Automatisierungskonzept Mit Robotik wird auch ein Fertighaus zum Unikat

Bei Fingerhaus packen Industrieroboter von ABB beim Fertighausbau mit an. Die von Beth und Paul Köster realisierte Automatisierungslösung sorgt neben Effizienz auch für nachhaltige Effekte.

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Roboter sind längst wichtige Helfer in der Bauindustrie, etwa in der automatisierten Fertigung von modularen Häusern und Bauelementen, beim Schweißen und der Materialhandhabung vor Ort oder beim 3D-Druck von Häusern. Sie schaffen Potenziale in der Fertigung in puncto Produktivität und Flexibilität, bringen Werkstoffe auf Bauelemente auf, helfen Bauelemente zu sortieren oder zu befestigen. So nehmen Roboter im Zuge nachhaltiger Beschäftigungskonzepts ihren menschlichen Kolleginnen und Kollegen monotone, körperlich belastende Aufgaben ab – und das mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit.

Die Automatisierung solcher Arbeitsschritte macht den Arbeitsplatz für die Mitarbeitenden insgesamt attraktiver und hilft so, den Fachkräftemangel in der Industrie zu adressieren.

Nicht zuletzt versetzen Automatisierungslösungen Bauunternehmen in die Lage, ihr Leistungsportfolio auf wirtschaftliche Weise zu erweitern und individuelle Produkte bis hin zur Losgröße 1 anzubieten. Insbesondere in der Fertighausbranche ermöglichen es Roboter, Häuser mit einer großen Varianz schnell, kosteneffizient und exakt zu realisieren.

„In der Bauindustrie werden Automatisierungslösungen die klassische Bearbeitungsbrücke zunehmend ergänzen“, sagt Christopher Köster, Vertriebsmitarbeiter bei der Paul Köster GmbH, die in Zusammenarbeit mit Beth Sondermaschinen automatisierte Anlagen für das Zusammenfügen von Hauselementen konzipiert und realisiert.

Fingerhaus beispielsweise hat sich auf Fertighäuser aus Holz spezialisiert, die sich bis auf das letzte Fenster individualisieren lassen. Der Einsatz sehr flexibler Systeme eröffnet den angehenden Hausbesitzern große Gestaltungsspielräume bei der Platzierung von Fenster- und Türelemente. Anhand dieser individuellen Wünsche entstehen CAD-Modelle als Basis für die einzelnen Bauelemente.

Steuerung, Vision-System und Roboter im Zusammenspiel

Diesen hohen Individualisierungsgrad ermöglicht unter anderem eine komplexe, automatisierte Beplankungsanlage, die Beth und Paul Köster gemeinsam realisiert haben. Darin werden Wände nach Kundenmaß gefertigt. In dieser Anlage sind unterschiedliche Akteure wie Roboter, Kamerasysteme und eine Steuerungssoftware integriert und für einen reibungslosen Prozessfluss aufeinander abgestimmt. Für Pick-&-Place-Aufgaben kommen bei Fingerhaus zwei Beplankungszellen mit einem Industrieroboter ABB IRB 6700 zum Einsatz. Der Roboter lässt sich über eine zentrale Zellensteuerung via Touchpanel steuern.

Den Roboterzellen ist eine teilautomatisierte Riegelwerkstation vorgeschaltet, in der die zu beplankenden Wandteile robotergestützt montiert werden. In der ersten Beplankungszelle positioniert der Roboter die Planken auf das Riegelwerk und klammert diese nach einem Greiferwechsel fest. Anschließend fahren Wand und Roboter zur zweiten Beplankungszelle, wo derselbe Roboter nach einem weiteren Greiferwechsel die Gipskartonbauplatten auf die Holzrahmen der Wände auflegt und ebenfalls befestigt. Danach werden die Wände zur weiteren Bearbeitung wegbefördert.

Das „Gehirn“ der komplexen Automatisierungslösung ist eine zentrale Steuerungssoftware mit Datenschnittstellen für die unterschiedlichen Prozessschritte. Diese Software ist unter anderem an das hochmoderne Vision-System, die „Augen“ des Roboters, gekoppelt. Das Vision-System dient dazu, die Position der einzelnen Wandplatten zu erkennen. Aus der eigens von Beth entwickelten Steuerungssoftware erhalten die ABB-Roboter die Information, wie sie die unterschiedlichen Elemente anzupacken haben.

Die Auslegung der Roboterzellen erfolgte mithilfe der ABB-Software Robot Studio. Damit ließen sich anhand eines digitalen Zwillings der Zelle die Bewegungsabläufe im Vorfeld simulieren und die Schnittstellen vor der Umsetzung in der Praxis validieren. „Für die Komponentenfertigung in der Fertighausbranche ist diese Applikation das, was man unter einer zukunftsorientierten Automatisierungslösung versteht“, erklärt Marc Fischer, Projektbetreuer bei Fingerhaus.

Neben Präzision, Effizienz und Varianz adressiert die Automatisierungslösung ein weiteres Kernziel von Fingerhaus, die Nachhaltigkeit. Sie beginnt damit, ein nachhaltiger Arbeitgeber zu sein: Durch die körperliche Entlastung von Mitarbeitenden kann Fingerhaus eine bessere Mitarbeiterbindung erzielen.

Kaum Verschnitt: Effizienter Umgang mit der Ressource Holz

Darüber hinaus hilft die Automatisierung dabei, effizienter mit Ressourcen umzugehen und somit Material nachhaltiger einzusetzen. „Zum Zeitpunkt unserer Entscheidung für die Automatisierung hat man in der Branche üblicherweise noch mit Nagelbrücken gearbeitet“, erinnert sich Marc Fischer. „Im Prozess wurden die Platten noch händisch aufgelegt, im Nachgang dann Fenster und Türen ausgeschnitten.“ Bei dieser Vorgehensweise fiel jede Menge Abfallmaterial an. Deshalb hat sich Fingerhaus entschieden, die Materialausnutzung zu maximieren.

Auch die Problematik des Abfallhandlings der damit verbundene Aufwand an Personal, Platz und Energie wird so umgangen. „Im Modell können wir jedes Teil digital so im Schnittplan platzieren, dass wir nahezu keinen Verschnitt bei den Plattenwerkstoffen haben“, so Marc Fischer weiter. Die Zuschnitte werden dann der Beplankungszelle bedarfsgerecht zugeführt. Inzwischen hat Fingerhaus die Beplankungsanlage um eine Schnittstelle zum CAD-System erweitert. So lässt sich der Materialeinsatz für Befestigungsmittel bedarfsgerecht berechnen – für maximale Stabilität und Materialeffizienz.

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