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Carl Cloos Schweißtechnik Automation, Digitalisierung und Industrie 4.0 in der Schweißtechnik

Autor / Redakteur: Jan P. Pitzer / M.A. Frauke Finus

Die Anforderungen an Produktivität, Reproduzierbarkeit und Qualität steigen immer weiter. Auch in der Schweißtechnik gewinnen Digitalisierung und Vernetzung zunehmend an Bedeutung. Die Carl Cloos Schweißtechnik setzt sich mit gemeinsam mit dem Kunden mit Industrie 4.0 auseinander.

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Die komplexe, verkettete Cloos-Anlage bei LTI verfügt über ein intelligentes automatisches Shuttlesystem.
Die komplexe, verkettete Cloos-Anlage bei LTI verfügt über ein intelligentes automatisches Shuttlesystem.
(Bild: Cloos)

Die industrielle Revolution im Sinne von Industrie 4.0 schreitet mit großen Schritten voran. Viele Funktionalitäten und digitale Unterstützungen nehmen wir im privaten Bereich mittlerweile als selbstverständlich hin. Begriffe wie „smart car“, „smart home“, „smart life“ und dergleichen scheinen allgegenwärtig. Auch im industriellen Bereich tauchen sie immer häufiger auf. Es gibt „smart products“, „smart buildings“, „smart logistics“ und selbstverständlich auch die „smart factory“. Doch wie weit ist die Digitalisierung tatsächlich schon verbreitet? Auffällig ist, dass der Anspruch an und die Wahrnehmung von Digitalisierung sehr stark vom Typ eines Unternehmens abhängen. Außerdem gibt es innerhalb eines Unternehmens je nach Abteilung sehr individuelle Vorstellungen, was genau sich hinter Digitalisierung und Industrie 4.0 verbirgt. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen haben völlig unterschiedliche und höchst individuelle Voraussetzungen und können sich mit den großen Themen der öffentlichen Debatte nur schwer identifizieren. Für sie liegen die digitale Fabrik und das Internet der Dinge oftmals in weiter Ferne und scheinen keine Rolle für das eigene Unternehmen zu spielen.

Lösungen für die Schweißtechnik der Zukunft

Doch die Anforderungen an Produktivität, Reproduzierbarkeit und Qualität steigen branchenübergreifend immer weiter. Gleichzeitig mangelt es häufig an gut ausgebildeten Fachkräften. Um diese wachsenden Herausforderungen zu meistern, verschmelzen die virtuelle und die physische Welt zunehmend. Auch in der Schweißtechnik gewinnen Digitalisierung und Vernetzung zunehmend an Bedeutung. Mit den Qirox-Robotern, Positionierern und Vorrichtungen entwickelt und fertigt Cloos kundenspezifische, automatisierte Schweißanlagen. Hier reicht das Spektrum von einfachen, kompakten Systemen bis hin zu komplexen Anlagen mit selbstständiger Bauteilidentifizierung und automatischen Be- und Entladeprozessen. Dabei gibt es Industrie 4.0 nicht von der Stange. Cloos geht auf die individuelle Ausgangslage der Kunden ein und erarbeitet gemeinsam die Produktionsstrategie.

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Auch wenn sich der Grad der Digitalisierung in den Unternehmen stark unterscheidet, haben die Lösungen doch zahlreiche Gemeinsamkeiten. Unerlässlich ist der Einsatz von Sensoren. Sie liefern die Daten und Signale, die wiederum die Grundlage für die nutzenbringende Weiterverarbeitung sind. Die Überwachung dieser Sensoren – zum Beispiel die der Schweißdaten – ist für viele Unternehmen bereits eine Standardfunktion und daher weit verbreitet. Dabei gleicht die Maschine die Ist-Werte des Schweißprozesses mit Sollwerten aus der Vorgabe ab, meldet Abweichungen und kann Maßnahmen zu Vermeidung von n.i.O.-Teilen ergreifen. Darüber hinaus können die Informationen für vorausschauende Instandhaltung genutzt werden. Die Erfahrungen aus der Vergangenheit bilden hier die Basis für Maßnahmen in der Zukunft.

Komplexe verkettete Anlage mit intelligentem Shuttlesystem

Insbesondere in Unternehmen, die Großserien produzieren, steigt die Nachfrage nach eindeutiger Identifizierung der Bauteile und der entsprechenden Zuordnung der Parameter. Dabei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten der Identifikation. Die Bauteile können zum Beispiel direkt beschriftet werden. Alternativ wird der Bauteilträger mit einem Speicherchip versehen, der die Teile zuordenbar macht. Auch die LTI Metalltechnik GmbH nutzt diese Technologie bereits. Die komplexe verkettete Anlage von Cloos verfügt über ein intelligentes automatisches Shuttlesystem. Über einen Magnetcode an der Vorrichtung erkennt das Shuttle im Beladebereich, zu welcher Schweißstation das Bauteil geschickt wird. Auch der Schweißroboter erkennt über die Vorrichtung, mit welchem Programm das Bauteil geschweißt werden soll. Dies reduziert die Fehleranfälligkeit und ermöglicht den Einsatz eines chaotischen Produktionssystems. So spielen die Anzahl der Teile und die Reihenfolge je Serie keine Rolle mehr. Auf diese Weise werden produktionsbedingte Wartezeiten vermieden. Ein zusätzlicher Vorteil der Anlage: Durch die Codierung der Vorrichtungen, lässt sich lückenlos dokumentieren, welcher Roboter, wann, welche Schweißnaht und mit welchem Programm geschweißt hat.

Bei der BPW Bergische Achsen KG wurde eine neue Roboteranlage zum Schweißen von Stützen in Betrieb genommen. Mithilfe der digitalen Technologie konnte BPW sowohl die Qualität der Fertigungsprozesse als auch das Arbeitsumfeld der Mitarbeiter deutlich verbessern und den Output erhöhen. Mit Hilfe von RFID-Chips werden individuell Informationen mit dem Bauteil verknüpft. Die Steuerung erkennt auch hier, welche der sechs Schweißzellen gerade verfügbar ist und führt das Bauteil direkt der freien Zelle zu, in der das entsprechende Programm aus 70 verfügbaren Programmen ausgewählt wird. Während des Schweißens überwachen Sensoren die Lichtbogenparameter und erkennen Abweichungen von den Sollparametern. Nach dem Schweißen werden die Bauteile individuell geprüft und automatisch von einem Portalsystem in die richtige Transportbox eingelegt. Auf diese Weise werden chaotisch ankommende Teile systematisch verpackt. Die mit der Codierung verknüpfte Schweißdatenerfassung ermöglicht eine automatisierte Zuordnung der Schweißparameter mit jedem einzelnen Bauteil, sodass die Rückverfolgbarkeit gewährleistet ist.

Es lassen sich zahlreiche Beispiele aufzählen, in denen automatische Fertigungslösungen den individuellen Ansatz von Industrie 4.0 darstellen. Dem Anwender fällt es oft schwer, die Unterschiede zwischen Automatisierung, Digitalisierung, Vernetzung und Industrie 4.0 einzustufen. Fest steht: Wenn Maschinen, Anlagen, Produkte und Bauteile miteinander kommunizieren und Informationen austauschen, kann ein Unternehmen seine Fertigung wesentlich effizienter gestalten. Gleichzeitig werden die Bedürfnisse der Kunden und des Marktes deutlich flexibler berücksichtigt.

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