Mit rund einer Million Einheiten verfügt die Automobilindustrie über die größte Zahl an Industrierobotern, die in den Fabriken rund um den Globus arbeiten. Laut International Federation of Robotics (IFR) entspricht dies in etwa einem Drittel der Gesamtzahl aller installierten Roboter über die verschiedenen Branchen hinweg. In Deutschland waren im Jahr 2021 im Bereich Automotive insgesamt 1.500 Industrieroboter pro 10.000 Beschäftigte im Einsatz. Industrieroboter sorgen für sichere Arbeitsabläufe, Planungssicherheit und hohe Effizienz in der Fertigung.
Mit einer Aneinanderreihung von Roboterzellen ist es dabei nicht getan – Entwicklung und Fertigung sind extrem agil. Roboterbasierten Automatisierungslösungen im Bereich Automotive müssen maximal flexibel sein, um die immer größer werdende Nachfrage nach Modellvielfalt zu bedienen.
Allerdings sind heutige Industrieroboter weit davon entfernt, selbstständig Aufgaben angehen zu können. Was sie wann und wie tun sollen, müssen Mitarbeiter den Robotern sehr genau und im Detail vorgeben, indem sie den Roboter und seine Bahn programmieren. Dieses Roboterprogramm läuft dann genau so ab, wie einmal programmiert. Es enthält alle Informationen zu den Start-, Ziel- und Zwischenpunkten, die der Roboter anfahren soll – inklusive Angaben zu Geschwindigkeit und Genauigkeit – sowie die dazugehörigen Aufgaben an den jeweiligen Punkten, zum Beispiel „Greifer öffnen“ oder „Schweißbrenner an“. Nur in gewissen Grenzen kann ein Roboter seine Handlungen anpassen – auf Basis der Informationen von Sensoren und Kameras.
Um Industrieroboter für die unterschiedlichen Anforderungen zu programmieren, gibt es zwei Methoden: die sogenannte Online- und Offline-Programmierung.
Online- vs. Offline-Programmierung von Industrierobotern
Bei Industrierobotern kann die Programmierung „online“, also in einer Produktionsumgebung, oder „offline“, außerhalb der Produktionsumgebung, erfolgen. Beim Teach-In-Verfahren (kurz: Teachen) verwendet der Programmierer ein Teach-Pendant (eine Steuerkonsole), um den Roboter vor Ort in die gewünschte Position zu fahren. Alle erreichten Koordinaten (Punkte) werden in der Steuerung gespeichert. Dieser Schritt wird so lange wiederholt, bis der gesamte Arbeitszyklus einmal durchlaufen ist. Die zuvor programmierten Punkte fährt der Roboter dann im Beitrieb nacheinander ab.
Bei der Offline-Programmierung (OLP) muss der reale Roboter zur Programmierung nicht aufgebaut werden oder angeschlossen sein. Stattdessen nutzt die OLP-Methode 3D-Daten, um ein virtuelles Modell des Roboters und der Arbeitszelle zu erstellen. Jede Roboteranwendung ist ein Kandidat für OLP: Die einzige Voraussetzung ist, dass digitale Modelle der Arbeitszelle, der Teile, der Werkzeuge und der Vorrichtungen vorliegen.
Durch Simulation kann der Benutzer den Roboter virtuell programmieren: Der gesamte Bewegungsablauf wird dabei schon am PC in einer dreidimensionalen Bildschirmumgebung festgelegt. Sobald das Roboterprogramm in der Software erstellt und überprüft wurde, kann es auf den physischen Roboter heruntergeladen werden.
Dieses Verfahren auf der Grundlage von 3D-CAD-Daten erlaubt verschiedene Untersuchungen, noch bevor der Roboter in Betrieb geht:
Ist die Roboteranwendung überhaupt machbar?
Sind die gewünschten Arbeitspunkte erreichbar?
Wie viel Zeit benötigt der Roboter für diesen Bewegungsablauf?
Kommt es bei diesem Programm zu Kollisionen?
Kann auch ein kleinerer, kostengünstigerer Roboter eingesetzt werden?
Visual Components Robotics OLP: eine Software – alle Prozesse – alle Marken
Die Vorteile der Offline-Programmierung von Industrierobotern gegenüber der manuellen Programmierung liegen auf der Hand: Da die Programmierung parallel zur Produktentwicklung und -einführung erfolgen kann, wird Zeit eingespart und damit die Effizienz der Produktion gesteigert. Das Roboterprogramm kann virtuell getestet werden, was das Risiko von Kollisionen und potenziellen Fehlern reduziert. Mögliche Produktionsszenarien lassen sich verlässlich testen und auswerten, um die Roboter optimal auf veränderte oder neue Aufgaben einzustellen.
