforderungen einen qualitativen und wirtschaftlichen Mehrwert für ihre Montageaufgabe bieten – ganz gleich, welcher Automatisierungsgrad sinnvoll umsetzbar ist oder ob ein Werker die Aufgabe manuell ausführt und dabei aktiv und ergonomisch unterstützt wird.

Intelligente Robotiklösungen

Zu den Lösungen für eine vollautomatisierte Montage zählt die neue Software »pitasc«. Sie ermöglicht es erstmals, kraftgeregelte, bisher manuell ausgeführte Prozesse wirtschaftlich sinnvoll zu automatisieren. Beispielanwendungen sind das Montieren von Schaltschränken, das sensitive Einführen von Autotürgriffen oder Schraubprozesse. Die Software ist innovativ, weil die einmal modellierte Aufgabe auf neue Werkstückvarianten, andere Robotertypen und auf Roboter anderer Hersteller übertragbar ist. Zudem ist sie ähnlich einem Baukastensystem strukturiert: Sie enthält eine Vielzahl fertig einsetzbarer und wiederverwendbarer Programmbausteine, die Systemintegratoren bei der Einrichtung eines Robotersystems je nach Aufgabe individuell zusammenstellen und direkt einsetzen können. So erhalten Unternehmen eine wandlungsfähige, effiziente und rentable Automatisierungslösung.

Außerdem zeigen die Experten auf der Motek, wie Roboterprogramme mit der Software »drag&bot« auf neue Art schnell und intuitiv mit einer graphischen Bedienoberfläche erstellt werden können. Ziel dieses effizienten Ansatzes ist es, Programmieraufwände erheblich zu vereinfachen und Robotikanwendungen insbesondere für Unternehmen mit kleinen und mittleren Produktionsgrößen interessant zu machen. Diese Unternehmen müssen sehr flexibel agieren und Programme oft anpassen, was bisher sehr aufwendig ist. Dies verbessert sich mit der neuen IPA-Software: Mit ihr wird der Programmablauf durch das Auswählen und Zusammenstellen einzelner, bereits vorhandener Programmbausteine definiert. Der Vorteil: Diese Bausteine sind unabhängig vom Roboterhersteller nutzbar, wiederverwendbar und sie verbergen die Komplexität des Roboterprogramms vor dem Anwender. Bedien- und Eingabehilfen unterstützen den Nutzer, aufgabenspezifische Parameter einzugeben.

Prozessanforderungen überwachen und einhalten

Für viele Montageaufgaben ist es wichtig, dass bestimmte Prozessparameter präzise eingehalten werden. So kann beim Fügen beispielsweise die Temperatur eines Werkstücks entscheidend sein, weil es bei hoher Gradzahl zu groß ist und nicht montiert werden kann. Der »IPA.smartWT«, der intelligente Werkstückträger mit integrierten Sensoren, ermöglicht die kontinuierliche Überwachung des Werkstückzustands: Mittels einer eingebauten miniaturisierten Signalverarbeitungseinheit mit drahtloser Kommunikationsschnittstelle kann er qualitätsrelevante Logistik- und Prozessdaten zentral bereitstellen oder in Industrie-4.0-Szenarien auch in die Cloud übermitteln. Der Nutzer hat stets die aktuellen Daten parat und kann bei Bedarf eingreifen. So können die Qualität und der Durchsatz der Produktion gesteigert werden.

Auch die Sauberkeit ist ein Kriterium für präzise Montageprozesse. Sie wird aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von Produkten bei gleichzeitig steigenden Qualitätsanforderungen immer wichtiger, sodass die Produktionsumgebung bestimmten Reinheitsanforderungen entsprechen muss. Das Fraunhofer IPA informiert interessierte Unternehmen auf der Motek deshalb über seine Dienstleistungen, die es seit vielen Jahren erfolgreich auf diesem Gebiet anbietet. Die Experten beraten bei allen Fragen zur Reinheit, zertifizieren Anlagen, Geräte und Verbrauchsmaterialien im reinsten Reinraum der Welt, identifizieren Verbesserungsmöglichkeiten, dokumentieren die Ergebnisse in Prüfberichten und vergeben das Zertifikat »Tested Device®«.

Aktive Unterstützung für Werker in der Mikromontage

Trotz der hohen Anforderungen in der Montage lassen sich zwar viele Prozesse zumindest teilautomatisieren. Gleichwohl gibt es besonders in der Mikromontage Aufgaben, die aufgrund der typischerweise geringen Stückzahlen oder der kleinen Dimensionen der Werkstücke nicht maschinell lösbar sind. Dazu gehört beispielsweise die Zahnradmontage bei der Uhrenherstellung. Für diese Aufgaben präsentiert das Fraunhofer IPA auf der Motek das »IPA.PreciTool«, Werkzeuge, die die Tätigkeiten des Werkers aktiv unterstützen und ihn so körperlich entlasten. Außerdem verbessern sich die Produktqualität und Präzision und es gibt weniger Ausschuss. Die Entlastung beginnt mit der aktiven Teilebereitstellung: So muss der Werker die Werkstücke nicht mehr aus einer ungeordnet vorliegenden Masse an Kleinstteilen heraussuchen, sondern er kann sie aus einem unterstützend wirkenden Werkstückträger oder Magazin einzeln entnehmen. Für das Montieren selbst gibt es die aktive Montagehilfe. Dies ist ein personalisiertes Hilfsmittel, das die Hand des Werkers stabilisiert und ihm beim hochpräzisen Positionieren und Führen des Werkzeugs hilft. Unterstützt werden kann dieser Vorgang zudem durch eine im Arbeitstisch integrierte Positioniereinheit, mit der das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses relativ zum Werkzeug bewegt wird. Dies ermöglicht dem Werker, das Werkzeug ruhig zu halten und noch genauer zu arbeiten, als wenn er selbst das Werkzeug zum Werkstück führen müsste. Unternehmen können sich zum Thema Mikromontage wie auch zu allen übrigen Themen, Entwicklungsarbeiten und Dienstleistungen des Fraunhofer IPA am Messestand informieren.