Schweißzelle Roboter hilft Verzinkerei beim Schweißen

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Seitdem die Verzinkerei Sulz in eine Schweißzelle von Kuka investiert hat, spart sich ein Großkunde viele Tonnenkilometer. Die Bauteile werden nun vom Roboter in der Nähe geschweißt und nicht mehr in Osteuropa.

Dass eine Verzinkerei Stahlteile verschweißt, gilt als ungewöhnlich. Die Kernkompetenz von Verzinkereien liegt im Feuer- oder Schleuderverzinken, um Stahlteile vor der Korrosion zu schützen. Doch die Verzinkerei Sulz GmbH, die zur Lichtgitter-Gruppe gehört, hat mit ihrer Kuka Schweißzelle noch mehr zu bieten. Der Roboter vom Typ KR Cybertech nano verbindet hier in Sulz am Neckar mithilfe des Schweißgeräts ein achteckiges Prisma mit einer kompakten Platte aus Stahl. Nach 90 s sind zwei Schweißvorgänge abgeschlossen. Ein Mitarbeiter entnimmt die fertigen Produkte und ersetzt sie durch zwei neue. „Die Qualität der Schweißnähte ist hervorragend“, freut sich Bernd D. Euschen, Geschäftsführer der Verzinkerei Sulz, über die roboterbasierte Lösung mit der Kuka-Schweißzelle und dem KR Cybertech nano.

Kontinuierliche Qualität, weniger Transporte

Bei den Schweißbaugruppen, an denen der KR Cybertech nano zum Einsatz kommt, handelt sich um Adapter für eine geschweißte Anbindung an Stahlträgern, Anschweißplatten oder anderen Anbindestellen. Sie eignen sich zum Bau von Abhängungen, Traversen und weiteren Konstruktionen in Gebäuden und auf Baustellen. Früher, berichtet Euschen, seien diese Baugruppen mit Schweißnähten in wechselnder Qualität geliefert worden. Aber da waren auch wechselnde Lohnfertiger dafür verantwortlich und mal wurde per Hand, mal mit Robotern geschweißt. Dafür hatte der Kunde die Bauteile mit dem Lkw zum Verschweißen nach Osteuropa transportieren lassen. Nach dem Schweißen transportierte der Lkw die Schweißbaugruppen in den Schwarzwald zur Verzinkerei Sulz zum Verzinken, Konfektionieren und für den Versand. „Unser Kunde musste also zwei Mal pro Woche 40 t auf die Straße schicken“, berichtet Euschen. Zufrieden war dieser damit ganz und gar nicht und suchte einen neuen Dienstleister für diese Aufgabe, „am besten in der Nähe“. So kamen Euschen und sein Team auf die Idee: „Warum machen wir das nicht hier in Sulz am Neckar?“

Wenn Schweißer fehlen, hilft der Roboter

Euschen räumt ein, dass dieser Weg für seine Branche ungewöhnlich war: „Wir kennen jedenfalls keine andere Verzinkerei in Deutschland, die auch eine Schweißzelle hat.“ Dennoch habe der potenzielle Auftrag interessant geklungen und die Möglichkeit, künftig Tausende von Transportkilometern und jede Menge CO₂ einzusparen, sehr reizvoll. Also entschieden Euschen und sein Team: „Wir machen das.“

Von Anfang an stand fest: Dieser Auftrag soll automatisiert werden. Denn die geplante Aufgabe einem der 65 Mitarbeiter der Verzinkerei zu übertragen, schied aus. Im Unternehmen wie in der gesamten Region sind keine Schweißer zu finden. Aber Bernd D. Euschen wusste, dass Roboter unter anderem das Laserschweißen, Rührreibschweißen und Schutzgasschweißen beherrschen und immer besser werden. Und um dem Prinzip der kurzen Wege treu zu bleiben, suchte Euschen nun einen fachkundigen Integrator in der Nähe. So lernte er Christoph Welle kennen, den Geschäftsführer der Kiwi-Automations GmbH & Co. KG im badischen Oberkirch, die 2006 aus einem Konstruktionsbüro hervorging und seit 2016 Kuka-Systempartner ist.

Anforderungen: kompakt, zuverlässig, schnell und flexibel

„Die Aufgabe lautete, in relativ hohem Takt in konstanter Qualität die verschiedenen Produkte einer ganzen Produktfamilie zu schweißen“, erinnert sich Christoph Welle. „Es war nie ein Thema, diese Stückzahlen von bis zu 10.000 Bauteilen pro Monat von Hand zu schweißen. Weitere Vorgaben waren: eine gleichbleibende Qualität, die ich mit dem Roboter erreiche und Flexibilität mit austauschbaren Vorrichtungen auf den Maschinen.“ Diese haben Welle und sein Team bausatzartig so gestaltet, dass man für verschiedene Teile von Produktfamilien schnell die Vorrichtungen umbauen und das Programm umwählen kann. „So kann man nach kurzen Rüstzeiten ein neues Produkt bearbeiten“, so Welle.

