Kleinserien-Handfertigung von Kunststoffprodukten mit Robotern automatisieren

Ist Automatisierung handgefertigter Produkte möglich?

Bei „handgefertigt“ denkt man an individuell, hochkomplex, jedes Stück einzigartig. Doch viele Produkte sind handgefertigt, nur weil Stückzahlen nicht hoch genug für Vollautomatisierung rechtfertigen.

Diese Fallstudie zeigt, wie Forscher der industriellen Kunststoffe einen Roboter und RoboDK nutzten, um einen Kleinserien-Fertigungsprozess zu automatisieren.

Problem vieler Automatisierungsformen: Erfordern konsistenten Hochdurchsatzprozess. Ohne dies: Investition oft unsinnig, da ROI unsicher.

Bei kleineren Batch-Projekten: Automatisierung überhaupt möglich?

Genau dieses Problem adressierten Forscher industrieller Kunststoffe mit ihrem Robotikprojekt. Ziel: Kleines, kosteneffizientes Automatisieren der Montage von Kunststoff-Hula-Hoop-Spielzeugen.

Vorstellung: ATS2i

Forscher des französischen Unternehmens „Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes“ (ATS2i) führten das Projekt durch. Leitung: Ingenieur Alexandre Temporel, 15+ Jahre Industriekunststoffe.

Spezialisierung: Design/Engineering innovativer Industrieprojekte, Fokus Kunststoffe. Diverse Fertigungstechnologien: 3D-Druck, Bearbeitung, CNC.

ATS2i betrachtet Projekte über gesamten Lebenszyklus: F&E, Machbarkeitsstudien bis Design/Prototyping.

Teil des Unternehmenszwecks: Anderen helfen, bestehende Industriemaschinen durch fortgeschrittene Automatisierung zu modernisieren.

Hier setzt ihr Hula-Hoop-Robotikprojekt an.

Das Projekt: Hula-Hoop-Produktion

Projekt: Produktion von Kunststoff-Hula-Hoop-Spielzeugen. Gutes Beispiel für Aufgabe, die bei Kleinserien oft manuell ausgeführt wird.

ATS2i-Team erstellte Setup als Test: Kann Robotik Montagestufe der Hula-Hoop-Produktion einfach automatisieren?

Was sind Hula-Hoops?

Kurzer Primer für Unvertraute…

Hula-Hoops seit 2500+ Jahren Spielzeug. Nutzung: Um Hüfte, Gliedmaßen, Hals kreisen. Kinder: Spiele, Erwachsene: Sport/Unterhaltung. 1950er: Großer Popularitätsschub.

Moderne Hula-Hoops: Kunststoffrohr, traditionell: Weide, Bambus, Steifgras.

Komplexität der Hula-Hoop-Fertigung

Ingenieurtechnisch sehr simpel: Kunststoffrohr zum Kreis biegen, Enden verbinden – meist durch doppelten Holzstift.

Einfach herzustellen, aber nicht immer Großserie. Im Gegensatz zu Massenproduktion: Kleine Handwerksbetriebe fertigen Kleinserien.

Aufgabe: Enden verbinden = guter Automatisierungskandidat.

Beispiel für in anderen Kunststoffbereichen oft nötige Aufgabe.

Die Roboteranwendung: Hula-Hoop-Montage

Projekt: Einfacher Cobot-Einsatz. Keine extra Sicherheitsmaßnahmen (Zäune, Sensoren) nötig.

Setup & Fertigungsprozess unkompliziert.

Roboter-Setup

• Universal Robots UR5 Cobot.
• OnRobot-Greifer.
• RoboDK für Roboterprogrammierung.
• Rollebieger-Vorrichtung für Kunststoffrohr-Biegung.

Komponenten in einzelne Roboterzelle integriert – Tischgröße.

Fertigungsprozess

Prozess: Maschinenbedienung (Rollebieger) + Montage.

Schritte:

1. Rohr aufnehmen, in Rollebieger biegen, 1,5 mm Überstand sicherstellen.
2. Enden ausrichten.
3. Erhitztes Glas einsetzen, um Kunststoffrohrenden zu schmelzen.
4. Rohrenden zusammenpressen, fixieren.
5. Abkühlen lassen vor Entnahme.

Roboterprogrammierung mit RoboDK

Alexandre Temporel & Team wählten RoboDK. Software out-of-the-box kompatibel mit UR-Robotern, nützlich für solche Aufgaben.

Setup in Software erstellt. Mit RoboDKs einfacher 3D-Modell-Hinzufügung: Rollebieger-Modell hinzugefügt → einfachere Roboter-Maschinen-Ausrichtung.

Angesichts flexibler Kunststoffrohre: Simulation der Hula-Hoops in Software weggelassen. Würde nur Komplexität hinzufügen, unnötig für gutes Programm.

Ergebnisse in Video:

Lektionen für Ihre eigene Anwendung ziehen

Viele Wege, Robotik im Prozess zu nutzen – ohne Alles-oder-Nichts-Automatisierung.

ATS2i-Case-Study: Einfach deploybare Anwendung, entlastet repetitive Aufgabe bei Kleinserienfertigung.

Man könnte sogar argumentieren: Produkt bleibt im Kern handgefertigt, da Roboter denselben Job macht wie Mensch in gleichen Umständen – Rollebieger bedienen.

Welche Kleinserien-Aufgabe würden Sie automatisieren? Kommentieren Sie unten oder diskutieren Sie auf LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram oder im RoboDK-Forum.