Automatisiertes Schweißen Roboter schweißt effizient ab Einzelstück

Automatisiert zu schweißen, lohnt meist erst bei mittleren Serien. Denn Roboter zu programmieren, ist zuvor langwierig und aufwendig. Bei der Zweifel Metall AG beweist die Roboterschweißzelle Truarc Weld 1000, dass Automation auch beim Fertigen von Einzelstücken lukrativ ist.

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Zahlreiche Arbeitsbereiche in der Fertigung lassen sich nur komplex automatisieren. Zudem ist dafür umfangreiches Fachwissen erforderlich. Das betrifft auch das Schweißen. Allerdings sind auch befähigte Schweißer immer schwieriger zu finden, Automation ist also nahezu unabdingbar. Schweißroboter verursachen aber einigen Aufwand beim Programmieren. Deshalb ist diese Automation bei kleinen Losgrößen und bei Einzelstücken eher uninteressant. Wirklich überzeugende Automatisierungen, also automatisierte Schweißzellen mit einfach programmierbaren Schweißrobotern, die hohe Qualitätsansprüche erfüllen, aber nur wirtschaftliche, niedrige Investitionen erfordern, fehlten bisher.

Einfache Programmierung gefordert

Die Schlosserei Zweifel Metall AG in Amriswil fertigt für den Maschinen- und den Fahrzeugbau eine Vielzahl an Komponenten aus Blech. Schweißen ist dabei ein wesentlicher Arbeitsprozess. Für einen Lohnauftrag des Schienenfahrzeugherstellers Stadler Rail hatte man zusätzlich zu den 14 manuellen Schweißarbeitsplätzen im Jahr 2011 eine erste Automation installiert. Wie Andreas Zweifel, Geschäftsführer und Mitinhaber, erläutert, hätte man ohne diesen Schweißroboter und trotz motivierter Schweißer diesen Auftrag zum Fertigen in größeren Serien allein nicht bewältigt. Mit der Investition in den Schweißroboter wurden auch die Mitarbeiter entsprechend geschult. Bis heute ist er täglich in Betrieb. Aufgrund wechselnder Entwicklungsphasen und erhöhter Nachfrage nach anderen Anwendungen gerieten dieser Schweißroboter und sein Einsatz etwas in den Hintergrund. Letzteres vor allem wegen der aufwendigen Programmierung. Um aber auch bei kleineren Serien von einer Automation profitieren zu können, begeisterte sich Andreas Zweifel für die Roboterschweißzelle Truarc Weld 1000 von Trumpf. „Bereits beim ersten Gespräch mit Patrick Kühne, unserem Kundenbetreuer bei Trumpf Schweiz, freute ich mich auf diese Maschine“, erinnert sich Andreas Zweifel. Dieser hatte seinerzeit die Schweißzelle nur nebenbei erwähnen wollen. „Aber ich dachte mir, dass eine Schlosserei mit 14 Schweißtischen wohl Bedarf für eine automatisierte Lösung haben könnte, die ein derart gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aufweist wie unsere Roboterzelle Truarc Weld 1000“, berichtet Patrick Kühne.

