Software Warum sich die Offline-Roboterprogrammierung für KMU lohnt

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Die Vorbehalte gerade bei Mittelständlern gegenüber der Offline-Roboterprogrammierung (OLP) sind groß: teuer, kompliziert zu bedienen. Visual Components räumt mit Missverständnissen auf und zeigt, welche Vorteile sich durch OLP bieten – auch für KMU.

Offline-Roboterprogrammierung (OLP) ist teuer, komplex und ungeeignet für kleine Betriebe: Irrtümer wie diese führen dazu, dass viele deutsche Unternehmen im Hinblick auf die virtuelle Programmierung von Robotern noch zögerlich sind. Dabei ist die OLP-Methode mittlerweile erschwinglich und bietet insbesondere in komplexen Produktionsumgebungen, wie beim Schweißen, Schneiden oder der Montage, immense Vorteile – und das für Unternehmen aller Größen.

Offline-Roboterprogrammierung: Was ist das?

Prinzipiell wird bei der Programmierung von Robotern zwischen Online- und Offline-Programmierung unterschieden. Die Offline-Programmierung ist eine Methode, bei der der Roboter virtuell in einer Simulationsumgebung der Produktion programmiert wird. Soll der Roboter zum Beispiel ein bestimmtes Teil auf ein Werkstück schweißen, importieren die Programmierer zunächst eine CAD-Datei der Schweißzelle in die OLP-Software und planen die Bewegung des Brenners mit einem digitalen Robotermodell. Anschließend generiert die Software das entsprechende Roboterprogramm und überprüft es auf mögliche Kollisionen und Fehler. Erst wenn das Programm problemfrei läuft, wird es in die Robotersteuerung geladen, sodass die Zelle die Arbeit aufnehmen kann.

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Diese Variante der Programmierung bietet mehrere Vorteile:

• geringere Ausfallzeit des Roboters: Da die Programmierung an einem virtuellen Modell vorgenommen wird, reduziert sich die Stillstandszeit der Zellen und die Ausfallzeit der Roboter.

• schnelle Einrichtungszeiten: Der Zeitaufwand für die Integration eines neuen Produkts in die Produktion wird minimiert, denn die Einführung und die Programmierung erfolgen gleichzeitig und nicht nacheinander.

• erhöhte Sicherheit: Es besteht ein geringeres Unfall- und Verletzungsrisiko, da überwiegend mit virtuellen Robotermodellen gearbeitet wird.

• höhere und wiederholbare Qualität: Die Roboterprogramme lassen sich offline einfacher und besser optimieren, was zu einer höheren und wiederholbaren Produktionsqualität führt.

• unabhängig von Marken und Prozessen: Die aktuelle OLP-Software deckt alle Anwendungen unabhängig von Robotermarken oder Prozesstypen ab.

Vorteile der OPL im Vergleich zur Teach-in-Methode

Die Alternative und bisherige Standardmethode zur Roboterprogrammierung ist die Online-Programmierung direkt am Roboter. Bei der sogenannten Teach-in-Methode wird ein Programmierhandgerät verwendet, um einen Roboter-Endeffektor manuell in verschiedene Positionen und Richtungen zu bewegen und die relevanten Punkte zu speichern. So kann sich der Roboter anschließend entlang der gespeicherten Positionen bewegen.

Im Vergleich zu OLP hat dieses Verfahren einige Nachteile: So steht die Roboterzelle während der Programmierung nicht für die Produktion zur Verfügung. Dieser Stillstand kann einige Tage andauern. Außerdem erfolgt das sogenannte „Teachen“ des Roboters erst dann, wenn die Roboterzelle gebaut und installiert wurde. Stellt sich dabei beispielsweise heraus, dass der Roboter eine bestimmte Stelle nicht erreichen kann oder die angestrebte Zykluszeit nicht einhält, muss die Zelle neugestaltet werden. Darüber hinaus ist das Programmieren am Roboter auch mit höheren Sicherheitsbedenken verbunden, da der Programmierer die Roboterzelle zum Einlernen der Punkte betritt, in der das Risiko einer unerwarteten Bewegung – entweder des Roboters oder eines der anderen Mechanismen in der Zelle – besteht.

Irrtümer über OLP: Zu teuer, komplex und nur für große Hersteller

Trotz der Vorteile greifen noch nicht viele Unternehmen auf die Möglichkeit der Offline-Programmierung zurück. Ein Grund sind mitunter Irrtümer und Missverständnisse im Hinblick auf das Verfahren. Verbreitet sind vor allem drei Annahmen:

• OLP sei nur für große Hersteller geeignet: Nicht nur Betriebe mit hohen Produktionsmengen profitieren von OLP. Die Methode eignet sich vor allem dort, wo die Produktionsläufe kurz sind und häufig umgerüstet oder umgestellt werden. Das ist gerade bei kleinen und mittelgroßen Herstellern der Fall, die Kleinserien produzieren.

