Wissenswertes
Erstaunliche Fakten zum Thema Schweißtechnik & Automation
Alle Informationen auf einen Blick
Die Geschichte des Schweißens
Tausende von Jahren ist es her, dass die Menschheit die bessere Verformbarkeit von Metallen unter der Einwirkung von Hitze erstmals einsetzte. Funde bei den Sumerer und Hethiter belegen, dass bereits im 3. Jahrtausend v. Chr. herum die Technik des Lötens eingesetzt wurde, um Gold, Silber oder Kupfer unlösbar miteinander zu verbinden.
Das Schweißen im eigentlichen Sinne ist ein wenig jünger und kann bis ins alte Ägypten um 2700 v. Chr. zurückverfolgt werden. Man nutzte damals die Feuerschweißtechnik, um Kupferleitungen zur Wasserversorgung zu verbinden. Die gleiche Technik wurde in einem ähnlichen Zeitraum bereits zur Schmuckherstellung aus Gold verwendet. Weitere Funde belegen, dass im 15 Jahrhundert v. Chr. auch in Kleinasien bereits geschweißt wurde.
Damals wurde das Schweißen als reine Verbindungstechnik von Metallen mit großer Haltbarkeit genutzt. Es war ein Mittel zum Zweck. Im späteren Verlauf der Zeit wurden die Schweißtechniken auch in andere Bereiche übertragen, beispielsweise zur Fertigung von Werkzeugen oder zur Verzierung metallischer Gegenstände mit Metallschmuck. Mit dem Übergang der Bronzezeit zur Eisenzeit in Europa wurde verstärkt Eisen verarbeitet.
Als Urform des Schweißens gilt das Feuerschweißen, welches mit einer hohen Temperatur und einer großen Kraftanwendung in Form von Hammerschlägen durchgeführt wurde. Dies blieb auch über Jahrtausende die einzige Schweißtechnik. Das deutsche Wort „Schweißen“ kommt vom althochdeutschen sweizen (= „heiß machen“, „erhitzen“).
Mit der Entwicklung der Elektrisiermaschine durch Otto von Guericke im Jahre 1663 war der Grundstein für elektrische Schweißungen gelegt. Im Jahre 1766 gelang es ihm auch durch eine Kondensatorenentladung Flintkugeln miteinander zu verschweißen.
Die entscheidenden Fortschritte für erfolgreiche Widerstandsschweißungen brachte letztlich der Engländer Elihu Thomson im Jahr 1877.
Durch die Entdeckung des Acetylens 1836 durch Edmund Davy war es möglich, deutlich heißere Flammen zu erzeugen als mit den bis dahin bekannten Sauerstoff-Wasserstoff-Mischungen. Kurz darauf wurde erstmals das Autogenschweißen oder Gasschmelzschweißen angewandt, welches heute noch vereinzelt ausgeführt wird.
Mit einem 1885 angemeldeten Patent gilt der Russe Nikolai Nikolaijewitsch Bernados als Erfinder des Lichtbogenschweißens mit einem Lichtbogen zwischen zwei Kohleelektroden. Ein bereits 1849 an einen Engländer vergebenes Patent zur Lichtbogenschweißung findet keine praktische Anwendung.
Perfektioniert wurde das Verfahren 1907 von Oscar Kjellberg, der die Elektroden umhüllte und damit die Schweißnaht vor der Oxidation schützte. Die Grundform des E-Hand-Schweißens, welches heute noch häufig angewandt wird, war erfunden.
Es gibt eine Vielzahl von modernen Schweißverfahren, die in der Industrie und im Handwerk angewendet werden. Hier sind einige der wichtigsten:
- Elektroschweißen: Das Elektroschweißen ist ein Verfahren, bei dem durch das Zusammenbringen zweier Metallstücke ein Lichtbogen entsteht. This Lichtbogen schmilzt das Metall und erzeugt eine Verbindung zwischen den beiden Stücken. Es gibt mehrere Arten von Elektroschweißen, darunter das Lichtbogenhandschweißen, das Metallaktivgasschweißen und das WIG-Schweißen.
