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Roboter Umrüstbare Roboterzelle lässt sich flexibel einsetzen

| Autor/ Redakteur: Sebastian Schuster / Mag. Victoria Sonnenberg

In einem innovativen Projekt beweist Gindele, gemeinsam mit der Hochschule Reutlingen, robomotion und Kuka, wie sich ein mehrstufiger Bearbeitungsprozess eines nachhaltigen Kunststoffbestecks optimieren lässt.

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Der KR AGILUS Reihe entnimmt das Besteck aus der Spritzgussmaschine.
Der KR AGILUS Reihe entnimmt das Besteck aus der Spritzgussmaschine.
(Bild: Kuka)

Weg von Wegwerfprodukten, hin zu nachhaltigem Konsum – das ist ein Weg zur Reduzierung der Umweltbelastungen durch den Menschen. Studierende der Hochschule Reutlingen unter Federführung von Prof. Dr. Steffen Ritter hatten es sich bei einem Projekt für die Moulding Expo 2017 zum Ziel gesetzt, dem entgegenzuwirken. „Unsere Projektgruppe hat ein innovatives Essbesteck aus Hochleistungskunststoff entwickelt, das dauerhaft, leicht mitzuführen, flexibel einsetzbar, hochfunktional und kompakt ist sowie den hygienischen Anforderungen entspricht“, sagt Steffen Ritter und führt weiter aus: „Wir stellen Messebesuchern ein Produkt zur Verfügung, mit dem sie selbst einen Beitrag zu nachhaltigem, bewusstem Konsum leisten können.“

Automatisierung macht es möglich

Aus dem ursprünglichen Hochschul- ist mittlerweile ein Erfolgsprojekt geworden. Die Nachfrage steigt, die Stückzahlen müssen erhöht werden. „Bei solch komplexen Produkten und hohen Stückzahlen muss die Produktion unbedingt automatisiert erfolgen“, sagt Ritter. Für die K-Messe 2019, wo es das Besteck als Give-away auf dem Kuka-Stand gab, haben sich die Hochschule Reutlingen, die Gindele GmbH, die robomotion GmbH und Kuka zusammengetan und zeigten anhand dieses Beispiels, wie die hochkomplexe Automatisierungslösung in der realen Produktionswelt eines Spritzgießunternehmens funktioniert.

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Dazu wird der Hochleistungskunststoff in einer Spritzgussmaschine bei der Gindele GmbH in die gewünschte Besteckform gegossen. Die anschließende Entnahme aus der Maschine, das Entfernen des Angusses und die Qualitätskontrolle per Vision-System geschehen ebenfalls automatisiert und zwar durch die Roboterzelle flexobot. In dieser Zelle, die das Unternehmen robomotion entwickelt hat, ist ein Kuka Roboter aus der KR-Agilus-Baureihe integriert. „Die Zelle ist mit zahlreichen Rüstplätzen für Werkzeuge und Ablageflächen ausgestattet. Zudem ist sie mobil und kann einfach und schnell für verschiedene Tätigkeiten umgerüstet werden“, erklärt Dr. Andreas Wolf, Geschäftsführer der robomotion GmbH.

„Durch die Flexibilität der Roboterzelle kann der Automatisierungsgrad der Tätigkeiten nach dem Spritzgussverfahren deutlich gesteigert werden“, sagt Wolf und führt zum Roboter weiter aus: „Die Sechs-Achs-Kinematik des KR Agilus ist äußerst flexibel und kann so auch komplexe Bauteile sicher greifen. Zudem verfügt er über ausreichende Steifigkeit, um den Anguss des Bestecks zu entfernen.“

Bei der Gindele GmbH übernimmt die Roboterzelle genau diese Aufgaben. Das nachhaltige Besteck wird in einer Spritzgussmaschine hergestellt. Anschließend entnimmt es der KR Agilus und führt es zur Prüfung einem Vision-System zu. Da das frisch aus der Spritzgussmaschine kommende Bauteil noch sehr heiß ist, wird es zunächst zum Abkühlen abgelegt. Nach dem Abkühlen greift der Roboter das Bauteil wieder auf und entfernt den Anguss. Dafür ist der Kuka Roboter mit einem 3D-gedruckten Greifer ausgestattet. Die Abtrennung erfolgt an einer separaten Station.
Anschließend legt der KR Agilus das fertige Bauteil in einer Rüsselrutsche oder auf einem Förderband ab.

Matthias Gindele, Geschäftsführer der Gindele GmbH, nennt einen weiteren Vorteil: „Bei uns im Werk ist der Bauraum begrenzt. Der flexobot ist aber schlank genug, um ihn in unmittelbarer Nähe zur Spritzgussmaschine zu positionieren. So kann er möglichst viele Tätigkeiten an Ort und Stelle übernehmen.“

Besondere Anforderung an die Fertigung

Die Ursprünge des Bestecks reichen einige Jahre zurück. Steffen Ritter stellte seinen Studenten an der Hochschule Reutlingen die Aufgabe, ein Give-Away zu entwickeln, dass alle Anforderungen der Nahrungsmittelindustrie erfüllen müsse und zudem multifunktional und nachhaltig sei. Das Projekt mit der Bezeichnung 3-2-eat war geboren. Neben der eigentlichen Produktentwicklung stellten sich den Studierenden zwei Aufgaben: Einen entsprechenden Werkstoff zu finden und ein Werkzeug zu entwickeln, um das Besteck in Form zu gießen. „Unser Hochleistungskunststoff ist aus glasfaserverstärktem Polyamid, den wir in Zusammenarbeit mit dem kunststoffspeziallisten BASF entwickelt haben. Außerdem wurden die Farben eigens für das Projekt von der Granula Deutschland GmbH entwickelt“, erklärt Steffen Ritter.

Der Werkstoff weist zwei entscheidende Vorteile auf: Er entspricht den hohen hygienischen und lebensmitteltechnischen Anforderungen und verfügt gleichzeitig über eine hohe Festigkeit. Damit ist das leichtgewichtige Besteck lange nutzbar und wird nicht so schnell weggeworfen. Gefertigt wird das Besteck, indem der thermoplastische Kunststoff plastifiziert wird und unter hohem Druck in die von den Studierenden entwickelten Spritzgussform gespritzt wird.

Mit den bisherigen Ergebnissen der Produktion zeigt sich Matthias Gindele sehr zufrieden: „Mit dem flexobot in Kombination mit dem Kuka Roboter haben wir eine hohe Fertigungstiefe im Anschluss an die Bearbeitung der Spritzgussmaschine erreicht. Dieses Beispiel zeigt, wie wir hochkomplexe Aufträge vollautomatisiert umsetzen können.“

* Sebastian Schuster ist Global PR & Content Manager Robotics bei der Kuka AG in 86165 Augsburg, Tel. (08 21) 7 97 72 71, Sebastian.Schuster@kuka.com

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