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Roboter haben das Potenzial zur Sparsamkeit

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Energieverbrauch bestimmen, optimieren und anschließend kontrollieren

Dass Energieeffizienz und Ressourcenschonung zunehmend in den Entscheidungsprozess mit einfließt, dessen ist sich auch die Kuka Systems GmbH bewusst. Deshalb ist für den Automationsspezialisten die Nachhaltigkeit von Produktionsprozessen von zentraler Bedeutung – und das nicht erst seit gestern. Mit ausgereiften Tools und Modellen lässt sich der Energieverbrauch einer Anlage bereits in der Planungsphase bestimmen, optimieren und anschließend kontrollieren. Zentrales Instrument für mehr Transparenz ist das Kuka-Energieeffizienz-Kalkulationstool. Dabei handelt es sich um eine Software, die für jede Anlage den Verbrauch für elektrische Energie, Druckluft, Kühlwasser sowie für die Halleninfrastruktur (Licht, Klimatisierung, Heizung) ermittelt und damit den CO2-Ausstoß und die Betriebskosten schon in der Planungsphase kalkuliert und mit einer alternativen, verbrauchsoptimierten Version vergleicht.

Damit die von Kuka Systems entwickelten Anlagen aber nicht nur theoretisch Ressourcen schonen, sondern auch in der Praxis zu einer nachhaltigeren Produktion beitragen, müssen die Verbräuche kontinuierlich überprüft werden. Auch dafür hat Kuka Systems Kuka Systems GmbH schon heute eine Lösung: Mit dem eigenen Steuerungsstandard miKuka lassen sich Energieverbräuche sowohl während der Planung als auch später im Betrieb aufzeichnen.

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In Kombination mit dem Visualisierungsstandard miView kann der Leistungsverlauf bei Bedarf angezeigt und archiviert werden. Wird ein Roboter mithilfe von miKuka und miView in den Ruhemodus geschickt, lassen sich bis zu 90 % der Energie einsparen. Ein weiteres Tool ermöglicht es zudem, den Energieverbrauch pro Takt unmittelbar darzustellen. Dieses Tool läuft direkt auf dem Bediengerät der Robotersteuerung, dem sogenannten SmartPad. Es zeigt dem Bediener über ein Ampelsystem an, ob der aktuelle Energieverbrauch dem vorgesehenen entspricht. Anhand der Kurven und Peaks lässt sich schnell erkennen, wann die Anlage viel, beziehungsweise wenig Energie benötigt. So kann zeitnah reagiert und gegengesteuert werden.

Dass das Potenzial zur Nachhaltigkeit nur im Gesamtbild der Anlage und Anwendung betrachtet werden kann, zeigt Dürr mit seinem ganzheitlichen Konzept Eco Paintshop, in dem alle Systeme und Produkte gebündelt werden, die sich positiv auf die Nachhaltigkeit im Lackierprozess auswirken. Ressourceneffizienz bedeutet in diesem Zusammenhang vor allem Materialeffizienz durch einen hohen Lackauftragswirkungsgrad und geringe Spülverluste der Applikationstechnik, durch minimalen Wasserverbrauch und daraus resultierende geringe Abwassermengen. Darüber hinaus betrachtet Dürr die Prozess-, Energie- und Raumeffizienz sowie die Effizienz durch Flexibilität hinsichtlich Prozess- und Kapazitätsanpassungen. Dürr-Entwickler erreichten so beträchtliche Senkungen des Energieverbrauchs und der Emissionen im Lackierprozess: Energie - 67 %, Wasser - 71 %, CO2-Ausstoß - 73 %, Abwasser - 63 %. Das Beispiel der molchbaren Sonderfarbsysteme EcoSupply P zeigt, dass sich mehr als 100 verschiedene Farben, die insbesondere Hersteller von Nutzfahrzeugen und Kunststofflackierereien nutzen, effizient mit einem Lackierroboter auftragen lassen. Angetrieben mit Druckluft drücken sie nach dem Lackauftrag die Restfarbe in kurzer Zeit nahezu vollständig aus den Farbschläuchen heraus und reduzieren so den Verbrauch von Lack und Spülmittel deutlich.

Konkrete Lösungen zur Ressourceneffizienz kommen auch von R3Coms, einem Tech-Start-up aus Berlin, das die produzierende Industrie, Automobilindustrie, Luftfahrt et cetera fit für die Zukunft machen will, indem es hochzuverlässige, kabellose Funkkommunikation zwischen Maschinen ermöglicht. „Wir bieten mit EchoRing eine weltweit einzigartige Funkkommunikationstechnologie an, die kabelbasierte Steuerungskommunikation im Kontext von Maschinen ablösen kann. Aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung verkürzen sich die Produktzyklen. Dies erhöht den Druck auf Produktionsanlagen, deren Anpassungsfähigkeit in einem solchen dynamischen Umfeld immanent begrenzt ist“, sagt Florian Bonanati, Gründer und Managing Director von R3Coms.

Selbst bereits flexible Roboter gelangen an ihre Grenzen. Im Extremfall gilt es, zukünftig effizient die Losgröße 1 produzieren zu können. In der letzten Konsequenz führt dies zur Auflösung der heute verbreiteten Fließbandproduktion – als Alternative bietet sich dann eine Modularisierung an. „Für diese flexibel ausgestalteten Produktionsszenarien ist die fixe Verkabelung äußerst hinderlich, da hohe Anforderungen an Flexibilität und Mobilität erfüllt werden müssen. Die Lösung besteht in kabelloser Kommunikation. Allerdings sind die heute dominierenden Funktechnologien und Standards für die Szenarien entwickelt worden, bei denen der Mensch im Zentrum steht: – und somit für die angesprochenen flexiblen Szenarien in der Industrie nicht geeignet. Genau hier kommt unsere Technologie EchoRing ins Spiel, welche für hochzuverlässige und gleichzeitig echtzeitfähige Maschinensteuerungskommunikation ausgelegt ist. EchoRing ermöglicht die Flexibilisierung des Einsatzes von Robotern“, so Bonanati weiter.

Bei R3Coms denkt man bereits schon weiter: „Die heutige Implementierung von EchoRing ist nur der Anfang. Erstens wird in Zukunft neue Hardware zur Verfügung stehen, deren Leistungsdaten sich signifikant verbessern werden. Da EchoRing eine reine Software-Technologie ist, wird sie grundsätzlich von diesen Entwicklungen profitieren. Zweitens arbeiten wir bereits daran, EchoRing weiterzuentwickeln und zu optimieren – Kunden können direkt davon profitieren. Wir sind in der Lage, durch Software-Updates nachträglich die Leistungswerte ohne Hardware-Eingriff zu verbessern. Drittens arbeiten wir an einem alternativen Konzept zu EchoRing, welches die Anforderungen im Bereich Motion-Control erfüllen wird (Latenzzeiten unterhalb von 1 ms).“

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