- Autogenschweißen: Beim Autogenschweißen wird ein Brenner verwendet, der eine Flamme erzeugt, um das Metall zu schmelzen. Es wird normalerweise für das Schweißen von Stahl und anderen Metallen verwendet und ist besonders geeignet für das Schweißen von dicken Materialien.
- MIG/MAG-Schweißen: Das MIG/MAG-Schweißen ist eine halbautomatische Schweißtechnik, bei der ein Metalldraht durch eine Schweißpistole geführt WIRD. Der Draht wird von einer Schutzgasatmosphäre umgeben, die das Schweißgut schützt. Es ist ein schnelles und effizientes Verfahren, das für eine Vielzahl von Materialien geeignet ist.
- Plasmaschweißen: Das Plasmaschweißen ist ein Verfahren, bei dem ein Plasmastrahl used WIRD, um das Metall zu schmelzen. Es ist besonders geeignet für das Schweißen von dünnen Materialien wie Aluminium und Edelstahl.
- Laserstrahlschweißen: Das Laserstrahlschweißen ist ein hochpräzises Verfahren, bei dem ein Laserstrahl used WIRD, um das Metall zu schmelzen. Es wird für das Schweißen von Metallen mit hoher Präzision und für das Schweißen von dünnen Materialien eingesetzt.
- Elektronenstrahlschweißen: Beim Elektronenstrahlschweißen wird ein Elektronenstrahl verwendet, um das Metall zu schmelzen. Es ist ein sehr präzises Verfahren, das für das Schweißen von dünnen Materialien und für das Schweißen von hochfesten Legierungen verwendet wird.
Diese modernen Schweißverfahren bieten eine höhere Präzision und Effizienz als die älteren Verfahren und haben in vielen Branchen die traditionellen Methoden abgelöst.
Industrieroboter oder Cobot?
Cobots gelten als attraktiver und günstiger Einstieg in die Automatisierung. Im Gegensatz zu Industrierobotern können Menschen ohne zusätzliche trennende oder nicht-trennende Schutzvorrichtungen mit oder neben Kollaborativen Robotern (kurz Cobots) arbeiten. Allerdings ist dies nur unter strengen Vorgaben und mit begrenzter Kraft und Leistung möglich. Kollaboratives Arbeiten geht also zulasten der Performance des Roboters. Nicht selten erweist sich erst nach dem Kauf, dass ein Cobot nicht der beste Weg für Ihre Anwendung ist. Hier erfahren Sie, wie Sie dieses Risiko vermeiden können.
Cobots sind speziell dafür vorgesehen, sicher mit Menschen zusammenzuarbeiten, jedoch gibt es einige wichtige Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, um eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Mensch und Cobot zu gewährleisten.
Zunächst einmal müssen die Cobots so programmiert werden, dass sie eine Sicherheitsabstände zu Menschen einhalten. Dies kann durch den Einsatz von Sensoren, Kameras und anderen Technologien erreicht werden, die es dem Cobot ermöglichen, die Anwesenheit von Menschen in seiner Umgebung zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren.
Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Arbeitsumgebung so gestaltet wird, dass es für Menschen und Cobots sicher ist, um zusammenzuarbeiten. Dies kann beispielsweise durch die Markierung von Bereichen, in denen sich Menschen und Cobots befinden, oder durch den Einsatz von Schutzeinrichtungen erreicht werden, die verhindern, dass Menschen in die Nähe des Cobots gelangen.
Nicht immer kommunizieren Cobot-Hersteller diese Bedingungen vollständig – zum Unmut des Anwenders.
Selbst, wenn ein Unternehmen in Kauf nimmt, dass der neue Roboter für die Anwendung nicht oder nur teilweise kollaborativ eingesetzt werden darf, ist eine nachträgliche Investition in Sicherheitstechnik nötig. Darüber hinaus würde ein wesentlicher Kostenfaktor für Cobots gar nicht benötigt: die zur Mensch-Roboter-Kollaboration verbauten Sensoren in den Gelenken zur Kraft- und Leistungsbegrenzung. Das Produkt wird dadurch teurer, als er es für den konkreten Anwendungsfall sein müsste.
Gerade KMU wollen unkompliziert und schnell in die Automatisierung einsteigen. Für sie kommen daher zunächst Cobots wie Industrieroboter infrage. Nun fehlen kleineren und mittleren Betrieben meist zeitliche und finanzielle Budgets sowie Erfahrungswerte, um sich eingehend mit der richtigen Art von Robotern für ihre Anwendung zu beschäftigen.
