Die Automatisierung von Werkzeugmaschinen wird in Deutschland branchenabhängig sehr unterschiedlich betrachtet. Die mav sprach mit fünf Automatisierungs-Experten über die Potenziale einer Automatisierung – mit und ohne Roboter.
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Die Frage nach der Automatisierung einer Werkzeugmaschine ist sehr generalistisch. Die Diskussionsrunde beschäftigte sich daher vertieft mit der Frage: Wie wird überhaupt automatisiert und was ist sinnvoll? „Es gibt generell zwei Möglichkeiten, eine Werkzeugmaschine zu automatisieren“, ist sich Harald Bader, Geschäftsführer der HBI Robotics GmbH, sicher. „Einmal, und das ist bislang vom Volumen der Löwenanteil, mit Linearachsen und zum anderen mit einem Industrie-Roboter. Ich gehe davon aus, dass momentan etwa sechs bis sieben Prozent aller in Deutschland neu installierten Werkzeugmaschinen mit einem Roboter ausgestattet sind. Weitere 50 Prozent sind mit Lineareinheiten automatisiert“, konkretisiert der Roboter-Integrator.
Doch der Anteil der automatisierten Maschinen steigt kontinuierlich, ist sich Stefan Raff, Sales Manager Robomachine, Fanuc Deutschland GmbH, sicher: „Beinahe die Hälfte aller bei Fanuc verkauften Maschinen gehen heute mit einer Automatisierungslösung zum Kunden, und die Nachfrage wächst weiter. Wobei natürlich auch die Gesamtanlage eine wesentliche Rolle spielt. So werden die Bearbeitungszentren in Fertigungsstraßen meist mit Linearachsen verknüpft. Großzentren werden meist mit Portalanlagen und Förderbändern automatisiert, und werden Maschinen zu Fertigungsinseln zusammengestellt, erfolgt dies meist per Roboter.“
Es muss natürlich auch gesehen werden, welche Teile produziert werden sollen, gibt Ralf Rauscher von der Grob-Werke GmbH zu bedenken. „Bei Grob unterscheiden wir in diesem Fall zunächst zwischen Stand-alone-Universalmaschinen und verketteten Maschinen. Bei den Universalmaschinen kommen zumeist Werkstückpaletten zum Einsatz, während in den Systemmaschinen das Werkstück automatisiert gegriffen werden muss.“ Bei einer verketteten Lösung sei, wie der Name schon sagt, neben der Maschinen Be- und Entladung auch der Transport zwischen den Maschinen zu regeln. „Der Roboter ist aber für beide Aufgaben sehr gut gerüstet“, ist sich Bram de Koning, der Managing Director von Cellro, sicher.
Wo sind die Hürden einer Automatisierung?
Bei der Frage, warum nicht mehr Maschinen in Deutschland bereits automatisiert sind, sind die Experten sich einig: Viele Kunden würden nur die Investitionskosten sehen und daraufhin meistens zurückschrecken. „Der Kunde traut sich oftmals nicht an eine Automatisierung ran, weil er Bedanken hat, dass sein Teilespektrum zu groß ist“, gibt Markus Kleiner, Geschäftsführer der H. D. Schunk GmbH & Co. Spanntechnik KG, zu bedenken. „Mir fällt es immer wieder auf, dass der Kunde den Roboter nur bei Großserien als geeignet betrachtet. Dass gerade das Palettenhandling zum Beispiel eine große Teilevarianz erlaubt, haben noch nicht alle verinnerlicht. Sobald ein Kunde eine automatisierte Lösung im Haus hat, scheint eine Schranke gefallen zu sein und der Kunde sieht meist bei seinen anderen Anwendungen ebenfalls ein hohes Automatisierungspotenzial.“
Was kann eine flexible Automation?
„Eine Automation ist bei der Losgröße 1 meist nicht wirtschaftlich, aber bei manchen Teilen sind wir hier schon nah dran“, sagt Rauscher und Bader ergänzt: „Die meisten Kunden haben Bedenken, eine automatisierte Anlage nach einem Teilewechsel nicht mehr auslasten zu können. Diese Befürchtungen gilt es zu zerstreuen, da moderne Anlagen schnell auf ein neues Teil umgerüstet werden können.“ Ein leistungsstarkes Vision-System sei hierbei einer der Schlüssel zum Erfolg. „Kombiniert man einen Roboter mit einem Bildverarbeitungssystem und den richtigen Greifern, können auch kleine Serien mit rund 50 Teilen problemlos wirtschaftlich automatisiert werden“, erklärt Raff. Ein weiteres Kriterium sei die Maschinenlaufzeit, weiß de Koning: „Es gibt Kunden, die sagen, ab einer Maschinenlaufzeit von mehr als einer Stunde wird mit einem Roboter automatisiert. Die fünf Minuten extra Programmierzeit, die sie dafür in Kauf nehmen müssen, können leicht wieder reingeholt werden, da der Maschinenbediener zwischenzeitlich andere Maschinen betreuen kann. So schafft es ein Mitarbeiter, zum Teil vier Maschinen gleichzeitig zu bedienen.“
Kann man ohne Automatisierung wirtschaftlich produzieren?
