Kessel automatisiert fertigen

3.500 Kessel in einem Monat schweißen – dieser Auftrag stellte eine Riesen-Herausforderung für das nur 16 Mitarbeiter starke Team der DAST Schweißtechnik GmbH dar. Der Familienbetrieb aus Wegberg-Wildenrath wurde 1999 von Dieter Wagels gegründet und bietet verschiedene Ausbildungen und Qualifizierungen im Bereich Schweißtechnik an. Als Lohnfertiger übernimmt er Schweißarbeiten in Einzel- und Serienfertigung. Als die Kundenanfrage für die Fertigung von 3.500 Kesseln pro Monat – parallel sollten zudem an zwei Seiten Halter aufgeschweißt werden – hereinkam, wäre es beinah abgelehnt worden: „Für dieses Projekt hätten wir aufwändige Vorrichtungen benötigt und drei Schweißer einsetzen müssen, die damit in Vollzeit beschäftigt gewesen wären“, erklärt Qualitätsmanagerin Denise Wagels. Unter diesen Voraussetzungen hätte DAST nicht den gewünschten Kostenrahmen einhalten können.

Daher nahm Denise Wagels den Kontakt zur Inperfektion GmbH auf, die sich in unmittelbarer Nähe befindet. Inperfektion hatte sich bereits in der Vergangenheit mit dem Thema Automatisierung beschäftigt und gemeinsam mit der Niederrhein Automation GmbH sowie der Item Industrietechnik GmbH die multifunktionale Roboterzelle Inna entwickelt. Dazu befasste sich Item mit der Grundkonstruktion, die Niederrhein Automation lieferte den passenden Cobot und die Inperfektion übernahm die Planung und Umsetzung. „Mein Vater war zunächst sehr skeptisch und konnte sich nicht vorstellen, dass sich der Einsatz eines Roboters für unser mittelständisches Unternehmen lohnt“, so Denise Wagels. „Das Bild hat sich komplett gewandelt, denn die Ergebnisse haben ihn überzeugt.“

Die Maschineneinhausung von Inna basiert auf der Profil-Baureihe XMS und misst 1,60 m in die Länge, 1,50 m in die Breite und 2,20 m in die Höhe. Die gesamte Zelle wiegt ungefähr 500 kg und ist damit wesentlich leichter als eine Konstruktion aus Stahl. Die einzelnen Komponenten sind universell einsetzbar und ermöglichen eine freie Skalierbarkeit. Die Bauteile können einfach verbunden werden und sind alle miteinander kompatibel. Bestehende Konstruktionen lassen sich so jederzeit schnell und einfach erweitern oder anpassen – ein großer Vorteil gegenüber geschweißten Konstruktionen. Im Inneren befindet sich ein Cobot der Firma Doosan Robotics mit einem Bewegungsradius von 2,20 m. Der Roboter ist auf einer funktionalen Adapterplatte von Item montiert. Da mit der Schweißzelle möglichst kurze Rüstzeiten erzielt werden sollen, entschieden sich die Projektbeteiligten für eine drehbare Tischvariante im vorderen Bereich. Schweiß- und Rüstprozess laufen quasi parallel ab, denn der drehbare Tisch verfügt über zwei Vorrichtungen zum Einspannen des Werkstückes. Diese beiden Vorrichtungen sind durch eine Schweißschutzscheibe voneinander getrennt. Während der Cobot im Inneren der Zelle schweißt, kann außerhalb der Zelle das nächste Bauteil eingespannt werden. Ist der Cobot mit dem Schweißen fertig, wird der Tisch gedreht und das fertige Bauteil entnommen. Währenddessen schweißt der Roboter bereits das zuvor eingespannte Werkstück.

Die Inperfektion programmierte die Zelle gemeinsam mit einer Fachkraft von DAST. Innerhalb kürzester Zeit erfolgte die Einrichtung und das Projekt konnte starten. Die Inna fertigte 3.500 Kessel innerhalb von nur acht Tagen. „Monotone Arbeiten erledigt ab sofort die Inna, was allen Beteiligten zugutekommt“, erklärt Denise Wagels. „Zusätzlich zur Wiederholgenauigkeit und konstant hohen Qualität der Bauteile sind die dauerhafte Verfügbarkeit sowie Reduzierung der Fehlerquote und Rüstzeit weitere große Vorteile der Roboterzelle.“ Hinzu kommt, dass der Schweißprozess hinter Glas in der abgeschlossenen Zelle abläuft, wodurch die Mitarbeiter vor Gefahren wie Schweißrauchbildung geschützt sind. Natürlich sind eine Vorrichtung zum Absaugen von Gasen und Staub sowie ein Behälter für die anfallende Schweißschlacke ebenfalls integriert. Ein weiteres Plus: die leicht zu reinigende Oberfläche der glatten Profile.

Schweißfachkräfte werden durch die Roboterschweißzelle deutlich entlastet und übernehmen nun andere Tätigkeiten. Eine angelernte Hilfskraft ist für die Bestückung der Anlage zuständig. „Die Roboterzelle ist allerdings kein Ersatz für Fachpersonal, sondern dient als Unterstützung“, sagt Wissam Nehme, Vertriebsmitarbeiter der Inperfektion. „Denn die Programmierung oder Parametrierung beziehungsweise das sogenannte Teachen des Leichtbauroboters sollte immer von einem Schweißer oder einer Schweißerin vorgenommen werden. Alle weiteren Arbeiten können dann aber Kollegen oder Kolleginnen übernehmen, die nicht zwangsläufig dieses Expertenwissen haben müssen.“ So wird das Personal entlastet und kann effizienter eingesetzt werden. Wagels fügt hinzu: „Das Knowhow der Fachkräfte ist natürlich immer noch gefragt, so prüfen sie beispielsweise die Ergebnisse, können jetzt aber viel effizienter eingesetzt werden.“ Da die Bedienung des Leichtroboters keine tiefgehenden Programmierkenntnisse erfordert, ist mittlerweile ein Mitarbeiter von DAST dafür zuständig. „Ein weiterer Vorteil: Das einmal eingegebene Programm ist im System hinterlegt und lässt sich bei Bedarf jederzeit wieder abrufen“, ergänzt Sven Gerards, Geschäftsführer der Niederrhein Automation.

Damit hat die Roboterzelle Inna auch einem KMU wie DAST den Einstieg in die automatisierte Fertigung ermöglicht. Grundsätzlich kann die multifunktionale Roboterzelle nicht nur im Bereich Widerstandspunktschweißen unterstützen. „Wir planen, die Inna nicht nur zum Widerstandspunktschweißen, sondern künftig auch zum Reibschweißen zu nutzen, und erschließen damit weitere Einsatzfelder“, bemerkt die Geschäftsführerin. Da sich der Schweißaufsatz durch einen anderen Endeffektor ersetzen lässt, können daneben auch andere Tätigkeiten wie Lackieren, Gravieren, Schleifen, Bohren oder Bürsten durchgeführt werden. „Der Anwender entscheidet, wie er unsere Zelle nutzt“, erklärt Dennis Edelmann, Projektverantwortlicher bei item. „Wir verwenden zwar Standardkomponenten, aber damit lassen sich dennoch individuelle Anwendungen realisieren.“ Beispielsweise kann die vorhandene Tür auch durch eine doppelflügelige Tür ersetzt werden, wenn es der Kunde wünscht. DAST jedenfalls ist zufrieden: „Bei Fragen können wir uns jederzeit an die Inperfektion wenden, die uns bisher optimal betreut hat und stets schnell und unkompliziert hilft“, betont Denise Wagels.