Leichtbauroboter verbindet Spritzgießen und additive Fertigung

Flexibler fertigen

In der Smart Factory sind automatisierte, vernetzte und variable Produktionslinien gefragt, mit denen schnell und flexibel auf immer kürzere Produktlebenszyklen reagiert werden kann. Dabei gewinnt auch die Frage, wie sich individuelle Kundenwünsche direkt in der industriellen Serienproduktion berücksichtigen lassen, zunehmend an Bedeutung.

Der Maschinenbauer Arburg hat eine informationstechnisch komplett vernetzte und vollautomatisierte Fertigungslinie entwickelt, mit der sich in Serie gefertigte Spritzgussprodukte auf Kundenwunsch direkt in der Produktionslinie individualisieren lassen. Hierfür bringt das additive Fertigungssystem Freeformer individuelle Schriftzüge und Symbole aus Kunststoff auf das Produkt auf und macht es so zum Unikat. Der Kuka-Systempartner FPT ermöglichte dabei die Automatisierung der Applikation. Im Rahmen einer Demo-Anwendung der Anlage zur Herstellung individualisierter Büroscheren kommt auch der sensitive Kuka-Leichtbauroboter LBR iiwa zum Einsatz. Er verkettet das Spritzgießen mit der additiven Fertigung. Bei der informationstechnischen Vernetzung der Stationen spielt das Leitrechnersystem von Arburg eine zentrale Rolle.

Mobiler Roboter handhabt Büroscheren

Bei der Auftragserfassung für eine individualisierte Büroschere lässt sich im Rahmen des Demonstrators unter anderem ein persönlicher Schriftzug für den Scherengriff auf einem Tablet-PC erstellen. Die Signatur wird digital erfasst und auf einer Chipkarte gespeichert. Diese wird an der Steuerung der Spritzgießmaschine eingelesen und die Serienfertigung beginnt. Dabei werden an die mit einem linearen Robotersystem eingelegten Edelstahlklingen die Kunststoffgriffe angespritzt. Per Laser erhält jedes Produkt seinen individuellen aufgelaserten Datamatrix-Code. Ab diesem Moment wird das Produkt selbst zum Daten- und Informationsträger und bekommt seine eigene Website mit allen Produktions- und Qualitätsparametern. Anschließend entnimmt ein LBR iiwa je eine Büroschere samt Werkstückträger vom Förderband der Spritzgießzelle.

Individueller 3D-Schriftzug

Das Produkt wird über den Datamatrix-Code per Scanner identifiziert und damit der nächste Produktionsschritt gestartet. Scheren, die über einen kundenspezifischen Schriftzug individualisiert werden sollen, übergibt der LBR iiwa an den Freeformer. Er kommuniziert über eine Euromap-Schnittstelle 67 mit dem Robotersystem und bringt den Schriftzug als 3D-Geometrie aus Kunststoff auf den Scherengriff auf. Anschließend entnimmt der Leichtbauroboter die individualisierte Schere wieder aus dem additiven Fertigungssystem und übergibt sie der abschließenden Qualitätsprüfung.

Gelenkmomentsensoren für MRK

Der LBR iiwa von Kuka spielt eine zentrale Rolle in der individualisierbaren Serienfertigung. Ausgestattet mit sieben Achsen ist der Leichtbauroboter extrem beweglich und kann das Spritzgießen passend mit der additiven Fertigung verknüpfen. Sein geringes Eigengewicht gepaart mit einem idealen Verhältnis von Reichweite und Traglast prädestiniert ihn für extrem flexible Produktionskonzepte. Mit seiner sensitiven Sensorik ist der LBR iiwa auf die direkte Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt. Er kann auch sensible Produkte sicher handhaben und benötigt keinen Schutzraum. Damit können Facharbeiter dem Roboter bei Bedarf auch Werkstücke direkt übergeben, was die Produktion noch flexibler und platzsparender macht.

Auf autonomen Kurs

Kuka hat mit einer mobilen Version des Leichtbauroboters, dem KMR iiwa, auch eine autonom navigierende Transportlösung für den Einsatz im eigenen Haus realisiert. Die Produktion des Roboterherstellers wurde von einem Mehrliniensystem auf eine Linienfertigung nach modernen Lean-Produktionsmethoden umgestaltet. Die Anlieferung des Montagematerials Just-in-Sequence (JIS) ist dabei ein wesentlicher Baustein. Der mobile Roboter beliefert als autonom verfahrende Plattform automatisch den Robotermontage-Arbeitsplatz in der KR-Quantec-Zentralhandmontage mit Produktionsmaterial. Er übernimmt die Verteilung von Schrauben, Dichtungsringen, Muttern und weiteren Kleinteilen. In regelmäßigen Abständen prüft der KMR iiwa sensitiv die einzelnen Regale ab und entnimmt die von Würth angelieferten, mit den Kleinteilen bestückten Kanban-Boxen. Der Leichtbauroboter hält die Box an einen auf der Plattform montierten QR-Code-Scanner, scannt ihn ab und erkennt so die individuelle Zielposition jeder Box. Anschließend transportiert die autonom fahrende Plattform die Behälter durch die Produktionshalle und liefert sie automatisch an den Arbeitsplatz. Dabei fährt die mobile Einheit keine unnötigen Wege und benötigt keine Pause. Durch eine integrierte Navigationslösung in Verbindung mit Sicherheits-Laserscannern ist der KMR iiwa frühzeitig in der Lage, Hindernisse in seinem Fahrweg zu erkennen und somit sicher und autonom durch die Produktion zu navigieren. Eine spezielle Absicherung oder eine weitere Bearbeitung der Fahrtwege ist nicht nötig.