Das manuelle Entgraten führt zu einem uneinheitlichen, inkonsistenten Ergebnis und ist ein sehr zeitintensiver Prozess, den Greene Tweed mittels Roboter-Entgratzelle flexibel automatisieren wollte.

Das manuelle Entgraten führt zu einem uneinheitlichen, inkonsistenten Ergebnis und ist ein sehr zeitintensiver Prozess, den Greene Tweed mittels Roboter-Entgratzelle flexibel automatisieren wollte. (Bild: (Bild: Greene Tweed))

Greene Tweed ist ein amerikanisches Unternehmen, das ein vielfältiges Portfolio an Thermoplast- und Verbundwerkstoffkomponenten in relativ kleinen Chargen produziert. Aufgrund der Variantenvielzahl ist es wichtig, dass eingesetzte Automatisierungslösungen flexibel anpassbar und unterschiedliche Oberflächen-Bearbeitungsaufgaben durchführbar sind. In seiner Expertenrolle ist Greene Tweed die kontinuierliche Verbesserung der Herstellungsprozesse ihrer thermoplastischen Verbundwerkstoffe sowie die Optimierung eigener Methoden und Prozesse sehr wichtig.

Aus diesem Grund hatte das Team die Idee, eine neue Roboterzelle zu entwickeln und zu integrieren, mit der sich das Entgraten für Bauteile aus dem Verbundwerkstoff Xycomp flexibel und effizient automatisieren lässt.

Robotergestütztes Entgraten

Xycomp ist ein haltbarer und leichter thermoplastischer Verbundwerkstoff. Er kann in eine Vielzahl komplexer Formen geformt werden, was ihn vor allem in der Luft- und Raumfahrt zu einem beliebten Ersatzstoff für Metall macht. Die Langlebigkeit und Formbarkeit macht Xycomp zwar zu einem idealen Material für den Zielmarkt, führt jedoch auch zu geometrisch komplexen Kanten mit scharfen Graten, die sich nur schwer gleichmäßig entfernen lassen. Bei kleinen Xycomp-Formteilen ent-fernt Greene Tweed die Grate daher zweistufig, das heißt sowohl in einem maschinellen als auch einem manuellen Schritt. Zunächst greift ein UR Cobot das Teil und entfernt die Grate durch das Anfahren an eine fest stationierte Drahtbürste. Anschließend wird das Werkstück in einem manuellen Entgratprozess fertiggestellt. Diese Vorgehensweise funktioniert bei kleinen Formteilen zwar gut, war aber nicht auf die größeren Komponenten der Produktpalette skalierbar. Aus diesem Grund wurden größere Teile weiterhin manuell entgratet. Das manuelle Entgraten führt jedoch zu einem uneinheitlichen, inkonsistenten Ergebnis und ist ein sehr zeitintensiver Prozess. Je nach Bauteil und der Menge an Graten, die bei der Verformung entstanden sind, dauert das Entgraten durchaus 15 bis 25 min.

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Xycomp-Teilen begann Greene Tweed zu überlegen, wie sie den Durchsatz erhöhen könnten. Was wäre, wenn man die Zeit, die für das manuelle Entgraten benötigt wird, reduzieren könnte? Was wäre, wenn sie den Prozess der Maschinenbeschickung automatisieren könnten? Wie ließe sich ein Prozess mit mehr als einem Entgratungswerkzeug automatisieren? Das unternehmensinterne Integrationsteam identifizierte eine Handvoll Schlüsselfaktoren und Herausforderungen und begann, nach Partnern zu suchen, um ihre Vorstellungen und Optimierungsansätze umzusetzen.

Intensive Partnerschaft – auch Remote

Auf einer Messe lernte Greene Tweed dann das Softwareunternehmen Artiminds Robotics kennen. Schnell entschied man sich, für die Optimierung des robotergestützten Entgratprozesses mit Artiminds zusammenzuarbeiten. Auch die räumliche Distanz stellte kein Pro­blem dar: per Fernzugriff unterstützte das Artiminds Automation Engineering Team Greene Tweed beim Vorbereiten, Überprüfen und Optimieren der Roboterprogramme von Deutschland aus.  Andrew Laich, Engineering Supervisor bei Greene Tweed, fasst zusammen: „Die Partnerschaft mit Artiminds beruhte auf Gegenseitigkeit und auf einem intensiven Austausch. Das hat es uns ermöglicht, eine so komplexe Roboteranwendung mit unserem eigenen Team zu realisieren.“

In den ersten Testläufen mit kleinen Komponenten hatte Greene Tweed versucht, die Teile mithilfe von individuell angepassten Werkzeugen und einfacher Roboterprogrammierung, das heißt durch Einteachen einzelner Wegpunkte, zu entgraten. Aufgrund der geometrischen Komplexität ihrer Produkte wurde jedoch schnell klar, dass langfristig eine spezialisierte, auf die Anforderungen zugeschnittene, Lösung benötigt wird. Greene Tweed nutzte daher die Roboter-Programmiersoftware Artiminds RPS für die Umsetzung und Integration ihrer Entgratanwendung.

