Rohre einfach automatisiert schweißen
Eine runde Sache
Der Einsatz von Schweißrobotern war lange großen Produktionsbetrieben vorbehalten. Erschwingliche, platzsparende und einfach zu programmierende Modelle sollen das ändern, etwa das Schweißen von Rohren. Beispiele aus der Praxis zeigen, welche Vorteile neue Lösungen zu herkömmlichen Lösungen wie etwa Schweißzellen haben.
Die Firma Weldingdroid hat sich auf automatisierte Schweißlösungen für den Mittelstand spezialisiert. (Bild: Weldingdroid ApS)
Der Mangel an Schweißfachkräften kann zu Lieferengpässen und Qualitätseinbußen führen. Große Unternehmen begegnen dieser Herausforderung etwa mit dem Einsatz von Schweißzellen. Doch aufgrund der hohen Investitionskosten, des Programmieraufwands und des Platzbedarfs sind sie für viele KMU keine Option. Sie benötigen Lösungen, die sich einfach integrieren und programmieren lassen, eine unkomplizierte Handhabung versprechen und einen schnellen ROI bieten.
Das Unternehmen Weldingdroid arbeitet seit der Gründung 2019 daran, das automatisierte Schweißen von Rohren und Tanks speziell für KMUs so einfach und kostengünstig wie möglich zu gestalten. Denn es gibt hohes Optimierungspotenzial. Das manuelle Schweißen von Rohren ist nicht nur körperlich sehr belastend – das Ergebnis ist auch stark abhängig von der Erfahrung des Schweißers. Unter diesen Voraussetzungen ist es schwierig, konstant eine einwandfreie Qualität zu erzielen. Das Portfolio des dänischen Startups umfasst das WIG- wie auch das MIG- und MAG-Schweißen – z.B. die Lösung MiniDroid, die Rohre mit einem Durchmesser von 6 bis 120mm schweißt und sich besonders für den Pharmabereich eignet, oder eine Gasmanagement-Lösung, die den Verbrauch von Spülgas um bis zu 95 Prozent reduziert.
Der neue MiniDroid ist für Rohre mit einem Durchmesser von 6 bis 120mm geeignet. (Bild: Weldingdroid ApS)
Automatisieren mit dem richtigen Dreh
Dabei fließen in die Entwicklungen auch Ideen und Anfragen von Kunden ein – so wie beim neuesten Modell X2. Der mobile Schweißroboter eignet sich für die Bearbeitung von Rohren und Tanks aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium mit einem Durchmesser von 100 bis 1.000mm. Lediglich die erstmalige Programmierung sollte für jeden zu bearbeitenden Rohrtyp von einer Fachkraft vorgenommen werden, die jedoch nicht über Robotik-Kenntnisse verfügen muss. Es genügt in der Regel, Parameter wie den Durchmesser des zu schweißenden Rohrs, dessen Wanddicke sowie die erforderliche Drahtzufuhr festzulegen. Die Komplexität bei der Einstellung der Parameter wurde so weit wie möglich reduziert, um den Programmiervorgang zu beschleunigen. Weitere Schweißungen können dann von ungelernten Arbeitskräften übernommen werden.
Kurz gefasst funktioniert der X2-Roboter wie folgt: Der Bediener legt das zu schweißende Rohr auf den Rolltisch, platziert die Elektrode mittels eines Controllers über dem Spalt, wählt im Display das passende Programm aus und startet es. Die Maschine arbeitet anschließend im Alleingang. Während des Schweißvorgangs wird das Rohr automatisch mit der erforderlichen Geschwindigkeit gedreht, das Schweißgerät behält seine Position dagegen stets bei und schweißt das Produkt von oben. Die Spannung des Lichtbogens wird dabei permanent gemessen und die Höhenverstellung bei Abweichungen automatisch geregelt. Das Ergebnis ist eine Schweißnaht, die jederzeit reproduziert werden kann. Mit dieser Funktionsweise unterscheidet sich die Lösung grundlegend von Anwendungen, bei denen das Schweißgerät sich um das Rohr bewegt.