Wirtschaftlich, einfach, komplett ausgestattet

Die Schweißzelle Truarc Weld 1000 überzeugt durch niedrige Investitionskosten. Trumpf, ansonsten bekannt als Hersteller von Lasern und Werkzeugmaschinen, bietet ein umfassendes Portfolio an Laserschweißmaschinen. In der Roboterzelle Truarc Weld 1000 dagegen ist ein Lichtbogenschweißgerät des Herstellers Fronius integriert. In der Schweißzelle arbeitet ein kollaborativer 6-Achs-Roboter (Cobot). Die Schweißzelle verfügt zudem über einen 3D-Schweißtisch, eine selbstreinigende Absaugung, eine Umhausung mit Blendschutz, eine LED-Beleuchtung und eine ausgereifte Sicherheitstechnik, die dem beim Hersteller Trumpf üblichen Standard entspricht. Dazu erläutert Patrick Kühne: „Generell wurde bei der Roboterschweißzelle Truarc Weld 1000 darauf geachtet, dass unser gewohnt hoher Qualitätsanspruch eingehalten wird, verbunden mit einer durchgehenden Einfachheit.“ Letztere zeigt sich unter anderem in der Programmierung. Eine Kombination aus intuitiver Bedieneinheit am Schweißbrenner und Einfachprogrammierung direkt an der Robotersteuerung sorgt für kürzeste Programmierzeiten. Zudem sind die Parameter für zahlreiche gängige Schweißprogramme bereits hinterlegt. Zum Konzept sagt Patrick Kühne: „Es ist eine Maschine, die für den einfachen Einstieg ins automatisierte schweißen gedacht ist.“

Schon beim Einzelstück effizienter

Besonderer Vorteil für die Zweifel Metall AG ist, dass den Roboter nun auch Mitarbeiter ohne Vorkenntnisse bereits nach kürzesten Trainingszeiten programmieren können. Eigentlich wird nicht programmiert. Es geht eher um ein „Teachen“, also um das „Vormachen“ des Prozesses ohne Eingabe eines Programm-Codes. Durch diese Einfachheit gelingt es, bei einfachen Werkstücken auch bei Losgröße 1 wirtschaftlicher zu schweißen als von Hand. Der Hersteller der Schweißzelle hat dies für einige Referenzbeispiele getestet. Unter anderem schweißte man dafür eine Konsole aus Baustahl. Um eine 25 mm dicke Platte mit 8 mm dicken, gebogenen Blechen zu verbinden, sind fünf Schweißnähte anzubringen. Bereits bei einem Einzelstück verkürzt die Automation die Zeit zum schweißen dieses Bauteils um etwa 21 Prozent, verglichen mit manuellem schweißen. Dabei ist die Programmierzeit berücksichtigt. Das Teststück zeigt eindeutig, dass auch der Lohnfertiger Zweifel Metall AG von der Effizienz des Roboters profitieren würde. Noch bevor die Roboter-Schweißzelle Truarc Weld 1000 in Betrieb genommen war, berechneten die Lohnfertiger für einen Auftrag die Kosten, die üblich beim Handschweißen anfallen. Den Auftrag konnte man dann bereits auf der Schweißzelle ausführen. Dabei ergab sich, dass die Schweißarbeiten inklusive der Programmierung innerhalb der halben Zeit verglichen mit Handschweißen ausgeführt werden konnten. Zur reduzierten Bearbeitungszeit trägt auch bei, dass die Schweißzelle dank einer ausfahrbaren Trennwand zwei Stationen bietet. So kann man hauptzeitparallel rüsten.

Einfach installieren und in Betrieb nehmen

Nicht nur das Programmieren der Maschine ist einfach, auch das Installieren und die Inbetriebnahme. Beides wird mit QR-Codes vereinfacht. Diese führen zu E-Learnings, die die Inbetriebnahme, das Roboterschweißen und die Programmierung erläutern. Nach deren Ansehen und Befolgen der Anweisungen kann das Personal bereits erste einfache Schweißarbeiten ausführen. Einfachheit ist der Grundgedanke, der sich durch das gesamte Konzept der Schweißzelle zieht. Ohne Servicetechniker soll es möglich sein, die Maschine selbst aufzustellen und in Betrieb zu nehmen. Dass dieses Konzept realistisch ist, konnte Patrick Kühne zusammen mit Andreas Zweifel verifizieren. Als ehemaliger Maschinenmonteur installierte er die Roboterzelle und nahm sie allein anhand der Videos in Betrieb. Der gesamte Ablauf dauerte nur etwa zwei Stunden. „Es gab keine Probleme. Da hat Trumpf wirklich nicht zu viel versprochen“, freut sich Patrick Kühne.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem schweizer Partnerportal www.maschinenmarkt.ch

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