Automation

| von Prof. Dr. Werner Hoffmanns

Marktübersicht Handlingsysteme und Greiftechnik

Trendbericht Robotik: Komplexität der Systeme nimmt zu

Roboter ersetzen Handlinggeräte: Zunehmend bewegen sich die bisherigen einfachen Handhabungsgeräte in den Bereich der Roboter. Diese sind energieeffizienter und flexibler. Auch die Greifer verändern sich hin zu Systemen mit komplexen Funktionen, die zu Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen führen.

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(Bildquelle: Zapp2photo – Fotolia.com)

Im RTM-Prozess die Taktzeiten senken und die Qualität erhöhen

Der Forschungsdemonstrator des Drapiergreifsystems nimmt zweidimensionale textile Halbzeuge auf und verformt sie während des Transports zum Infiltrationswerkzeug dreidimensional. (Bildquelle: WBK Karlsruhe)

Sensorik im Greifer

„Sensorik wird zunehmend in die Greifer integriert“ berichtet Engel und führt weiter aus, dass „sich so zum Beispiel das Gewicht der Bauteile direkt am Greifer während der Bewegung messen lässt. Gibt der Roboter die Teile für die Gewichtskontrolle aus der Hand und nimmt sie anschließend wieder auf, wäre das Zeit- und Energieverschwendung.“ Arburg führt dazu aus, dass „sich Funktionen dank moderner Ethernet-Feldbus-Systeme direkt am Greifer steuern und überwachen lassen. Dadurch werden neben der Entnahme zunehmend weitere Funktionen in die Greifer integriert. Ein Beispiel ist die Montage der Spritzteile. Moderne Sensortechnik und Sicherheitskonzepte machen ein Hand in Hand Arbeiten von Mensch und Robot-System möglich. Dadurch wird die Automation auch kleinerer Losgrößen wirtschaftlich interessant.“


K 2016: Hitzebeständige Greiflösungen für Kunststoffspritzguss und FVK-Handling

Digitale Marktübersicht

Greifer und Greifsysteme

Auf den Trend zu komplexeren Produkten und großen Kavitätenzahlen reagieren die Hersteller einerseits, indem sie individuelle Fertigungsverfahren wie 3D-Druck einsetzen. Andererseits integrieren sie Funktionen wie eine Schussgewicht-Überwachung, automatisiertes Entgraten oder Einlegen von Schrauben. Diese Marktübersicht enthält 30 Hersteller, die solche und viele weitere Anforderungen erfüllen. Starten Sie den Vergleich und finden Sie den richtigen Anbieter.


CFK-Bauteile reduzieren das Greifergewicht

Wittmann präsentiert sich auf der Swiss Plastics 2017 in Luzern

Linearroboter W833 pro (Bildquelle: Wittmann)

Die steigende Komplexität führt aber auch zu einem höheren Eigengewicht der Greifer. Der Einsatz von Carbon bietet hier eine interessante Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung.“ Diese Möglichkeit zur Herstellung von Leichtbaugreifern „auf Basis von Kohlefaser-Verbundmaterialien“ spricht auch Engel an. „Komplexe Greifer für Multi-Kavitäten-Werkzeuge“ auf dieser Basis „erhöhen die Funktionalität sowie die Dynamik und unterstützen die Reduktion der Gesamtzykluszeit.

Auf den Leichtbau von Greifern gehen Hersteller von Greifer-Elementen ausführlich ein. ASS Maschinenbau, Overath, schreibt, dass „weiterhin ein deutlich zunehmender Bedarf an individualisierten, funktionsintegrierten Leichtbaugreifern vorhanden ist. Grund für den weiter anhaltenden Trend sind die steigende Komplexität der Produkte, steigende Qualitätsanforderungen bei gleichzeitiger Reduzierung von Zykluszeiten, Gewicht und Gesamtkomplexität der Robotergreifer. Der Einsatz von multifunktionalen Greifern, die zum Beispiel sowohl Einlege- als auch Entnahmefunktionen durchführen oder direkt im Werkzeug Angüsse trennen, ist weiterhin ungebremst und zunehmend.“

AGS Automation Greifsysteme Schwope, Bergisch Gladbach, geht auf die Verwendung von kohlefaserverstärkten Bauteilen in Form von Plattenware, Rund- und Vierkantrohren zur Herstellung von Leichtbaugreifern insofern ein, als er Verfahren zur Anbindung von Greifer-Elementen an diese Strukturbauteile darstellt.

K 2016: Hitzebeständige Greiflösungen für Kunststoffspritzguss und FVK-Handling

Greifzange (links) und Vakuumsauger (Bildquelle: ASS)

Greifer für Verwendung bei höheren Temperaturen

ASS bezeichnet den „Einsatz von hitzebeständigen Greiferteilen wie Greifzangen und Saugern als neuen Trend“. Diese Bauteile „halten auch hohen Temperaturen stand und können zum Beispiel im Bereich von Infrarot-Öfen bei der Handhabung von FVK-Materialien eingesetzt werden.“