Gerade beim Thema Sicherheitstechnik herrscht bei Industrieroboter im Vergleich zu Cobots mehr Klarheit. Im Folgenden werden die wichtigsten Informationen zu ISO-Normen, EU-Richtlinien und CE-Kennzeichnung erläutert, die damit einhergehen.
In den Normen EN ISO 10218 („Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen“, Teil 1 und Teil 2) und ISO/TS 15066 („Robots and robotic devices – Collaborative robots“) werden die vier grundsätzlichen Schutzprinzipien erläutert.
Sicherheitsgerichteter, überwachter Stillstand
Dank Kameras und optischer Sensoren kann die räumliche Trennung zwischen Mensch und Roboter aufgehoben werden. Diese überwachen die Arbeitsbereiche und berechnen Schutzzonen. Auch die Geschwindigkeit des Cobots kann angepasst werden. Betritt ein Mensch den gemeinsamen Arbeitsraum, stoppt der Roboter solange, bis der Mensch diesen wieder verlassen hat. Dadurch wird sichergestellt, dass der Mensch nur zum stillstehenden Roboter Zugang hat und es zu keiner Kollision kommen kann. Bei der Koexistenz von Mensch und Roboter gibt es zwar keinen Sicherheitszaun, aber auch keinen gemeinsamen Arbeitsraum. Bei der sequenziellen Kooperation teilen sich Mensch und Roboter diesen, arbeiten jedoch nicht gleichzeitig darin.
Handführung
Die Bewegung des Roboters wird vom menschlichen Mitarbeiter aktiv mit geeigneter Ausrüstung gesteuert. Es ist möglich, dass im Rahmen einer Risikobeurteilung die Geschwindigkeit des Roboters festgelegt wird.
Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung
Der Kontakt zwischen Mitarbeiter und einem arbeitenden Roboter wird vom Cobot verhindert. Hat der Mensch während der Arbeit Zugang zum gemeinsamen Arbeitsraum, wird seine Sicherheit durch den Abstand zum Roboter gewährleistet. Dieser erkennt, wenn der Abstand zu gering ist und stoppt in diesem Fall.
Leistungs- und Kraftmessung
Ein Kontakt zwischen Mensch und Roboter ist möglich, da der Mensch während der Arbeit des Roboters Zugang zum Arbeitsraum hat. Allerdings werden die Kontaktkräfte zwischen beiden Parteien auf ein ungefährliches Niveau reduziert. Theoretisch spielen Punkte wie Geschwindigkeit und Masse des Roboters, Kraft und Nachlaufweg eine Rolle für das Verletzungsrisiko. Um dieses zu minimieren, sollte die Geschwindigkeit nicht höher als die der menschlichen Bewegungen sein. Auch die mögliche Kollisionsmasse ist bei den leichten Cobots, die über weiche Rundungen verfügen, klein.
Wobei eine tatsächliche Kollaboration nur in der letztgenannten Form stattfindet. Bei den anderen arbeitet entweder der Mensch oder der Roboter. In der Fachwelt haben sich hierfür statt Kollaboration die Begriffe Koexistenz oder Kooperation etabliert.
Wörtlich heißt es in ISO 10218-1: „Der Roboter ist nur eine Komponente in einem fertigen kollaborierenden Robotersystem und ist an sich unzureichend für den sicheren kollaborierenden Betrieb. Die Anwendung des kollaborierenden Betriebs muss durch die Risikobeurteilung, die während der Auslegung des Anwendungssystems durchgeführt wird, festgelegt werden.“
Übertragen auf Cobots bedeutet das: Cobots müssen so gebaut sein, dass sie keinerlei Gefahr für Menschen besteht, wenn diese ihn (un)absichtlich berühren.
Überprüfen können Produktionsbetriebe die Einhaltung von Sicherheitsanforderungen über die CE-Kennzeichnung am Roboter. Das CE-Zeichen weist nach, dass ein Maschinenhersteller alle für sein Produkt notwendigen EU-Richtlinien erfüllt. Nur „vollständige Maschinen“ dürfen eine CE-Kennzeichnung tragen.
