Roboter
© VDI ZRE / Carolin Oelsner
Chancen und Herausforderung für die Ressourceneffizienz
Die Automatisierung in der Montage kann eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Ressourceneffizienz in der Fertigungsindustrie spielen.
Dabei sind Präzision und Reproduzierbarkeit zentrale Merkmale von Robotersystemen in der Montage. Auch aus Sicht der Ressourceneffizienz bestehen Potenziale. So kann die Robotik zu einer deutlichen Reduzierung von Fehlern und Ausschussprodukten führen. Wichtig sind hierbei allerdings die genaue Platzierung von Bauteilen und die exakte Ausführung von Montageschritten (richtige Programmierung). Ein Beitrag zur Ressourceneffizienz liegt in der Möglichkeit der kontinuierlichen Produktion. Der geringere Bedarf an Stillstandszeiten und Umrüstungen trägt dazu bei, Energieeffizienz zu steigern und Abfall zu minimieren.
Trotz dieser Potenziale gibt es jedoch auch Herausforderungen. Die Implementierung von Robotertechnologien erfordert Investitionen in die Anschaffung, Programmierung und Wartung der Systeme. Darüber hinaus kann die Anpassung bestehender Produktionsprozesse an die Automatisierung eine komplexe Umstrukturierung notwendig werden lassen. Dies kann zu vorübergehenden Produktionsausfällen und Anpassungsschwierigkeiten führen. Es ist daher wichtig, die langfristigen Effizienzgewinne sorgfältig gegenüber den anfänglichen Investitionskosten und Anpassungsherausforderungen abzuwägen.
Die Schulung von Mitarbeitenden im Umgang mit Robotertechnologien ist ebenfalls relevant. Eine reibungslose Integration erfordert qualifiziertes Personal, das in der Lage ist, die Automatisierungselemente effektiv zu betreuen und gegebenenfalls anzupassen. Hierbei sind Weiterbildungsmaßnahmen und eine strategische Arbeitskräfteplanung erforderlich.
Chancen in der Montage durch KI
Montageprozesse sind in Deutschland weiterhin häufig manuell und lediglich etwa zehn Prozent der in Deutschland verwendeten Roboter kommen in der Montage zum Einsatz. Ursachen dafür sind einerseits die vorhandenen Automatisierungslösungen, die oft nicht genug Anpassungsfähigkeit bieten oder nur mit viel Zeitaufwand eingerichtet und angepasst werden können. Andererseits sind beispielsweise Fügevorgänge herausfordernd, da sie z. B. Bauteile mit wenig Steifheit, große Abweichungen bei der Bereitstellung und den Bauteilmaßen, enge Toleranzen beim Fügen oder komplexe Fügeabläufe umfassen können.* Poll, D.: So vereinfacht KI die robotergestützte Montage (online). Produktion.de (abgerufen am 02.01.2024).
Automatisierungshemmnisse können sich mit Innovationen wie der KI zukünftig leichter überwinden lassen. So ist es bspw. möglich, Montageprozesse in Echtzeit analysieren und optimieren, um die Effizienz zu steigern und Stillstandzeiten zu reduzieren. Darüber hinaus versprechen KI-gestützte Roboter eine schnelle Anpassung an verschieden Aufgaben wie das Erlernen und Bewältigen komplexer Montageaufgaben ohne größeren Programmieraufwand.* Poll, D.: So vereinfacht KI die robotergestützte Montage (online). Produktion.de (abgerufen am 02.01.2024).
Vorteile optischer und taktiler Messtechniken
Die Präzision optischer Messtechniken ist mittlerweile auf dem Niveau der taktilen Verfahren angekommen, wodurch die Technologien auch für den Maschinenbau interessant werden. Dabei ist die technologische und preisliche Spannbreite sehr groß.
Die Palette der optischen Messtechniken beginnt mit einfachen Kameras zur Bildauswertung, erstreckt sich über Laserlichtschnittsensoren im Bereich von etwa zehntausend Euro und reicht bis hin zu interferometrischen Verfahren im Subnanometer-Bereich mit einem Wert von mehreren hunderttausend Euro. Die Art der Messaufgabe sowie das erforderliche Maß an Automatisierung bestimmen, welches Verfahren sinnvoll ist. Die größten Vorzüge der optischen Messtechnik – Geschwindigkeit und flächendeckende Messung – kommen besonders bei hohem Automatisierungsgrad zur Geltung. Weitere Vorteile der optischen Messtechnik erweisen sich besonders bei Abweichungen in Form und Lage, da die hohe Messgeschwindigkeit kosteneffizient ist. Darüber hinaus werden empfindliche Materialien nicht zerkratzt.* Pyper, M. (2022): Optische Messtechnik erobert den Maschinenbau (online). Produktion.de (abgerufen am 15.12.2023).
Für die taktilen Messgeräte wiederum sprechen unmittelbare Erfassungen, die zu einer höheren Genauigkeit, vor allem bei Welligkeits- und Rauigkeitsmessungen führt. Auch die Flexibilität ist bei taktilen Messgeräten häufig höher. Ein weiterer wichtiger Vorteil der taktilen Messgeräte gegenüber optischen Messgeräten ist der häufige Kostenvorteil bei der Anschaffung.* Pyper, M. (2022): Optische Messtechnik erobert den Maschinenbau (online). Produktion.de (abgerufen am 15.12.2023).