Handgefertigte Produkte mit einem Roboter automatisieren?

Ist es möglich, ein handgefertigtes Produkt zu automatisieren?

Wenn wir an handgefertigte Produkte denken, stellen wir uns oft maßgefertigte, hochkomplizierte Artikel vor, bei denen jedes Stück notwendigerweise einzigartig ist. Viele Produkte werden jedoch handgefertigt, nur weil die Produktionszahlen nicht hoch genug sind, um eine vollständige Automatisierung zu rechtfertigen.

In dieser Fallstudie zeigen wir, wie eine Gruppe von Forschern im Bereich Industriekunststoffe einen Roboter und RoboDK zur Automatisierung eines Kleinserienfertigungsprozesses einsetzte.

Das Problem bei vielen Formen der Automatisierung besteht darin, dass Sie einen konsistenten Prozess mit hohem Durchsatz benötigen. Ohne dies macht es oft keinen Sinn, in Automatisierung zu investieren, da Sie nicht sicher sein können, dass Sie einen Return on Investment erzielen werden.

Wenn Sie ein kleineres Batch-Projekt haben, fragen Sie sich vielleicht, ob eine Automatisierung überhaupt möglich ist.

Dieses Problem hat sich eine Gruppe von Forschern im Bereich Industriekunststoffe mit ihrem neuesten Robotik-Projekt angenommen. Sie suchten nach einer kleinen, kostengünstigen Möglichkeit, die Montage von Hula-Hoop-Spielzeugen aus Kunststoff zu automatisieren.

Wir stellen vor… ATS2i

Dieses Projekt wurde von den Forschern des französischen Unternehmens „Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes“ (ATS2i) durchgeführt. Es wurde von Ingenieur Alexandre Temporel geleitet, der seit über 15 Jahren im Bereich Industriekunststoffe tätig ist.

Das Unternehmen ist auf das Design und Engineering innovativer Industrieprojekte spezialisiert und verfügt über spezielles Know-how in der Kunststoffindustrie. Sie umfassen eine Vielzahl von Fertigungstechnologien, darunter 3D-Druck, maschinelle Bearbeitung und CNC.

ATS2i betrachtet Projekte über den gesamten Lebenszyklus von Industrieprojekten, von Forschung und Entwicklung und Machbarkeitsstudien bis hin zu Design und Prototyping.

Ein Teil ihres Tätigkeitsbereichs als Unternehmen besteht darin, anderen bei der Modernisierung ihrer bestehenden Industriemaschinen durch fortschrittliche Automatisierung zu helfen.

Hier kommt ihr Hula-Hoop-Robotikprojekt ins Spiel.

Das Projekt:Hula-Hoop-Produktion

Bei dem betreffenden Projekt ging es um die Herstellung von Hula-Hoop-Spielzeugen aus Kunststoff. Dies ist ein gutes Beispiel für eine Aufgabe, die in vielen Situationen, in denen kleine Losgrößen erforderlich sind, normalerweise von Hand ausgeführt wird.

Das Team von ATS2i erstellte seinen Aufbau als Test, um zu sehen, ob Robotik verwendet werden kann, um die Montagephase der Hula-Hoop-Produktion einfach zu automatisieren.

Was sind Hula-Hoops?

Wenn Sie mit Hula-Hoop-Spielzeugen nicht vertraut sind, finden Sie hier eine Einführung …

Hula-Hoops werden seit über 2.500 Jahren als Spielzeug verwendet. Um den Reifen zu verwenden, drehen Sie ihn um Ihre Taille, Gliedmaßen oder Hals. Kinder nutzen sie für Spiele und Erwachsene als Form der Bewegung oder Unterhaltung. Obwohl Hula-Hoops eine lange Geschichte haben, sind sie in den 1950er Jahren immer beliebter geworden.

Die meisten modernen Hula-Hoop-Reifen werden aus Kunststoffrohren hergestellt, obwohl sie traditionell aus Weide, Bambus oder steifem Gras hergestellt wurden.

Die Komplexität der Herstellung eines Hula-Hoops

Als ein Stück Technik sind Hula-Hoops sehr einfach herzustellen. Das Kunststoffrohr wird zu einem Kreis gebogen und die Enden werden miteinander verbunden, normalerweise durch Einsetzen eines zweiseitigen Dübels.