Als Unternehmen hat man die Wahl zwischen zwei Arten von OLP: Die meisten Roboterhersteller bieten zusätzlich zu ihrem Teach-Pendant ein Roboterprogrammierpaket an. Alternativ gibt es OLP-Produkte von Software-Entwicklern, die unabhängig von der Marke des zu programmierenden Roboters sind. Dazu zählt auch die OLP-Software von Visual Components (VC), mit der Unternehmen ihre Roboter offline und dadurch sicher, prozess- sowie herstellerunabhängig programmieren können.
Die Software-Lösung basiert auf der leistungsstarken Technologie von Delfoi Robotics und ist mit den wichtigsten neuen und alten Industrieroboter- und Cobot-Marken kompatibel – darunter 17 Postprozessoren von KUKA, ABB, YASKAWA und FANUC –, so dass die Nutzer ihre Roboterprogramme nahtlos vom VC Robotics OLP auf die physischen Roboter in der Fertigung übertragen können.
Das Produkt ist für viele industriellen Anwendungen wie Schweißen, Fräsen, Trennen und Beschichten geeignet – Aufgaben, für die teils lange, komplizierte Roboterpfade mit einer Vielzahl von Punkten nötig sind und die eine präzise Steuerung der Greifer erfordern. Ein weiterer Vorteil: Die Software ist ohne umfangreiche Programmierkenntnisse anwendbar. Auf Basis von 1-Klick-Programmierung lassen sich Programme schnell in der virtuellen Roboterzelle erstellen. Die Roboter-Programmierzeit kann auf diese Weise um bis zu 80 Prozent reduziert werden.
Als All-in-One-Software verbindet die OLP-Lösung von VC digitale Fabrikplanung, 3D-Fertigungssimulation sowie Offline-Roboterprogrammierung in einer durchgängigen Plattform.
Präzisionsarbeit beim Lackierungsprozess
Einer der Anwendungsbereiche von Visual Components Robotics OLP stellt die Lackierung dar. In der Automobilindustrie handelt es sich um einen voll automatisierten Prozess durch Roboter, der höchste Präzision der Roboter- und Applikationstechnik erfordert. In der Lackiererei sind Fördertechnik und Roboter so flexibel ausgerichtet, dass unterschiedliche Fahrzeugvarianten auf ein- und derselben Lackierstraße bearbeitet werden können.
Jede Karosserie durchläuft zahlreiche Verfahrensschritte: Damit die erste Lackschicht optimal aufgetragen werden kann, wird die Rohkarosserie zunächst gereinigt und entfettet. Anschließend erfolgt der Korrosionsschutz durch kathodische Tauchlackierung (KTL). Im nächsten Schritt wird der Basislack aufgetragen, gefolgt vom endgültigen, farbgebenden Decklack. Abgeschlossen wird die Lackierung mit dem farblosen, schützenden Klarlack.
Dabei ist vor allem die Ausrichtung der Roboter wichtig, ebenso wie eine einheitliche Lackdicke und ein einheitlicher Abstand. Es muss gewährleistet sein, dass alle Bereiche optimal erreicht und lackiert werden können.
Die All-in-One-Software von Visual Components erlaubt es, nicht nur die Lackierroboter zu programmieren und den Farbauftrag auf Flächen zu visualisieren, sondern auch die Lackierqualität zu analysieren. So kann mit der OLP-Software von VC die Dicke der Lackschicht gemessen werden, die bei Fahrzeugen in der Regel nur 0,1 mm beträgt. Durch die Offline-Programmierung wird nicht nur effektiv Programmierzeit eingespart, sondern auch die Anzahl kostspieliger Prototypen reduziert. Der komplexe und präzise Prozess des Nass- bzw. Pulverlackierens lässt sich mit der Software-Lösung einfach und unkompliziert programmieren und an veränderte Fahrzeugvarianten anpassen und optimieren.
Unsere Experten für Fabriksimulation sind für Sie da
Die Welt der Fertigung ist dynamisch – um an der Spitze zu bleiben, ist der Einsatz von Werkzeugen wie Offline-Programmierung unerlässlich. Visual Components Robotics OLP verbindet 3D-Simulation und Offline-Roboter-Programmierung und verschafft Herstellern erhebliche Geschwindigkeits-, Kosten-, Effizienz- und Qualitätsvorteile. Hier profitieren vor allem Unternehmen mit hoher Roboterdichte wie die Automobilindustrie.
Wir von der HS Development & Services GmbH begleiten Sie bei der Planung und Umsetzung ihrer digitalen Fabrik. Dabei unterstützen wir Sie bei der Einführung der OLP-Software-Lösung von Visual Components. Als offizieller Reseller richten wir die 3D-Simulationsplattform bei Bedarf auf die jeweiligen Anforderungen Ihres Unternehmens aus. Gerade für die Automobilindustrie ergeben sich spezielle Herausforderungen, denen wir mit unserer Erfahrung aus über 20 Jahren Zusammenarbeit mit weltweit bekannten Firmen aus dem Bereich Automotive begegnen.
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