Roboterprogramme einfach und schnell erstellen

Die intuitive Software ermöglicht dem Anwender, Roboterprogramme einfach zu erstellen und zu implementieren. Programme lassen sich offline vorbereiten, die Kommunikation zwischen Peripheriegräten ohne großen Aufwand einrichten, logische Bedingungen inte­grieren und Programme durch Simulationen validieren, bevor sie auf das reale Robotersystem übertragen werden. Mit Blick auf komplexe Geometrien hat die RPS einen großen Vorteil: Anhand von CAD-Modellen der Bauteile lassen sich Roboterbahnen exakter und automatisiert, das heißt schneller, generieren. Aufgrund der Beratung und Unterstützung, die Greene Tweed von Artiminds erhielt, konnten sie die Anwendung in kurzer Zeit entwickeln und erhielten ein Software-Framework, in das sie mit Blick auf ihre Prozesse und ihr Know-how hineinwachsen konnten.

Andrew Laich berichtet: „Artiminds RPS ermöglichte uns, komplexe Bewegungspfade einfach zu generieren. Da wir unterschiedliche Werkzeuge für das Abtragen von Material verwenden, war es wichtig, dass die Pfade auf die unterschiedlichen Szenarien übertragbar sind. Außerdem vereinfacht die eingesetzte Software die Kommunikation zwischen Roboter, SPS und HMI. Meiner Meinung nach gibt es keine vergleichbare Softwarelösung auf dem Markt.“

Im nächsten Schritt wurde auch für das Abtragen des Materials nach einem Werkzeug gesucht, das besser zur Anwendung passt. Greene Tweed entschied sich schließlich für zwei Tools von ATI Industrial Automation, die den manuellen Entgratprozess überflüssig machen und fertige Teile produzieren sollten. Die beiden Werkzeuge (CRT und RC151) verfügen über eine integrierte radiale Ausgleichsfunktion, um die entsprechenden Kontaktkräfte trotz Variation der Teile beizubehalten. Das CRT erzeugt eine Feilbewegung, die für enge Innenecken und tiefe Nuten geeignet ist, während das RC151 eine Drehspindel ist, die Grate entfernt und ein hochwertiges Finish erzeugt.

Komplex geformte Verbundwerkstoffteile, wie die aus Xycomp gefertigten Komponenten, weisen typischerweise Grate auf, die mechanisch widerstandsfähig und in der Form komplex sind und sich daher nur schwer konsistent und effizient entfernen lassen. Die Nachgiebigkeit der ATI-Werkzeuge in Kombination mit Artiminds RPS vereinfachte es, dieses Problem zu lösen. Um einen nahtlosen, automatischen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, integrierte Greene Tweed auch den ATI Robotic Tool Changer in die Zelle. Eine optimale und schnelle Konfiguration der Prozessparameter für den Roboter und die Endeffektoren ermöglichen die in Artiminds RPS verfügbaren Wizards und kurzen Schritt-für-Schritt-Anleitungen.

Flexibel durch anpassbare Roboter-Entgratzelle

Mit der Roboter-Entgratzelle konnte die Gesamtbearbeitungszeit der Teile mehr als halbiert und selbst kleinste Nachbearbeitungen per Hand überflüssig gemacht werden. Die ehemaligen Bediener der alten Entgratzelle unterstützen daher nun eine Pressenlinie und bringen dort ihre Erfahrungen und Fähigkeiten ein. Neben der Beseitigung einer sich wiederholenden und potenziell gefährlichen Tätigkeit konnte Greene Tweed so auch die Gesamtproduktionskapazität steigern.

Kostenlose Registrierung

Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.
*

Ich habe die AGB, die Hinweise zum Widerrufsrecht und zum Datenschutz gelesen und akzeptiere diese.

*) Pflichtfeld

Sie sind bereits registriert?