Der Roboterarm ist ohne weitere Komponenten an sich eine unvollständige Maschine. Erst durch Ergänzung durch weitere Komponenten ergibt es eine gesamte Anlage. (CE-Kennzeichnung ist für viele Produkte, einschließlich Industrieroboter und Cobots, vorgeschrieben). Hersteller der Anlage in denen die Industrierobotern und Cobots verbaut sind, sind verantwortlich für die CE-Kennzeichnung ihrer Produkte und müssen sicherstellen, dass ihre Produkte den geltenden EU-Richtlinien und -Verordnungen entsprechen. Dies umfasst die Durchführung von Risikobewertungen, die Festlegung von Sicherheitsanforderungen und die Durchführung von Tests und Prüfungen, um sicherzustellen, dass das Produkt den geltenden Anforderungen entspricht. Ohne diese Kennzeichnung darf das vollständige Robotersystem nicht in Betrieb gehen!
Auf Unternehmen, die nicht CE-zertifizierte „unvollständige“ Roboterarme erhalten haben und die Beurteilung selbst vornehmen müssen, kommen eine zeitliche Verzögerung und nachträgliche Kosten zu. Schließlich greifen Industriebetriebe in der Praxis für die Abnahme der CE-Kennzeichnung inklusive sicherheitstechnischer Überprüfung in der Regel auf spezialisierte externe Fachleute zurück.
Gerade bei Cobots kann, aufgrund der erweiterten Sicherheitsanforderungen angesichts der direkten Zusammenarbeit mit dem Menschen, eine solche Prüfung auch erst später oder erneut notwendig werden. Etwa dann, wenn sich der Arbeitsbereich des Roboters ändert oder Werkzeuge beziehungsweise Greifer ausgetauscht werden.
Besonders ärgerlich für Unternehmen, die sich gerade auf den Weg der Automatisierung begeben: Sie stellen erst bei der Risikoprüfung fest, dass der gewünschte Cobot ohne trennenden oder nicht-trennenden Schutz doch nicht kollaborativ eingesetzt werden kann. Sie kann beispielsweise erforderlich sein, wenn der Greifer/Anbauteil spitz- oder scharfkantig ist und dadurch eine Verletzungsgefahr besteht. Dasselbe gilt, wenn der Roboter schweißen, fräsen oder mit einem Laser arbeiten soll. Direkte Kollaborationen mit Menschen sind dann ausgeschlossen.
Besonders störend für die Planungen der Produktion ist es, wenn durch den Wechsel des Werkzeugs oder der Anwendung aus den genannten sicherheitsrelevanten Gründen das kollaborative Arbeiten nicht mehr möglich ist. Ein anderer Robotertyp hätte sich dann als sinnvollere Wahl für das Unternehmen herausgestellt.
Ohnehin ist die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Cobot ein beschränkender Faktor. Arbeiten sie direkt neben- oder miteinander, wird die Geschwindigkeit des Robotersystems auf ein niedriges, risikoarmes Niveau gesenkt. Mit Industrieroboter sind folglich deutlich höhere Produktionsleistungen möglich, da diese um ein vielfaches schneller arbeiten können,
Weiterhin sollten Unternehmen vorab berücksichtigen: Die für Cobots obligatorische Sensorik erhöht den Preis im Vergleich zu anderen Robotern mit vergleichbarer Leistung. Es sollte daher also wirklich notwendig oder zumindest sehr wahrscheinlich sein, dass Mensch und Maschine sich bei der Arbeit berühren. Ansonsten bringt die schwächere Performance von Cobots durch die leichtere Bauweise Nachteile mit sich.
- Dass ein Mensch direkt mit einem Cobot zusammenarbeiten kann, ist nicht garantiert. Auch kann sich für die geplante Anwendung herausstellen, dass die Kollaboration nicht sinnvoll ist. Zum Beispiel, weil der Cobot wegen der rechtlichen Vorgaben nur noch sehr langsam mit dem Menschen Hand-in-Hand arbeiten darf.
- Der zunächst günstige Preis eines Cobots kann aufgrund zusätzlich benötigter Sicherheitstechnik um mehrere Tausend Euro steigen.
