Mit Simulations-Know-how zielsicher zur optimalen Fertigungszelle

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Nahtlos ineinandergreifende Prozessschritte

Außer dem Be- und Entladen der Werkzeugmaschine kann der Quantec weitere Aufgaben übernehmen: zum Beispiel die Spankontrolle, die Beseitigung von Spänenestern und allgemeine Reinigungsaufgaben am bearbeiteten Werkstück. Auch das Anfasen und Entgraten kann man ihm überlassen, während sich die Werkzeugmaschine bereits mit dem nächsten Werkstück beschäftigt. Mit der am Roboterarm angebrachten Kamera ist außerdem eine permanente Qualitätskontrolle machbar – beispielsweise ob am Werkstück alle Bohrungen vorhanden sind. Es kommt bei diesem Konzept entscheidend darauf an, dass alle Systeme nahtlos ineinandergreifen und dass der gesamte Materialfluss, von der Anlieferung der Paletten bis zu deren Weitertransport zur nächsten Fertigungsstation, ohne jede Verzögerung abläuft. Und das auch noch bei verschiedenen Werkstücken mit unterschiedlicher Bearbeitungsdauer.

Für MAG wer dieser Spagat weniger problematisch als man annehmen möchte: Die Lösung bestand darin, das gesamte Fertigungssystem zu simulieren. Und das klappt mit der Software zur 3D-Fabriksimulation von Visual Components sehr gut. Mit Visual Components hat MAG sowohl die Anordnung und Abmessungen des Fertigungssystems konzipiert und optimiert als auch die Offlineprogrammierung des Roboters vorgenommen.

MAG konnte mit der Software den gesamten Fertigungsablauf und die reibungslose Zusammenarbeit von AGV, Roboter und Werkzeugmaschine simulieren.

Simulatorisch wurden die Nebenzeiten minimiert und es konnten Unklarheiten zur Erreichbarkeit durch den Roboter und zur Vermeidung von Kollisionen ausgeräumt werden. Das Ganze ist auch noch relativ einfach machbar, denn wegen der zahlreichen CAD-Schnittstellen konnte die geometrischen Daten der Werkzeugmaschine relativ leicht aus den bereits vorhandenen CAD-Daten übernommen werden. Noch dazu sind in der Bibliothek von Visual Components zahlreiche Roboter samt Kinematik, Achsbegrenzungen, Beschleunigungen und Positionsgenauigkeit enthalten. Auch andere gängige Standardindustriekomponenten wie Förderbänder oder Absperrgitter können per Drag-and-drop aus der Komponentenbibliothek übernommen werden.

Kinematikabläufe in der Planungsphase testen

Marcel Deeß, Projektleiter Digitale Fabrik/Automation bei MAG, berichtet: „Die CAD-Modelle der Werkstücke kommen fast immer als 3D-Modelle, im Step- oder Iges-Format oder als native Daten. Das Einlesen der CAD-Modelle ist somit kein Problem. Wir haben auch Erfahrungen mit anderen Simulationstools, aber die Software von Visual Components ist im Vergleich zu diesen sehr logisch aufgebaut.“ Die Einarbeitung in das System wurde dadurch erleichtert, dass sich die Bedienungsoberfläche an Autocad orientiert.

Mit der Simulation mit Visual Components konnte MAG die Länge, Höhe und Position des Portals, das den Roboter trägt, exakt so dimensionieren, dass der Roboter alle gewünschten Positionen unter Berücksichtigung seiner Achsenbegrenzungen schnell anfahren kann, ohne dass es irgendwo zu Kollisionen kommt. Ausschlaggebend für die Vermeidung von Schwachstellen im System war die Simulation mit ihrer realistischen Modellierung dynamischer Wechselbeziehungen.

Digitaler Zwilling beeindruckt Messebesucher

Als Ergebnis der Simulation wurden Virtual-Reality-Daten generiert, ferner 3D-PDFs und Videos, die den simulierten Ablauf der Fertigung aus allen möglichen Perspektiven zeigen. Außerdem hat Visual Components Statistiken und Tabellen erstellt, ferner Zeichnungen im DWG-Format, welche die Anordnung von Maschine, Roboter und Portal dokumentieren. Auch wichtige Daten zur Ansteuerung des Roboters konnten direkt aus Visual Components übernommen werden. Weil das Projekt so ein Erfolg war, wurde es auch auf der Messe AMB 2018 präsentiert. Außer der Fertigungszelle wurden der mit Visual Components modellierte „digitale Zwilling“, die Simulation und ihre Ergebnisse auf Bildschirmen gezeigt. Viele waren davon beeindruckt, dass Prozess- und Anlagensimulation schon in der Planungsphase für höchste Transparenz sorgen können.

MAG und Visual Components machen klar, wie die Fertigung der Zukunft näher am Kunden, flexibler und intelligenter wird. Robotik und Automatisierung in der Produktion können die Stückkosten dabei so weit senken, dass es wieder attraktiv wird in Hochlohnländern zu fertigen. Digitalisierung, Automatisierung und Simulation helfen dabei, dass ein Unternehmen bei der Standortwahl nicht mehr nur auf die örtlichen Personalkosten zu achten braucht. MM

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