Automatisierte Gießanlage mit zwei Robotern

Smarter Guss

Industrie 4.0 hält auch in den Gießereien Einzug. Themen wie Digitalisierung und Automatisierung bestimmen immer mehr den Arbeitsalltag in Unternehmen. Beim automatisierten Gießvorgang können heute zwei Roboter zeitgleich das Handling der Keramikschale und der Schmelze übernehmen und gemeinsam den Gießprozess durchführen.

Bei Blank übernehmen zwei Roboter zeitgleich das Handling der Keramikschale und der Schmelze. (Bild: Feinguss Blank GmbH)

Die Blank-Gruppe startete als Zukunftsprojekt vor einigen Jahren die Entwicklung eines automatisierten Gießvorgangs. Ende 2018 war schließlich erstmalig der Abguss mithilfe einer automatisierten Gießanlage möglich. Hier übernehmen zwei Roboter zeitgleich das Handling der Keramikschale und der Schmelze und führen gemeinsam den Gießprozess durch. „Diese Vorgehensweise ist weltweit einzigartig.“, berichtet Ralf Jedrysiak, Leiter des Fertigungsabschnitts Guss bei Blank. „Ziel war es, in diesem körperlich anstrengenden Arbeitsbereich eine Entlastung für die Mitarbeiter zu schaffen. Darüber hinaus ermöglicht die Standardisierung der Abläufe eine Wiederholgenauigkeit, die sich in den Faktoren Qualität und Schnelligkeit niederschlägt.“ Die neu geschaffene automatisierte Fertigungszelle wird im Serienbetrieb von einem Fertigungsmitarbeiter gesteuert. Dieser sorgt zunächst für die Bereitstellung der Schalen, die in einem Rundofen innerhalb der Zelle vorgeheizt werden. Parallel dazu wird die Schmelze für den Abguss vorbereitet. Nach der Überprüfung des flüssigen Metalls durch das hausinterne metallurgische Labor kann der Gussprozess beginnen, den der Mitarbeiter außerhalb der Gusszelle per Knopfdruck startet. Ab diesem Zeitpunkt arbeiten die Roboter völlig autonom innerhalb des abgesperrten Fertigungsbereichs.

Automatisierter Gießprozess

Nach dem Startsignal durch den Mitarbeiter an der Anlage greift der erste Roboter nach dem Tiegel mit der heißen Schmelze, auf dem der zweite Roboter die ca. 900 bis 1.150°C heiße Schale platziert. Im Anschluss drehen beide Roboter synchron den Tiegel und die Schale, sodass die ca. 1.600°C heiße Schmelze in die Schale läuft. „Die Koordination und aufeinander abgestimmte, synchrone Bewegung zweier Roboter im Gussprozess stellte eine besondere Herausforderung dar“, so Jedrysiak. „Die entwickelte Fertigungszelle ist ein Vorreiter für neue Maschinen im Gussprozess.“ Diese wurde über Jahre hinweg in Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen Gusstechnik und der firmeneigenen Anlagenplanung entwickelt. Von Beginn an war Produkt- und Verfahrenstechniker Bartosz Debek Teil dieses Entwicklungsprozesses. „Die Herausforderung lag besonders im Handling der Schale durch die Roboter in Verbindung mit der hohen Temperatur während des Gussprozesses. Wir mussten zunächst ein Gefühl für die Roboter und deren Bewegungen gewinnen und diese auf die eingebundenen Materialien, wie die empfindliche Schale und das heiße Metall, abstimmen“, so Debek. Neben der Schale musste auch die Abstimmung der Roboter aufeinander sowie die Zuführung der Schmelze und das automatisierte Abstellen der Schalen bis ins Detail geplant und eingestellt werden. Jedrysiak bewertet die entwickelte Gusszelle nach zwei Jahren Entwicklungszeit als serienreif. „Mittlerweile haben wir das Konzept ausgebaut und können dieses für vielfältige Baumaufbauten einsetzen. Wir decken heute bereits dieselbe Legierungsvielfalt über die Gussroboter ab wie im atmosphärischen Guss. Dennoch bietet die Roboterzelle noch Spiel für Erweiterungen und Verbesserungskonzepte.“ Derzeit arbeite die Entwicklung z.B. an der Verfeinerung des Greifkonzeptes, aber auch an der Automatisierung der erforderlichen Logistiktätigkeiten.