- Die verbindliche CE-Konformitätsbewertung der Anwendung stellt bei Cobots im Vergleich zu Industrieroboter einen höheren Aufwand dar. Dies liegt an den für Kollaborative Roboter besonders detaillierten und strengen Richtlinien und Normen.
- All diese Punkte sollten Unternehmen beim Vergleich zwischen Cobots und den ebenfalls flexiblen Industrieroboter beachten, um später kein böses Erwachen zu erleben.
Mit Industrieroboter energieeffizient produzieren
Angesichts rapide gestiegener Stromkosten wägen Unternehmen derzeit gezielt ab, in welche Bereiche sie investieren. Dabei erweist sich die Energiebilanz von Automatisierung als nach wie vor hochrentabel, um die Produktion auf ein zukunftsfähiges Level zu heben. Industrieroboter sind alles andere als Stromfresser, wie sich nicht zuletzt durch einen Vergleich mit typischen Haushaltsgeräten zeigt.
Die europäische Industrie kämpft gegen die steigenden Energiepreise an. Ein Ende der Lage ist derzeit noch nicht absehbar. Nicht nur die anhaltende Gas-Krise sorgt für hohe Stromkosten, auch Abgaben, Steuern und Transport schlagen kräftig zu Buche. Weil außerdem französische Atomkraftwerke aktuell aus Wartungsgründen stillstehen, sind höhere Produktionskosten unvermeidlich. In Deutschland stieg der durchschnittliche Strompreis für Unternehmen zwischen 2021 und 2022 von 21 auf 55 Cent pro kWH – eine Erhöhung von 160 Prozent.
Es ist nur verständlich, dass das produzierende Gewerbe daher vor größeren Investitionen zurückschreckt. Umso mehr, wenn diese zusätzlichen Strom verursachen. Dies gilt auch für die Automatisierung mit Industrierobotern. Beim genaueren Blick auf deren Stromverbrauch zeigt sich jedoch: Heutige Roboter müssen keine Stromfresser mehr sein.
Ihr durchschnittlicher Energieverbrauch liegt je nach Traglastklasse zwischen 1,0 und 3,0 kWh und ist damit niedriger als der zweier Föhns (rund 3,0 kWh). Die Robotersteuerung verbraucht im Stand-by-Modus mit durchschnittlich 30 bis 140 Wh weniger Energie als eine schnelle PC-Grafikkarte im Spielbetrieb.
Gerade moderne Industrieroboter sind in ihrer Bauweise und der Antriebstechnik auf effizientes Arbeiten hin optimiert. Bei einem Preis von 55 Cent/kWh können Unternehmen ihren Roboter – je nach Größe – bereits für 1,10 bis 2,20 Euro pro 8-Stunden-Schicht nutzen. Umgerechnet auf ein Praxisbeispiel, einer Automatisierung mit einem Roboter im 2-Schicht-Betrieb, fallen pro Monat nur zwischen 44 und 88 Euro an.
Industrieroboter-Rekord und Fachkräftemangel
Mehr als eine halbe Million Industrieroboter wurden laut der aktuellen Statistik der International Federation of Robotics allein im Jahr 2021 weltweit installiert – neuer Rekordwert für die Branche. Auch in Deutschland kamen Tausende Exemplare dazu, womit das Land die Spitzenreiterposition in Europa festigt. Erfahren Sie in diesem Artikel, was die Politik sich von mehr Industrierobotern erhofft. Lesen Sie außerdem, wieso auf dem deutschen Arbeitsmarkt auch bei zunehmend massentauglicher Automatisierung keine Arbeitslosenwelle zu erwarten ist.
Diese Zahlen gehen aus dem World-Robotics-Report 2022 des Branchenverbands International Federation of Robotics (IFR) hervor. Weltweit gesehen werden mittlerweile mehr als doppelt so viele Industrieroboter jährlich neu installiert als noch 2015. IFR-Präsidentin Marina Bill sprach von einer Zunahme der Robotik und Automation mit „rasanter Geschwindigkeit“. Für die kommenden Jahre geht die IFR von weiterhin steigenden Absatzzahlen aus.
