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Wednesday, September 07, 2022, Raum Hesse 9:00 AM Aus der Praxis für die Praxis |
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Virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht detaillierte Machbarkeitsstudien für die Schweißautomation |
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Johannes Abicht* / Fraunhofer IWU, Deutschland Martin Engel / SKAN Deutschland GmbH, Deutschland Philip Jerke/ Fraunhofer IWU, Deutschland Christian Gollee/ Fraunhofer IWU, Deutschland |
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Aufgrund des Fachkräftemangels hängt bei KMU das Wissen über manuelle Fertigungsprozesse an den angelernten Mitarbeitern. Mit dem Ausfall geht auch das Prozesswissen verloren, ein Ersatz ist auf dem knappen Arbeitsmarkt schwer möglich. Mittelständler befassen sich deshalb zunehmend mit flexiblen Automatisierungskonzepten. Durch etablierte Fertigungsprozesse spielt dabei eine frühe Sicherstellung der Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit eine besondere Rolle. Das bisherige methodische Entwickeln erschwert eine frühe Abschätzung in der Konzeptionsphase, da system- und prozessseitige Informationen fehlen. Erst in einem ausgereiften Projektierungsstand können bspw. betriebswirtschaftliche Kenngrößen (Kosten, Schweißzeit, Durchsatz) realistisch bestimmt werden. Die fehlenden Erfolgsaussichten hemmen KMU bei der weiteren Konzipierung. Am Beispiel des manuellen Schweißens von Reinraumzellen für die Pharmaindustrie, kooperierte die SKAN Deutschland GmbH deshalb in einer Machbarkeitsstudie mit dem Fraunhofer IWU zusammen. Ziel der Arbeit war die schnelle und aufwandsarme Erstellung möglichst detaillierter Automatisierungskonzepte einer Roboterschweißzelle, welche neben der Zugänglichkeit der Schweißnähte auch detaillierte Aussagen über Prozessparameter und damit die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit ermöglicht. Die Methode der virtuellen Inbetriebnahme (VIBN) schafft dafür im Projekt die Grundlage für eine interdisziplinäre Konzipierung der Roboterschweißzelle (Anwender, Schweiß- und Automatisierungsspezialisten) schon in einem frühen Entwicklungsstadium. Auf Basis eines Baukastens mit realen, visualisierten Komponenten mit kinematischen Verhaltensmodellen, z.B. für Roboter und Zusatzachsen, konnten Konzepte als kinematisiertes 3D-Modell zusammengesetzt und verglichen werden. Für das Lösungskonzept konnten durch die Kinematisierung die Schweißbahnen analog einer realen Anlage geteacht und somit eine realistische Bewegungssimulation erstellt werden. Die Bewegungssimulation wurde im interdisziplinären Team parametriert und der manuellen Schweißablauf ähnlich einem digitalen Zwilling nachempfunden. Neben Kollisionsbetrachtungen ermöglichte das kinematisierte 3D-Modell die Ermittlung von Positionier- und Schweißzeiten aller Bahnbewegungen zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit. Über die Machbarkeitsstudie hinaus, kann über das VIBN-Modell eine Inbetriebnahme der realen Steuerung und geteachten Bewegungen erfolgen. Während des Betriebs der Automatisierungslösung kann bei Rekonfigurationen durch neue Produktvarianten eine Inbetriebnahme am virtuellen Modell ohne Stillstand der realen Anlage erfolgen. |