• OLP sei schwer zu bedienen: Der Umgang mit neuer Software erfordert immer eine gewisse Einarbeitung. Am Markt gibt es allerdings OLP-Lösungen, die intuitiv zu bedienen sind, sodass auch Einsteiger schnell damit zurechtkommen. Im Vergleich dazu ist die manuelle Programmierung per Teach-Pendant häufig sogar komplexer, da die Befehle je nach Robotermarke und -modell variieren.

• OLP sei teuer: Die Implementierung einer OLP-Lösung ist zwar zunächst mit Zusatzkosten verbunden, diese müssen jedoch nur ein Mal getätigt werden und können anschließend für die Programmierung aller verwendeten Robotermarken eingesetzt werden. OLP-Anwender berichten von einer verbesserten Kapitalrendite ihrer Roboterzellen, da sich die Ausfallzeiten reduzieren und die Roboterauslastung erhöhen.

Von Schweißen bis Montage: typische Anwendungen von OLP

Je komplexer die Roboterbahnen sind, desto mehr lohnt sich der Einsatz von OLP. Einige Beispiele für besonders geeignete Anwendungsfälle sind daher Schweißen, Schneiden und Montage. So muss beim Schweißen beispielsweise oftmals eine hohe Anzahl an Punkten eingelernt werden. Zudem stellen der Zugang und die Orientierung bei Schweißrobotern eine besondere Herausforderung dar, die mit OLP besser gelöst werden kann. Beim Schneiden sind häufig komplexe Geometrien mit genauen Schnittmustern gefordert, die in der virtuellen Umgebung mithilfe von OLP schneller und leichter programmiert sowie getestet werden können.

Bei Montageanwendungen wiederum erfordern Greif- und Einsetzbewegungen eine besonders präzise Steuerung, die mit einer Offline-Programmierung in einem höheren Maße erreicht wird.

OLP in der Praxis: Zeitersparnis als größter Vorteil

Softwareunternehmen arbeiten kontinuierlich daran, OLP für die Fertigungsbranche noch zugänglicher zu machen. Ein Beispiel dafür ist Visual Components. Das Unternehmen ist seit langem eines der führenden Unternehmen in der 3D-Fertigungssimulation. Durch die Übernahme von Delfoi, das als Pionier für Softwarelösungen zur Offline-Programmierung von Robotern gilt, ergänzte das finnische Unternehmen 2022 seine bestehenden Simulationstools durch umfangreiche OLP-Funktionen.

Neben den allgemeinen Vorteilen von OLP ist die Software besonders intuitiv und schnell zu erlernen, speichert Kernprozesswissen und macht es so allen an der Produkt-, Zellen- und Vorrichtungsentwicklung Beteiligten zugänglich. Ergänzt wird die Software durch intelligente und automatische Werkzeuge zur Lösung von Roboterprogrammproblemen.

HT Laser, ein finnisches Unternehmen, das robotergestütztes Schneiden und Schweißen von Kleinserien mit Robotern verschiedener Hersteller durchführt, nutzt die Lösung beispielsweise, um Programmierzeit zu sparen und die Produktionskapazität zu erhöhen. „Die Vorteile der Offline-Programmierung werden in unserer Produktion jeden Tag umgesetzt. Der größte Vorteil ist die Zeitersparnis, da die Programmierung ohne Unterbrechung der Produktion und ohne teure Maschinen durchgeführt werden kann. Die Zeitersparnis wird auch durch bestimmte Softwaremakros erreicht, die den Programmierprozess beschleunigen. Die Offline-Programmierung löst auch das Problem, wenn das geschweißte Teil groß ist oder sich an einem Ort befindet, der schwer oder unsicher zu besteigen ist“, berichtet Janne Tuominen, Product Development Manager bei HT Laser.

Fazit: Moderne OLP-Lösungen lohnen sich

Das Beispiel von Visual Components zeigt: OLP ist heute moderner, preiswerter und anwendungsfreundlicher geworden und verschafft Herstellern erhebliche Geschwindigkeits-, Kosten-, Effizienz- und Qualitätsvorteile. Mithilfe der virtuellen Programmierung löst OLP zahlreiche Probleme der manuellen Roboterprogrammierung. Gerade Unternehmen, die mit kleinen Losgrößen und kurzen Produktionsläufen oder komplexen Roboterbahnen arbeiten, profitieren von der Methode und sollten eine die Anschaffung einer OLP-Lösung in Erwägung ziehen.

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