Bernd D. Euschen ergänzt: „Unsere Anforderung an die Schweißzelle von Kuka war, dass sie kompakt ist. Wir wollten erste Schritte in Richtung Roboterschweißen machen, dadurch lernen und Know-how aufbauen. Wichtig war uns auch, dass alle sicherheitstechnischen Dinge berücksichtigt werden.“ Da erwies es sich als sehr hilfreich, dass das Kuka-Team Expertise in Schweißapplikationen mitbrachte. Ebenso zahlte es sich aus, dass das Unternehmen Kiwi-Automations mit vielen Unternehmen in der Blech verarbeitenden Industrie zusammenarbeitet und die Branche kennt.

Die kleinste Kuka-Schweißzelle mit der passenden Größe

Die Entscheidung fiel zugunsten der kompakten Kuka-Schweißzelle. Sie ist 3.980 mm lang, 2.365 mm breit und 2.445 mm hoch und bietet damit viel Leistung mit kleinem Footprint. Die Schweißzelle setzt einen KR Cybertech nano ein. Der schlanke Roboter mit dem minimalen Störradius überzeugt laut Kuka mit der kleinsten Zentralhand der Roboterklasse, hoher Wiederholgenauigkeit und Flexibilität. Als Schweißsystem wählten Euschen und Welle das kommunikationsfähige TPS 400i von Fronius. Mit dem manuellen Drehtisch als Positionierer, auf dem sich die Schweißvorrichtungen befinden, und der Robotersteuerung KR C4 small size zeigt sich Euschen zufrieden.

Mithilfe der Software „Kuka.Sim“ wurden vorab das Setzen der Schweißnähte und die Taktzeiten überprüft. Dann suchte und fand Euschen einen Mitarbeiter fürs Be- und Entladen der Zelle in seinem Team, stellte einen Mitarbeiter mit Programmierkenntnissen neu ein und es ging los.

Die Software „Kuka.Arctech“ ergänzt das Robotersystem von Kuka um intuitive Befehle, strukturierte Menüs und praktische Statustasten, die das einfache Schutzgasschweißen mit hoher Präzision ermöglichen. „Ein Schweißvorgang dauert nicht einmal eine Minute“, so Bernd D. Euschen. Je nach Typ der stählernen Fußplatten, rechnet Euschen vor, werden 5.000 bis 10.000 Bauteile im Monat verzinkfertig. „Pro Jahr sind wir knapp sechsstellig.“ Die Bilanz nach neun Monaten fällt entsprechend positiv aus: „Wir hatten kalkuliert, dass es bis zum Return on Invest 2,5 Jahre dauern würde, sind aber zuversichtlich, dass wir es nach eineinhalb bis zwei Jahren schon geschafft haben werden. Denn dass wir jetzt auch schweißen können, bringt uns inzwischen zusätzliche Verzinkungsaufträge. Wir konnten unsere Kernprozesse stärken.“

In Zeiten des Fachkräftemangels, findet Euschen, führt für viele kleine und mittelständische Unternehmen an der Automatisierung kein Weg vorbei. Anderen Unternehmern macht er Mut: „Man kann ganz klar sagen: Die Investitionskosten sind überschaubar, aber die Möglichkeit, damit erste Schritte zu wagen, Know-how aufzubauen und erste gute Kundenaufträge an Land zu ziehen, ist sehr hoch.“ Auch Christoph Welle zeigt sich zufrieden: „Für uns als Anlagenbauer ist dieses Projekt ein sehr gutes Pilotprojekt, um auch anderen Firmen zu zeigen, dass der Einstieg in die Automatisierung nicht schwer sein muss. Dass man da keine Hemmungen haben muss sondern langsam reinwachsen kann auch als kleiner Betrieb.“

Belegschaft integriert: Die Automatisierung soll weitergehen

Die Belegschaft der Verzinkerei Sulz trug die Entscheidung, einen Schweißroboter zu integrieren, gerne mit – schließlich entfielen keine Arbeitsplätze. Im Gegenteil. „Wir haben Mitarbeiter wegen der Schweißzelle neu eingestellt, weil wir uns darüber im Klaren waren, dass wir hier Know-how aufbauen müssen“, berichtet Euschen. „Insgesamt nehmen unsere Mitarbeiter die Automatisierungslösung interessiert und sehr, sehr positiv wahr. Sie sehen, dass man neue Wege geht und damit den Standort sichert.“

Der Großkunde, für den die Schweißzelle so umfangreich im Einsatz ist, stellt indes neue Aufträge in Aussicht. Auch andere potenzielle Kunden haben bereits angeklopft. Bernd D. Euschen und sein Team planen gemeinsam mit Kiwi-Automations bereits weitere Automatisierungslösungen mit Kuka. (pf)

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