Krauss Maffei Automations, Oberding-Schwaig, sieht „das Greifen von faserverstärkten Halbzeugen“ unter Verwendung dieser Bauteile als „wichtigen Prozessschritt in der Fiber Form-Technologie. Hierbei wird zwischen dem Greifen von flächigen kalten und aufgeheizten faserverstärkten Halbzeugen unterschieden, was für die Konzeptionierung und für die Greifer-Entwicklung besonders herausfordernd ist, da die Funktionen doch recht unterschiedlich sind. Das Greifen kalter faserverstärkter Halbzeuge geschieht in der Regel mit Vakuum-Saugelementen. Das Greifen von flächigen, aufgeheizten faserverstärkten Halbzeugen erfolgt durch spezielle Klemmgreifer, die das vorerst kalte Halbzeug aufnehmen, in die Infrarot-Heizung fahren und abschließend das aufgeheizte Halbzeug in das Werkzeug einlegen.“ Zusätzliche Funktionen und Sensoren im Greifer stellen sicher, „dass das Organoblech vorhanden ist und in der richtigen Position sitzt.“


Drapiergreifsystem

CFK-Halbzeuge während des Handlings verformen

Der Forschungsdemonstrator des Drapiergreifsystems nimmt zweidimensionale textile Halbzeuge auf und verformt sie während des Transports zum Infiltrationswerkzeug dreidimensional. Durch diesen Ansatz lässt sich – für Bauteile mit geometrisch geringer, dreidimensionaler Ausprägungen – der Prozessschritt des Preformings vollständig in den sonst nicht wertschöpfenden Handhabungsvorgang integrieren. Außerdem werden damit die bisher getrennt ausgeführten Teilprozesse des Preformings und der Handhabung textiler Halbzeuge miteinander kombiniert. Das Drapiergreifsystem hat ein Forschungsverbund aus Schunk, Lauffen, und J. Schmalz, Glatten, sowie dem Institut für Produktionstechnik (WBK) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt.

Aspekte des Greiferbaus

„Filigrane Einlegetechnik ist immer öfter gefordert“, stellt Wittmann Robot Systeme, Nürnberg, fest, „wobei hierbei Positioniergenauigkeiten von 0,01–0,1 mm keine Seltenheit sind. Aus diesem Grund wird es für den Automatisierer immer wichtiger, mit dem Werkzeugmacher gemeinsame Lösungen zu erarbeiten.“ Dies betrifft „zum Beispiel Zentrieraufnahmen an Greifer und Werkzeug.“

Einen weiteren Aspekt des Greiferbaus spricht Krauss Maffei, München, mit den immer höher werdenden Produktvarianten im Automobilbau“ an. Diese „fordern flexible Anlagensysteme. Mehrere Produktwechsel auf einem Anlagensystem binnen weniger Tage ist nicht mehr die Ausnahme. Dieser Trend fordert die Automatisierungsbranche, flexible Greifersysteme für mehrere Produkte zu entwickeln und umzusetzen. Weiterhin geht der Trend zu Greifersystemen mit zusätzlichen Funktionalitäten wie beispielsweise einer integrierten Qualitätssicherung oder einer integrierten Heizfunktion. Dies trifft besonders für die noch recht junge FiberForm-Technologie zu.“

AGS, Bergisch Gladbach, berichtet von einer „CAD-Grip Greiferkonfigurations-Software“, mit deren Hilfe für ein Bauteil aus einem „Greifer-Baukastensystem die Greiferteile per Drag and Drop systematisch angeordnet werden können.“ Zuvor muss das Bauteil, für das ein Greifer benötigt wird, als CAD-Datei importiert werden. Die Software arbeitet autark ohne die kombinierte Nutzung von marktüblicher CAD-Software. Erhältlich ist die Greiferkonfigurations-Software auf einem USB-Stick.

Vielfältige Turn-Key-Lösungen sind gefragt

Sowohl Arburg als auch Engel sprechen den steigenden Bedarf an individuellen Turn-Key-Lösungen an. Der Trend zu diesen Lösungen „aus einer Hand“, teilt Engel mit, „die neben der Spritzgießmaschine die Automatisierung und weitere Peripherie umfassen, verstärkt sich weiter. Global operierende Firmen setzen oft weltweit einheitliche Systemlösungen ein.“ Auch Reinraumlösungen werden als Turn-Key-Lösungen angeboten, da „gerade im Reinraum automatisierte Prozesse angestrebt werden, um den Menschen als nach wie vor größtes Risiko im Reinraum“ fernzuhalten. Wichtig ist daher, „dass auch bei der Entwicklung von Robotern und weiteren Automatisierungslösungen darauf geachtet wird, die Partikel- und Wärmelast zu reduzieren.“ Arburg sieht den steigenden Bedarf an diesen Lösungen darin, dass die „Automation seit Jahren ein großes und wichtiges Thema in nahezu jeder Branche ist. Ziele sind eine höhere Produktivität, Prozesssicherheit, Verfügbarkeit und Teilequalität. Und das bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an die Kunststoffverarbeitung, wie kleine Losgrößen, Funktionsintegration oder Multi-Materialdesign. Hinzu kommt die zunehmende informationstechnische Vernetzung für mehr Funktionalität und Transparenz. 100 Prozent Rückverfolgbarkeit, Produktion-on-Demand und Individualisierung sind nur einige aktuelle Ideen, die durch den Einsatz von Industrie-4.0-Technologien innerhalb automatisierter Fertigungszellen vorangetrieben werden.“

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter. office@hoffmanns-texte.de

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ASS Maschinenbau GmbH

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51491 Overath
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Engel Austria GmbH

Ludwig-Engel-Straße 1
4311 Schwertberg
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85445 Oberding-Schwaig
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Wittmann Battenfeld Deutschland

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