Auch der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) berichtete unlängst von einem Nachfrageboom. Der Vorsitzende der Sparte Robotik + Automation, Frank Konrad, erkannte eine „Hochkonjunktur“ der Robotik. Für die Branche erwartet der VDMA 2022 ein Umsatzplus von fünf Prozent auf 3,6 Milliarden Euro. Und das, obwohl insbesondere Hersteller, die nicht im Inland produzieren und ihre Bauteile vorwiegend aus dem Ausland beziehen, von Lieferengpässen betroffen sind. Ein Problem, das sich mit Industrierobotern „Made in Germany“ weitgehend umgehen lässt.
Dass das Roboter-Wachstum dringend benötigt wird, steht außer Frage. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen haben einen enormen Nachholbedarf. Während Industrieroboter bei Großkonzernen bereits zur Normalität gehören, nutzt nur ein niedriger einstelliger Prozentsatz der Betriebe mit weniger als 250 Mitarbeitenden einen oder mehrere Roboter.
Dabei können diese zur Lösung des Arbeits- und Fachkräftemangels – die wohl größte Herausforderung der Industrie heute und in Zukunft – beitragen. Abgesehen von der Kindererziehung sowie Alten- und Gesundheitspflege sind technische Berufe mit am stärksten von fehlendem Personal betroffen. Fehlende Arbeitskräfte sind wegen sinkender Geburtenraten und voranschreitendem Renteneintritt der Babyboomer-Generation auch mittel- und langfristig ein Haupttreiber für die Etablierung von Robotern in der Industrie.
Frank Konrad vom VDMA gibt jedoch zu bedenken, dass Robotik und Automation allein nicht den Arbeits- und Fachkräftemangel beheben können. Er drängte im Frühjahr 2022 auf „ein stärkeres Engagement von der Politik“. Wenige Monate später erschien eine Fachkräftestrategie der Bundesregierung. Sie fußt auf einem gemeinsam mit Verbänden, Gewerkschaften, Bildungseinrichtungen und weiteren Institutionen durchgeführten Fachkräftegipfel.
Fünf Schwerpunkte beschreiben, wie Fachkräfte gewonnen und gehalten werden können. Unter anderem sei „gute Arbeitsqualität, sichere, gesunde und gute Arbeitsbedingungen sowie eine mitarbeiterorientierte Arbeitskultur“ zentral. Hier kommen laut Bundesregierung wiederum Roboter ins Spiel, da sie „schon heute körperlich schwere, gesundheitlich gefährdende und monotone Aufgaben übernehmen“.
Kritische Stimmen merken dennoch an, dass durch mehr Roboter massenhaft Arbeitsplätze in der Produktion verloren gehen würden. Teils wird von bis zu sechs gestrichenen Stellen je Roboter gesprochen. Eine Gruppe von Forschenden hat dies für Deutschland dagegen relativiert, solche Szenarien seien nicht zu erwarten. Vorstellbar wäre dies in Nationen mit anderen Voraussetzungen am Arbeitsmarkt und einem laxen Schutz für Mitarbeitende, wie beispielsweise in den USA.
Der Rückgang hierzulande beträgt laut Studienlage rund zwei Arbeitsplätze pro Industrieroboter. Allerdings kommen diese Stellen in anderen Branchen hinzu. Insgesamt halten sich Job-Rückgänge und -Zugewinne durch die Etablierung von Robotern die Waage.
Laut der Forschenden liegt das einerseits daran, dass das bestehende Personal nicht etwa entlassen, sondern für andere Aufgaben im Unternehmen umgeschult und weitergebildet wird. Für die Betroffenen hätte dies einen Aufstieg in der beruflichen Hierarchie zufolge – eine Win-Win-Situation für Mitarbeitende und Unternehmen.
Zweitens profitiert die deutsche Industrie davon, dass sie im internationalen Vergleich über mehrheitlich produktive Unternehmen verfügt. Diese Firmen – darunter weltweite Branchenführer jeder Betriebsgröße oder Hidden Champions – steigern ihre Produktivität, ihre Konkurrenzfähigkeit und letztlich auch die Zahl der Beschäftigten durch neue Technologien, zu denen Roboter fraglos zählen.
