Fertigungssystem zum flexiblen Robotereinsatz

Konstruktion und Entwicklung der Grundlagen für ein Fertigungssystem zum flexiblen Robotereinsatz beim Automatisieren von Handarbeitsplätzen (Montage + Druck)

Die Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker, Fachrichtung Maschinentechnik Konstruktion und Entwicklung an der Beruflichen Schule Kirchhain (BSK) schließt die Erstellung einer Projektarbeit, mit einem Zeitrahmen von ca. 200 Stunden, ein.

Das Thema des hier beschriebenen Projektes entstand in Kooperation mit der Firma Seidel GmbH & Co. KG und deren Projektbetreuer Dipl. Ing. Jörg Rache. Der Projektauftrag gilt für Artikel, die auf Großserienanlagen nicht wirtschaftlich gefertigt werden können. Diese sollen perspektivisch mit flexiblen Robotersystemen gefertigt werden.

Dieses Projekt stellt eine besondere Herausforderung dar, da sich die Firma Seidel mit diesem Projekt auf technisches und organisatorisches Neuland begibt. Denn es gilt, die Grundlagen für ein flexibles System zu entwickeln, welches den Prozessanforderungen verschiedenster Artikel und Arbeitsschritten gerecht wird. Hierbei müssen verschiedenste Montage und Zusatzprozesse berücksichtigt werden, um einen dauerhaften Nutzen und die Wirtschaftlichkeit der Anlage sicherzustellen. In der Entwicklungsphase wird besonderes Augenmerk auf den Montageprozess gelegt. Gleiches gilt für die Adaptierbarkeit von Drucksystemen, im speziellen dem Tampondruck.

Ziel des Projektes ist es, die Tätigkeiten von Montage- und Druckprozessen auf ein flexibles automatisiertes System zu übertragen. Einer der Schwerpunkte der Projektarbeit ist die Auswahl eines geeigneten 6-Achs Knickarmroboters und die Erarbeitung der effektiv nutzbaren Arbeitsbereiche. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Werkzeugsystems und der Konstruktion eines konkreten Beispielwerkzeuges. Im Projekt müssen alle zu Beginn festgelegten Artikel berücksichtigt werden.

Unter Berücksichtigung der Variantenvielfalt werden zu Beginn des Projektes mehrere Montageprozesse dokumentiert und ihre einzelnen Schritte aufgenommen. Des Weiteren wird eine Betrachtung des Wertstromes durchgeführt, um den Materialfluss aus den Vorprozessen transparent darzustellen. Dabei wird geprüft, ob mit vorhandenen Ressourcen Anpassungen in den Vorprozessen vorgenommen werden können, um eine möglichst kleine Varianz der Prozessparameter zu erreichen. Die von der Firma Seidel zur Auswahl gestellten Roboter von verschiedenen Herstellern werden in einer Vergleichsmatrix gegenübergestellt, um im Projektverlauf einen Roboter auszuwählen. Mit den erarbeiteten Daten wird ein Fertigungskonzept entwickelt, welches die Anforderungen an den Roboter definiert. Mit Auswahl des Roboters wird die Konstruktion der Werkzeugelemente gestartet.

Das Projekt gilt als erfolgreich, wenn die im Projektauftrag festgelegten Artikel mit dem entwickelten System montiert bzw. bedruckt werden können sowie die qualitativen und quantitativen Anforderungen erfüllt werden. Darüber hinaus muss das System den Anforderungen der Flexibilität genügen, was eine Adaptierbarkeit von weiteren Fertigungskomponenten bedeutet.

Projektstart ist der 08. September 2014. In den ersten vier Wochen findet bis zum 08. Oktober 2014 die Informations- und Organisationsphase statt. Zudem wird ein Projektstrukturplan erstellt. Zeitgleich werden Gespräche mit dem Projektleiter bezüglich der Projektziele geführt. In den nächsten zwei Wochen bis zum 22. Oktober 2014 wird das Fertigungskonzept erarbeitet und der Roboter ausgewählt. Bis zum 05. November werden die Konstruktionen der Werkzeugelemente durchgeführt. Ab diesem Zeitpunkt ist eine praktische Umsetzung des Projektes möglich und für den Zeitplan entscheidend, wenn das Projekt nicht eine ausschließlich theoretische Arbeit bleiben soll. Die Dokumentationsphase dauert vom 22. Dezember 2014 bis zum Abgabetermin am 28. April 2015. Das Projekt wird am 08. Mai 2015 dem Tag der Techniker, an den Beruflichen Schulen in Kirchhain vorgestellt. Das Kolloquium zum gesamten Projekt wird durch die projektbetreuenden Lehrer am 20. Mai 2015 stattfinden.