Industrieroboter bei der Arbeit

Automatisierte, robotergestützt Prozesse sind in modernen Produktionsumgebungen längst Alltag. (Bild: fotomek - stock.adobe.com)

Der Automatisierungsgrad weltweit steigt, und damit auch die Roboterdichte. Gerade im produzierenden Gewerbe. So kommen allein in Westeuropa 225 Roboter auf 10.000 Mitarbeiter, laut International Federation of Robotics. Und Deutschland ist hier der mit Abstand größte Industrieroboter-Markt in Europa. Gut 38 % des Gesamteuropäischen Bestands werden hierzulande eingesetzt.

Wie hoch der Automatisierungsgrad ist, zeigt sich auch beim Spritzgießen. Arburg, Loßburg, etwa, liefere aktuell rund jede dritte Spritzgießmaschine weltweit zusammen mit einem Robot-System aus, wie Andreas Reich, Bereichsleiter Central Sales & Applied Technologies bei Arburg, berichtet. „Ein Trend der weitgehend unabhängig von der Unternehmensgröße oder Branche ist.“ Zwar steige demnach die „Komplexität der Anlagen, es seien aber auch „sehr flexible Automationslösungen gefragt.“ Vor allem in Ländern mit niedrigeren Lohnkosten steigt der Automatisierungsgrad derzeit besonders dynamisch. Komplexere Anwendungen, aber auch der Fachkräftemangel, etwa in Osteuropa würden hier zur Marktdynamik beitragen, erklärt etwa Deborah Lidauer, Leiterin Produktmanagement Automatisierung, Engel Austria, Schwertberg, Österreich. „Speziell vor- und nachgelagerte Aufgaben werden vermehrt in den Gesamtspritzgießprozess in automatisierter Form integriert.“

Deborah Lidauer, Leiterin Produktmanagement Automatisierung, Engel Austria
Deborah Lidauer, Leiterin Produktmanagement Automatisierung, Engel Austria, Schwertberg, Österreich: "In Ländern mit niedrigeren Lohnkosten steigt aktuell der Automatisierungsgrad zum Teil mit besonders großer Dynamik" (Bild: Engel)

Hemmschwellen bei Robotik und Co. sinken – doch wer profitiert davon?

In den vergangenen Jahren hat sich einiges getan – nicht nur in Sachen Technologie. Frühere Hemmschwellen für die Anschaffung von Roboterlösungen sinken. Der Trend hin zur einfacheren Programmierung – Stichwort „No-Code-Programmierung – und einer einfachen Bedienbarkeit, machen solche Systeme auch für kleinere Unternehmen und Bereiche, deren Automatisierungsgrad bisweilen eher gering oder ausbaufähig sind, interessant. Auch bei Stäubli, Bayreuth, hat man diesen Trend frühzeitig erkannt und in diese Entwicklung investiert. Das Unternehmen unterstützt mit seiner Stäubli Robotics Suite „Anwender in allen Projektphasen von Konzeption und Simulation über Einrichtung und Programmierung bis hin zu Instandhaltung und Optimierung von bereits existierenden Roboterapplikationen“, erklärt Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics. Durch den Einsatz von Offline-Simulationstools oder dem handbewegten Führen von Greifarmen sei die Programmierung zwar in manchen Anwendungen einfacher geworden, bei der Entnahme und Handhabung von Spritzgießteilen seien diese aber eher eingeschränkt bis überhaupt nicht einsetzbar, wie beispielsweise Wittmann berichtet. Der Hersteller unterstützt Anwender mit dem Programmier-Wizard bei der teilautomatisierten Programmierung von Standardabläufen. Hier werden entsprechende Ablaufsequenzen vorgegeben.

Was bringt Künstliche Intelligenz wirklich?