„Aus wirtschaftlicher Sicht wissen alle, dass sie was tun müssen“, sagt Bader. Denn eine Automatisierung führt zu geringeren Lohnstückkosten, und nur so kann man sich im globalen Wettbewerb und bei wachsendem Fachkräftemangel behaupten, ist sich die Expertenrunde sicher. Kleiner ergänzt: „Eine Automatisierung kann auch Auftragsspitzen durch eine mannlose Produktion in der Nacht oder am Wochenende abfangen, das erhöht zudem die Flexibilität.“ Bei wirtschaftlichen Betrachtungen sind auch die hohen Investitionskosten für die Bearbeitungszentren mit zu betrachten. Denn je höher die Anschaffungskosten sind, umso unwirtschaftlicher ist es, die Maschinen nicht produzieren zu lassen.
Welche Bearbeitungen werden automatisiert?
Für de Koning ist es von der Betriebsorganisation abhängig, was automatisiert wird. Denn für eine Firma, die einschichtig arbeitet, kommen andere Lösungen in Frage als für einen ohnehin dreischichtig arbeitenden Betrieb. Es gibt aber generelle Unterschiede, warum automatisiert wird: „Unternehmen aus der Medizintechnik kann man als ein Beispiel nennen“, sagt Raff. „Diese Firmen haben oft 10 Stunden lang die besten Facharbeiter an den Maschinen stehen und in der Nacht ruht die gesamte Produktion. Eine Automatisierung soll hier zusätzliche Kapazitäten schaffen, in dem die meist kleinen Maschinen nachts und am Wochenende mannlos produzieren. Ein anderes Beispiel sind die Automobilisten, hier geht es vorrangig um Prozesssicherheit. Da ist es meist egal, ob die automatisierte Beladung der Maschine sogar etwas langsamer ist als der Werker. Aber es muss eben wiederholbar exakt dokumentiert und rund um die Uhr produziert werden.“
Paletten- oder Produkthandling?
Ob mit Paletten automatisiert wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, aber das Produkthandling nimmt immer mehr zu. „Bei beiden Varianten muss man aber dafür Sorge tragen, dass die Anzahl der benötigten Spann- und Greifmittel nicht ins Unendliche schießt“, weist Kleiner auf ein Problem hin. „Die Lösungen sollten daher immer von vorn herein auch diese Komponenten berücksichtigen. Bei den Paletten kommt meistens ein Nullpunktspannsystem zum Einsatz. Beim Werkstückhandling benötigt man automatisierbare Systeme, die elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angesteuert werden können. Um ein schnelles Rüsten zu ermöglichen, sollte auch ein schneller Backenwechsel möglich sein. Die Greifer sorgen dafür, dass der Roboter flexibel wird. Um verschiedene Geometrien greifen zu können, braucht man ein schnelles und effektives Greiferwechselsystem. Es ist dabei von Vorteil, wenn man das Spann- und Greifsystem aus einer Hand beziehen kann.“
Ist „Plug and play“ möglich?
„Der Roboter muss mit der Steuerung der Maschine kompatibel sein“, sagt Raff, „dann ist eine Integration meist problemlos möglich.“ „Es ist auch eine Frage, was alles verbunden werden muss?“, sagt de Koning. „Bei komplizierten Schnittstellen, durch die alle Maschinendaten durch müssen, ist eine Anbindung sehr komplex.“ „Es ist aber technisch lösbar, man muss sich nur vorher zusammensetzen und alle Anforderungen spezifizieren“, mahnt Kleiner. „Wobei eine nachträgliche Automatisierung häufig schwieriger ist als eine neue Lösung“, gibt Rauscher zu bedenken.
Cellro B.V. www.cellro.com
Fanuc Deutschland GmbH www.fanuc.de
Grob-Werke GmbH www.grobgroup.com
HBI Robotics GmbH www.hbi-robotics.de
Schunk GmbH & Co. KG www.schunk.com
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