Gleich mehrere Trends sorgen dafür, dass auch bisher nicht automatisiert produzierende Unternehmen auf den Robotik-Zug aufspringen können. Erstens wird der Einsatz von Industrierobotern immer einfacher – von der Einrichtung über die Programmierung und Bedienung bis zur Kontaktaufnahme mit den Herstellern bei Support-Fragen. Zu den Vorteilen dieser neuen Generation der sogenannten Digital Robots gehören die intuitive, Smartphone-artige Bedienung ebenso wie die Bündelung von Software und Hardware.
Für Bediener der Roboter hat der Aufbau eines Automatisierungs-Ökosystem „einen enormen Mehrwert, da sich Aufwand und Zeit bis zur Inbetriebnahme deutlich reduzieren“, fasst die International Federation of Robotics zusammen. Zudem wird die Einbindung von Werkzeugen oder externen Komponenten in die gesamte Robotik-Anwendung einfacher, da standardisierte Programmbausteine – beispielsweise für häufig benötigte Prozessschritte – in die Bediensoftware integriert werden können.
Industrieroboter in kleineren Unternehmen: Sinnvoll oder unnötig?
Digitalisierung, Industrie 4.0, Industrial Internet-of-Things (IIoT): Das ist doch etwas für Großkonzerne mit entsprechendem Budget, Personalbestand und Zeit. Sicher? Ganz und gar nicht. Die Zahl der kleinen und mittelgroßen Unternehmen (KMU), für die diese Themen wichtiger wird, nimmt rasant zu. Hier lesen Sie, wie diesen Firmen mit modernen, kostengünstigen und intuitiv bedienbaren Industrierobotern der Weg in die Digitalisierung bereitet wird.
Die oben genannten Trends – vor wenigen Jahren noch Zukunftsmusik – sind in die Gegenwart gerückt. Die automatisierte Produktion wird zunehmend alternativlos, auch für kleine und mittelgroße Unternehmen und zwar unabhängig von der Branche, vom Standort und der Größe des Unternehmens.
Immer mehr KMU stellen sich bereits nicht mehr die Frage, ob sie in automatisierte Verfahren investieren sollen, sondern wie und wofür der Roboter eingesetzt wird.
- Welcher Roboter hilft, Kosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit zu gewährleisten?
- Welchen Ablauf übernimmt er in der Herstellung von Produkten?
- Prüft der Roboter Materialien, optimiert er die Prozesskette, bewegt er Teile von A nach B?
Wer sich speziell für den Bereich der KMU fragt, welches System aus dem wachsenden Angebot der digitalen Robotik in Frage kommt, für den gibt es drei Schlüsselbegriffe. Künftig wird niemand mehr darum herumkommen, sich mit ihnen eingehender zu beschäftigen: Einfache Bedienbarkeit, Flexibilität und Individualisierung.
Je einfacher und intuitiver ein Roboter gesteuert wird, desto schneller haben sich die zuständigen Mitarbeiter eingearbeitet. Je flexibler der Roboter konzipiert ist, desto schneller kann er für wechselnde Produktionsprozessen umgerüstet und somit kostengünstig eingesetzt werden. Je individueller ein Roboter auf die räumlichen und produktionsbedingten Bedürfnisse der Bediener zugeschnitten ist, desto effizienter kann er genutzt werden.
Ausgangspunkt aller Überlegungen ist das Anwendungsgebiet. Welche Aufgabe soll der Roboter übernehmen? Welchen Prozessablauf soll er beherrschen? Die Möglichkeiten sind schier grenzenlos. Vielleicht finden Sie sich und den Bedarf Ihres Unternehmens bei einem oder mehreren dieser Beispiele wieder:
- Da sind die vielen Varianten der Werkstück-Handhabung – also das Bestücken, Montieren, Verschrauben, Palettieren, Stapeln und Verpacken von Gegenständen. Überlegen Sie sich, welche Lasten Ihr Roboter dabei tragen und bis zu welcher Reichweite er gelangen soll.
- Insbesondere die Reichweiten des Roboter sind auch bei der Werkstück-Prüfung wichtig. Messen, Lehren, kontaktloses Prüfen: Einmal programmiert, spielen Roboter hier ihre ganze Leistungsfähigkeit, Genauigkeit und Qualität aus.