Andreas Reich, Bereichsleiter Central Sales & Applied Technologies
Künstliche Intelligenz gewinnt laut Andreas Reich, Bereichsleiter Central Sales & Applied Technologies, Arburg, vermehrt an Bedeutung. Insbesondere um „Spritzgießprozesse effizient und flexibel automatisieren“. (Bild: Arburg)

Das Thema Künstliche Intelligenz (KI) ist aktuell in aller Munde: Alles nur „Hype“ oder doch „intelligenter“ Mehrwert? Dass hier noch reichlich Potenzial zugrunde liegt – insbesondere für die Spritzgießverarbeitung - davon ist auch Engel überzeugt. Mit der Anwendung „IQ Process Observer“ nähere man sich weiter der selbst regelnden Spritzgießmaschine, wie Lidauer hervorhebt. „Wir sammeln anonymisierte und generalisierte Daten aus IQ Process Observer Analysen von Kunden, die uns explizit dafür ihre Freigabe geben. Entsprechend können wir für die Weiterentwicklung des IQ Process Observers bzw. für das Training der künstlichen Intelligenz die gesammelten Erfahrungen einer breiten installierten Basis heranziehen.“

Kleinere Losgrößen und kürzere Produktlebenszyklen: Mithilfe von Künstlicher Intelligenz lassen sich „Spritzgießprozesse effizient und flexibel automatisieren“, beschreibt Arburg und hebt hier beispielhaft die Gestica-Steuerung hervor: „Hierfür haben wir schon viele hilfreiche Assistenten entwickelt und in die Gestica integrieren wir auch unser Robot-Systeme. In Zukunft wird die Auswertung vieler Daten direkt in der Bedieneinheit weiteren Mehrwert bieten. Wir arbeiten daran, dass die Maschine kontinuierlich dazulernt, sich selbst stabil hält und künftig sogar selbst optimieren kann.“

Was mit Künstlicher Intelligenz in Form der Spracherkennung bereits heute im Spritzgießen und der Robotik möglich ist, zeigt Wittmann mit seinem multimodalen Bedienkonzept „Holovoice“. Anwender sind hier allein mit Sprachkommandos in der Lage, beispielsweise eine Spritzgießmaschine und deren automatische Produktion zu starten.

Bei Stäubli sind Künstliche Intelligenz beziehungswiese selbstoptimierende Systeme „gelebte Realität“, so der Geschäftsführer. Stäubli-Roboter sind hier wahre Datenlieferanten. Rund 2000 Daten liefert beispielsweise ein TX2-Sechsachers in Echtzeit, „darunter Betriebstemperaturen in jeder Achse, Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte, auftretende Momente und vieles mehr.“ Sie liefern die Grundlage für eine vorausschauende Wartung und geben Auskunft über das Belastungsprofil des Roboters und seiner einzelnen Achsen.

Was taugen mobile autonome Plattformen?

Die Automatisierung wird auch für andere Teilbereiche von Unternehmen immer wichtiger. Als Beispiel kann hier die Intralogistik genannt werden. In den vergangenen Jahren haben sich hier fahrerlose Transportsysteme (FTS) beziehungsweise Automated Guided Vehicle (AGV) etabliert. Sie ermöglichen flexibel verkette Produktionsketten, die insbesondere in Just-in-Time und Just-in-Sequenz-Produktion vermehrt an Bedeutung gewinnen, wie Engel erklärt. Ziel sei hier der „nahtlose Übergang von der Spritzgießanlage zur kundenspezifischen Intralogistik.“ Ein Vorhaben, das der Hersteller in seinen Kundenprojekten mit eigens entwickelten Schnittstellen für die FTS unterstützt. Arburg bietet selbst keine FTS an, vielmehr konzentriere man sich auf „die Automation der Spritzgießmaschine selbst.“

Die eigenen Fertigungszellen ließen sich aber ebenso „mit entsprechenden Schnittstellen ausstatten und einfach in flexibel verkettete Produktionsumgebungen einbinden“, wie Reich ergänzt. In Loßburg setzt Arburg selbst umfassend auf FTS und intelligent vernetzte Maschinen. Ein Thema, das natürlich auch für Wittmann, zunehmend in den Fokus rückt. Hier hat man sich beispielsweise eingehender mit der Kommunikation zwischen Robotsystem und FTS befasst. Mit den eigenen Robotsteuerungen werden zahlreiche Schnittstellen für den Datenaustausch und das Handshake mit den mobilen Plattformen unterstützt.

Einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt hingegen der Robotanbieter Stäubli, der, wie der Geschäftsführer betont, als „einer der wenigen Hersteller in der Welt ganzheitliche Lösungen für flexibel verkette Produktionsumgebungen anbietet.“ Pühringer selbst ergänz: „Damit können wir die digitale Fabrik komplett aus einer Hand automatisieren, also sowohl die Intralogistik sowie sämtliche Produktionsschritte. Für die Kunden bieten solche Lösungen aus einer Hand natürlich einen signifikanten Mehrwert. Zudem profitieren sie von der unglaublichen Flexibilität in der Fertigung, wodurch die produktionstechnischen Herausforderungen ‚kleinste Losgrößen und maximale Individualisierung‘ ihren Schrecken verlieren.“

Mieten statt kaufen (noch) kein Thema

Der Trend, hin zu sogenannten „Miet-Modellen“, wie Robot-as-a-service (RaaS) oder auch Machine-as-a-Service (MaaS), wie sie vermehrt am Markt anzutreffen sind, sei hingegen bei den Unternehmen derzeit noch nicht gegeben. Man sei zwar „in einigen sehr wenigen Fällen auf ‚Miet-Modelle‘ angesprochen worden. Realisiert wurde bislang noch keines davon, da die kommerziellen Rahmenbedingungen für Käufer und Verkäufer nicht sehr einfach zu definieren sind“, wie beispielsweise Wittmann erklärt.

So werden Industrieroboter zum Cobot umfunktioniert

Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics
Peter Pühringer, Geschäftsführer Stäubli Robotics: "Unsere Philosophie ist es, Standardroboter durch entsprechende Modifikationen für MRK-Einsätze zu qualifizieren". (Bild: Stäubli)

Industrieübergreifend ist auch der Trend hin zu Kollaborativen Roboter, sogenannten Cobots. Gemeinsam mit dem Menschen arbeiten sie kollaborierend in verschiedensten Arbeitsumgebungen. Im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration tummeln sich derzeit verschiedenste Marktteilnehmer, unter anderem auch mit „Low-Cost-Ansätzen“ und Leichtbaurobotern. Ein Markt mit Zukunft? Eine Frage, die sich so einfach nicht beantworten lässt. Insbesondere für Spritzgießprozesse seien diese Lösungen schlicht „noch zu langsam und ungenau“, wie man bei Arburg betont. Dennoch beobachte man den Markt sehr genau und beschäftige sich auch strategisch mit dem Themenumfeld.

In den Tenor mit ein, stimmt auch Engel: „Cobots sind in der Spritzgießindustrie selten anzutreffen. Für eine direkte Interaktion mit der Spritzgießmaschine, wie die Teileentnahme, sind Cobots zu langsam.“ Auch hier prüfe man aber projektbezogen, den Einsatz von Cobots bei im Spritzgießprozess vor- und nachgelagerten Aufgaben. Mehr Potenzial sehe man in der quasi Umwandlung von Industrierobotern in Cobots, die sozusagen Cobot-fähig gemacht werden. „Das heißt, die Roboter fahren in der Anwendung mit ihrer normalen, schnellen Geschwindigkeit und bremsen im Falle einer Interaktion mit Menschen automatisch ab oder bleiben stehen“, wie Engel beschreibt.

Einen ähnlichen Ansatz verfolgt auch Stäubli: Hier werden Standardroboter durch Modifikationen für MRK-Einsätze qualifiziert. „Unsere Power Cobots basieren auf den TX2-Sechsachsern, die wir durch hochentwickelte Sicherheitstechnik für die Zusammenarbeit mit Menschen qualifiziert haben“, so die Aussage. Man betrachte aber auch sehr genau das Thema Leichtbau-Cobot. Hier gebe es gerade im Hinblick auf die Bedienung sehr vielversprechende Ansätze, wie der Stäubli-Geschäftsführer hervorhebt. „Die mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf Traglast, Präzision und Wartungsfreundlichkeit der meisten dieser Cobots lassen aber aus unser Sicht noch zu wünschen übrig.“

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