Obwohl sie einfach herzustellen sind, werden Hula-Hoops nicht immer in großen Stückzahlen hergestellt. Im Gegensatz zu den massenproduzierten Versionen produzieren kleinere Handwerksbetriebe sie in kleinen Chargen.

Die Aufgabe, die Enden der Reifen miteinander zu verbinden, ist ein guter Kandidat für die Automatisierung.

Es ist ein gutes Beispiel für eine Aufgabe, die in anderen Bereichen der Kunststoffherstellung oft gestellt wird.

Die Roboteranwendung:Hula-Hoop-Montage

Das Projekt des Teams umfasste die einfache Verwendung eines kollaborativen Roboters. Infolgedessen führte das Team die Aufgabe in der Werkstatt durch, ohne dass zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Zäune oder Sicherheitssensoren erforderlich waren.

Die Einrichtung und der Herstellungsprozess waren relativ einfach.

Das Roboter-Setup

Das Setup bestand aus Folgendem:

• Ein kollaborativer Roboter UR5 von Universal Robots.
• Ein OnRobot-Greifer.
• RoboDK für die Roboterprogrammierung.
• Eine Rollbiegevorrichtung zum Biegen der Kunststoffrohre.

Das Team integrierte diese Komponenten in eine einzige Roboterzelle, die nur so viel Platz einnahm wie eine Tischplatte.

Der Herstellungsprozess

Der Prozess zur Herstellung eines Hula-Hoop-Reifens umfasste Aspekte der Maschinenbeschickung (um die Rollenbiegemaschine zu betreuen) und der Montage.

Die Schritte waren wie folgt:

1. Nehmen Sie das Rohr auf und biegen Sie es in die Rollbiegevorrichtung, sodass ein Überstand von 1,5 mm gewährleistet ist.
2. Binde die Enden aus.
3. Fügen Sie das erhitzte Glas ein, das nützlich ist, um die Enden des Kunststoffrohrs zu schmelzen.
4. Drücken Sie die Enden des Schlauchs zusammen und fixieren Sie sie.
5. Warten Sie, bis der Kunststoff abgekühlt ist, bevor Sie ihn aus der Maschine entfernen.

Programmierung des Roboters mit RoboDK

Alexandre Temporel und sein Team entschieden sich für RoboDK, um den Roboter zu programmieren. Die Software ist sofort mit UR-Robotern kompatibel und nützlich für Aufgaben wie diese.

Sie erstellten zuerst das Setup innerhalb der Software. Mit der Fähigkeit von RoboDK, 3D-Modelle einfach hinzuzufügen, konnten sie auch ein Modell der Walzenbiegemaschine hinzufügen. Dies erleichterte die korrekte Ausrichtung des Roboters an der Maschine.

Angesichts der Flexibilität der Kunststoffschläuche entschieden sie, dass es sinnvoll sei, die Hula-Hoop-Reifen nicht in der Software zu simulieren. Es würde die Simulation nur komplizierter machen und war unnötig, um ein gutes Programm zu erstellen.

Sie können die Ergebnisse ihrer Arbeit in diesem Video sehen:

Wie Sie daraus Lehren für Ihre eigene Anwendung ziehen

Es gibt viele Möglichkeiten, Robotik in Ihrem Prozess einzusetzen, ohne dass Sie alles unternehmen und alles automatisieren müssen.

Diese Fallstudie von ATS2i ist ein gutes Beispiel für eine einfach zu implementierende Anwendung, die eine sich wiederholende Aufgabe in der Kleinserienfertigung erleichtert.

Sie könnten sogar argumentieren, dass das Produkt im Wesentlichen handgefertigt bleibt, da der Roboter die gleiche Arbeit verrichtet, die der Mensch unter den gleichen Umständen tun würde – nämlich die Walzenbiegemaschine bedienen.

Welche Kleinserienaufgabe möchten Sie automatisieren? Erzählen Sie es uns in den Kommentaren unten oder beteiligen Sie sich an der Diskussion auf LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram oder im RoboDK-Forum.