Optional kann der X2 mit einer Kamera ausgestattet werden, die mit der Steuerung verbunden ist. Sie erkennt den zu schweißenden Spalt und registriert Positionsabweichungen, die dann austariert werden. Damit erhöht sich der Automatisierungsgrad der Lösung noch einmal: Die Überwachung des Schweißvorgangs durch den Menschen ist nicht mehr erforderlich. Im Sinn der kontinuierlichen Verbesserung wurden Länge und Gewicht des Rolltischs, auf dem das Rohr gedreht wird, beim Modell X2 gegenüber dem Vorgänger X1 deutlich reduziert. Möglich macht das eine neu konzipierte Drahtzufuhr. Sie beansprucht nicht nur weniger Platz, sie erlaubt auch eine einfache Einstellung und Anpassung der Drahtzufuhr an die jeweilige Schweißaufgabe. Die Schweißprozesse werden ebenfalls verkürzt. Eine Schweißung, die regulär 30 Minuten dauern würde, kann in nur sechs Minuten ausgeführt werden. Das schlägt sich in niedrigen Amortisationszeiten nieder: Durchschnittlich rechnet sich die Investition für Betriebe in nur sechs Monaten.
Der Roboter ist zudem mit Machine-Learning-Lösungen ausgestattet und speichert alle in Echtzeit aufgezeichneten Schweißdaten wie Durchmesser, Wanddicke aber auch die Temperatur des Rohres und spielt sie anonymisiert in ein Cloud-System ein. Das System lernt so permanent und wendet das Wissen an. Erkennt es, dass es über Daten verfügt, die der vom Nutzer zu bearbeitenden Aufgabe ähneln, macht es Vorschläge für die passende Einstellung. Auch an anderer Stelle sind die erhobenen Daten wertvoll: Das automatisierte Schweißverfahren bietet den Vorteil einer nahtlosen Dokumentation, die den gesetzlichen Vorgaben entspricht. So ist die Rückverfolgbarkeit, die etwa in der Lebensmittelbranche gefordert wird, gewährleistet. Gespeichert werden keine personenbezogenen Angaben, sondern ausschließlich qualitätskritische Parameter wie das Schweißprotokoll oder die notwendigen Zertifikate bezüglich der jeweils eingesetzten Maschine und der Anwender. Für alle Weldingdroid-Modelle ist eine App verfügbar, über die unter anderem die Daten jedes Schweißvorgangs abgerufen und bei Bedarf exportiert werden können.
Vorgänger in der Anwendung
Das dänische Unternehmen Holmskov Rustfri ist auf die Fertigung von Edelstahlrohren spezialisiert und liefert Produkte für den Medizinsektor, Brauereien sowie die Wasserversorgung von Kopenhagen. Um die Mitarbeiter zu entlasten und die Qualität zu erhöhen, entschied sich der Betrieb, zwei Weldingdroid-Roboter vom Typ X1 einzusetzen – und verzeichnet spürbare Verbesserungen: In rund 15 Minuten erledigen die Maschinen die Schweißung eines Rohres, die mit Handschweißung früher eine volle Stunde dauerte. Inzwischen wurde eine Reihe von Standardprogrammen installiert. So genügt jetzt ein Knopfdruck, um in kurzer Zeit Rohrschweißungen mit einwandfreien Ergebnissen durchzuführen
In Israel stand ein Hersteller von Entsalzungsanlagen vor ähnlichen Herausforderungen. Entsalzung ist ein wichtiges Thema in dem Land, das darauf angewiesen ist, Salzwasser zu hygienischem Trinkwasser aufzubereiten. Hierfür werden massenhaft Rohre benötigt. Doch dem Unternehmen machte ebenfalls der Mangel an qualifizierten Schweißern zu schaffen. Das Problem ließ sich erst lösen, nachdem das Unternehmen eine automatisierte Schweißlösung implementiert hat. Wo früher die Kapazitäten qualifizierter Mitarbeiter für einzelne Aufgaben unnötig gebündelt wurden, packt nun ein Roboter von Weldingdroid mit an und sorgt dafür, dass die anfallenden Schweißaufgaben trotz des Fachkräftemangels fristgerecht erledigt werden.
