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Stäubli-Roboter bei Automobilzulieferer

Roboter polieren Keramik-Hybrid-Interieurteile

| Autor / Redakteur: Ralf Högel / Andrea Gillhuber

Stäbli-Roboter poliert die Display-Oberfläche eines Gangwahlhebels für Premiumfahrzeuge.
Stäbli-Roboter poliert die Display-Oberfläche eines Gangwahlhebels für Premiumfahrzeuge. (Bild: Stäubli)

Das hinterleuchtete Display des Gangwahlhebels ist ein Designerstück. Doch mit keinem bekannten Fertigungsverfahren ließ sich die geforderte Oberflächengüte des Keramik-Hybrid-Bauteils erreichen. Nun poliert ein Roboter die Oberfläche auf Hochglanz.

Ästhetik, Design und Funktionalität – die Erwartungen der Käuferschicht in der automobilen Luxusklasse steigen mit jedem neuen Modell. Die Interieurdesigner begegnen diesen Anforderungen mit immer anmutigeren Lösungen, deren fertigungstechnische Realisierung aber immer aufwendigere Verfahren erforderlich macht.

Eben diese Herausforderungen stellt sich das mittelfränkische Unternehmen Toolcraft: „Wir schätzen anspruchsvolle Aufgabenstellungen, die sich nicht mit Standardlösungen umsetzen lassen. Wir haben hohe Engineering-Kompetenz im Haus und wollen gemeinsam mit unseren Partnern an schwer realisierbaren Projekten wachsen. Einfach kann jeder“, betont Geschäftsführer Bernd Krebs.

Das futuristisch anmutende Display des Gangwahlhebels bot unter dieser Prämisse beste Voraussetzungen: Die geforderte Oberflächenqualität war mit keinem konventionellen Fertigungsverfahren zu erreichen. Der Kunststoff-Technologieführer Oechsler, der sich als Zulieferer für die Automobilindustrie einen Namen gemacht hat, nahm sich der Herausforderung an. Mit den entscheidenden Polierarbeiten an der Keramikoberfläche des Displays beauftragte der weltweit agierende Konzern den Systemintegrator Toolcraft, der seinerseits die Software-Schmiede Unicam und den Roboterhersteller Stäubli ins Boot holte.

Gemeinsam arbeiteten die vier Technologieunternehmen an einer serientauglichen Lösung für die Polieraufgabe. Die besonderen Anforderungen bringt Thomas Wieland, Teamleiter Robotik und Konstruktion bei Toolcraft, auf den Punkt: „Bei dem Keramik-Hybrid-Bauteil ist es von entscheidender Bedeutung, die ergonomisch ausgebildete Freiformfläche mit äußerst gleichmäßiger und kontinuierlicher Krafteinwirkung in allen Ebenen zu polieren. Es zeigte sich, dass dies mit speziell zu entwickelnden Werkzeugen, einem hochpräzisen Sechsachsroboter und einer genauen Bahnplanung möglich sein müsste.“

Da der Serienanlauf des neuen Fahrzeugmodels schon in greifbarer Nähe stand, war Eile geboten. Die Spezialisten machten sich in interdisziplinären Teams an die Entwicklung einer geeigneten Polierzelle. Was dabei herausgekommen ist, zeigt sich heute bei Toolcraft in Georgensgmünd, wo seit einiger Zeit vier identische Roboterzellen im Dreischichtbetrieb rund um die Uhr Displays polieren.

Präzisions-Roboter für Polieraufgabe

Der Blick auf die Anlage verdeutlicht das Know-how, das in dieser Gemeinschaftsentwicklung steckt. Prozess und Anlage sind nach aktuellem Stand einzigartig. Herzstück der Zelle ist ein Stäubli TX90, der für die Polieraufgabe mit einer Schnelllaufspindel und automatischem Werkzeugwechselsystem ausgestattet ist.

Warum nur dieser Sechsachser für den Einsatz in der Zelle in Frage kam, erläutert Wieland: „Für diese Aufgabenstellung kam nur ein sehr präziser Roboter mit perfektem Bahnverhalten in Frage. Allein der Stäubli TX90 war aufgrund seiner Antriebstechnik in der Lage, die Anforderungen zu erfüllen. Um das Optimum für den Prozess zu erreichen, wurden die Roboter im Stammwerk in Faverges absolut vermessen. Mit diesem Kniff konnten wir die Präzision auf die Spitze treiben.“

Die nächste Herausforderung für das Team war, dass mit keinem handelsüblichen Polierwerkzeug die gesetzten Qualitätsziele erfüllt werden konnten. So entwickelten die Toolcraft Experten spezielle Polierwerkzeuge und brachten diese zur Serienreife. Um prozesssicher produzieren zu können, kommen an den Anlagen integrierte Werkzeuglängenmesssysteme zum Einsatz. Ab einer definierten Verschleißgrenze holt sich der Stäubli Roboter über ein vollautomatisches Werkzeugwechselsystem ein neues Werkzeug. Damit ist für eine hohe Autonomie der Anlagen gesorgt.

Die vier Anlagen sind darauf ausgelegt, auf jeweils neun Bearbeitungsstationen acht verschiedene Bauteilvarianten zu fertigen. Für das präzise und gleichzeitig schonende Spannen der Gangwählhebel kommen pneumatische Nullpunktspannsysteme zum Einsatz. Bei der Simultanbearbeitung der Keramik-Hybrid-Freiformfläche muss der Stäubli TX90 mit absolut gleichmäßiger Krafteinwirkung zu Werke gehen, ansonsten ist Ausschuss vorprogrammiert.

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