- Bleibt noch das weite Feld der Fügetechnik: Dazu zählen sämtliche Klebe- und Abdichtprozesse (auch das Auftragen) und ähnliche, stets wiederkehrende Vorgänge. Auch hier setzen automatisierte Prozesse die Benchmark – und das schon heute.
Diese Liste hat keinen Anspruch auf Vollständigkeit, aber sie zeigt: Industrieroboter nehmen dem produzierenden Gewerbe eine Menge Arbeit ab. Und sie schaffen Freiraum, den viele Unternehmen benötigen: Ganze Branchen sind mit dem Druck steigender Kosten und Kundenerwartungen bei gleichzeitig fehlenden Fachkräften und langen Lieferzeiten konfrontiert. Die Robotik gewinnt an Bedeutung.
Unabhängig dieser Trends auf dem Arbeitsmarkt und bei den Lieferketten: Welches Unternehmen sollte nicht angespornt sein, seine Produkte zuverlässiger, schneller und in größerer Bandbreite ausliefern zu können? Man will doch gut sein, möchte liefern, die Qualität soll stimmen, die Fehlerquote reduziert werden.
Ebenfalls in die Gesamtbewertung der Firmen gehört folgende Überlegung: Wie werden wir der Erwartung unserer Kunden gerecht, die sich immer kleinere Stückzahlen, dafür aber eine größere und diversere Produktpalette wünschen?
Derartige Anforderungen müssen nicht in jedem Betrieb heute anstehen, auch nicht morgen. Aber vielleicht in einem halben Jahr? Mit welchem Prozess lässt sich dies dann effizienter abbilden?
Ein weiterer wichtiger Aspekt: Deutschland ist eine hochentwickelte Industrienation und ein Hochlohnland. Das Motto „Made in Germany“ steht weltweit für hochwertigste und verlässliche Produkte. Nicht jedes Unternehmen ist willens oder fähig, die entsprechend hohen Lohn- und Produktionskosten zu tragen.
Die Folge: In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele industrielle Produktionsschritte ausgelagert und die internationale Abhängigkeit, insbesondere vom asiatischen Raum, ist heutzutage sehr groß. Corona, militärische und diplomatische Krisensituationen, Auswirkungen des Klimawandels auf die Wirtschaftsmärkte: Die jüngere Vergangenheit und Gegenwart zeigt die Kehrseite der globalisierten Welt. Laut einer Studie des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung waren 2021 drei von vier Betrieben von Lieferengpässen betroffen, besonders stark gilt das für das Baugewerbe und die verarbeitende Industrie.
Schweißroboter steigern die Produktivität bis zu 40 %
Im Rahmen einer Umstellung vom manuellen Schweißen auf automatisiertes Schweißen können die Fertigungsprozesse um bis zu 40 % beschleunigt werden und erzielt gleichzeitig reproduzierbare Schweißergebnisse.
Wachsende Anforderungen an Produktivität und Qualität bei gleichzeitig steigenden Lohnkosten und einem Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften stellen Industrieunternehmen vor neue Herausforderungen.
Die Nachfrage nach automatisierten Fertigungslösungen ist enorm und steigt weiter. Dies liegt vor allem an großen Investitionen in der Automobilindustrie, von denen zahlreiche Branchen profitieren. Die Roboterdichte in Zahlen ausgedrückt: 2020 kamen in Deutschland auf 100.000 Mitarbeiter 371 Roboter-Einheiten.
Die Fertigungslinien müssen Baugruppen in verschiedenen Losgrößen und Varianten bearbeiten. Die Positionierer lassen sich auf die unterschiedlichen Größen einstellen und bringen die Werkstücke in die optimale Schweißposition. Um ein schnelles Umrüsten zu ermöglichen, kann die Roboteranlage Offline programmiert werden. Während in der Anlage die Produktion läuft, wird gleichzeitig ein neues Programm erstellt, was nochmals Zeit spart.
Schweißer können sich verstärkt auf die Prozessüberwachung konzentrieren
Da nun die Roboter die physisch schwere Arbeit erledigen, ist die allgemeine Gefährdung durch Lichtbogenstrahlung und Schweißrauch geringer. Die Schweißer können sich verstärkt auf die Prozessüberwachung konzentrieren. Die Mitarbeiter werden geschult, um die Technik voll ausnutzen zu können.