Moderne Schweißroboter überbrücken den Schweißermangel in der Kleinserienfertigung

Robotik und Markteinblicke

Neue Schweißroboter können dazu beitragen, die Arbeitskräftelücke in der Fertigung kleinerer Stückzahlen zu schließen

Hersteller, die Schwierigkeiten haben, Schweißer zu finden, stellen fest, dass Schweißroboter deutlich einfacher und erschwinglicher zu implementieren sind und laut Branchenexperten Automatisierungsmöglichkeiten eröffnen, die es vor ein paar Jahren noch nicht gab.

Schweißroboter werden seit Jahrzehnten eingesetzt und sind vor allem für ihre Fähigkeit bekannt, einfache und sich wiederholende Schweißnähte in großen Stückzahlen mit minimalen Variationen und Abweichungen zu automatisieren.

Branchenexperten zufolge sehen sich Hersteller heute mit einer ganzen Reihe bisher unbekannter Schweißautomatisierungsmöglichkeiten konfrontiert:

„Wir sehen regelmäßig eine große Menge an Schweißarbeiten, deren Automatisierung vor ein paar Jahren nicht möglich gewesen wäre, wo sie jetzt viel einfacher und kostengünstiger ist“, sagt Mikkel Viager, Hauptberater bei HowToRobot – einer führenden herstellerunabhängigen Beratungs- und Beschaffungsplattform für Automatisierung.

„Schweißroboter sind selbst für Hersteller mit begrenzter Automatisierungserfahrung zugänglich geworden und liefern oft gute Erträge aus der Produktion in geringeren Mengen und mit größeren Variationen als zuvor. Es hat eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten eröffnet, die viele gerade erst zu erkennen beginnen“,  fügt Viager hinzu.

Schweißautomatisierung erforderlich, um den Arbeitskräftemangel zu beheben

Die Automatisierungsmöglichkeiten ergeben sich in einer Zeit der Not, in der die Verlagerung der US-amerikanischen Fertigung an Dynamik gewinnt, aber durch Arbeitskräftemangel stark beeinträchtigt wird. 

Nach Angaben der American Welding Society (AWS) werden bis 2029 nicht weniger als 320.500 neue Schweißer benötigt, um die erwartete Lücke durch Branchenwachstum und Fluktuation (einschließlich Pensionierung) aktueller Schweißfachkräfte zu schließen. Das entspricht einem Zuwachs von 42 % des aktuellen Schweißpersonalbestands, der in nur vier Jahren benötigt wird. Und viele Hersteller spüren bereits die Auswirkungen:

„Ich höre von vielen Unternehmen, dass sie nicht in der Lage sind, an Aufträgen teilzunehmen, und potenzielle Aufträge aufgeben müssen, weil sie nicht über die Arbeitskräfte verfügen, die sie zur Deckung der Nachfrage benötigen“,  sagt Monica Pfarr, Geschäftsführerin der AWS Foundation.

Darüber hinaus treibt der Arbeitskräftemangel die Nachfrage nach Schweißern in die Höhe und erhöht die Arbeitskosten für die Arbeitgeber. Erschwerend kommt hinzu, dass die Stundenlohnkosten in der Metallverarbeitung laut Daten des U.S. Bureau of Labor Statistics im letzten Jahrzehnt um 42 % gestiegen sind. Automatisierung ist daher zu einer wachsenden Notwendigkeit geworden.

„Wir sehen ein viel größeres Interesse an Automatisierung und Robotik von Unternehmen, die erforschen möchten, wie sie diese in ihrer eigenen Anlage anwenden und gemeinsam mit ihren Schweißern an der Lösung ihrer Produktionsherausforderungen arbeiten lassen können“, sagt Pfarr.

Mehr Anwendungsfälle für Schweißroboter 

Einer der Gründe, die Unternehmen davon abgehalten haben, in Schweißroboter zu investieren, ist, dass diese bis vor Kurzem relativ schwierig einzurichten und zu programmieren waren. 

Das hat sich jedoch geändert, da es heute viele Schweißroboterlösungen gibt, die ohne Programmierkenntnisse konfiguriert werden können. Stattdessen bringt der Schweißer dem Roboter bei, was er tun soll, indem er ihn physisch durch den Schweißpfad führt, so Mikkel Viager.

„Das Unterrichten von Robotern durch Demonstration statt durch Programmieren erleichtert jedem den Einstieg und lässt sich die Lösung viel schneller einrichten oder ändern. Dadurch wird es erschwinglicher, das Schweißen in kleineren Chargen und mit mehr Variationen zu automatisieren“,  sagt Viager. 

Während Umrüstungen häufig eine umfangreiche manuelle Feinabstimmung und Programmierung eines Schweißroboters erforderten, um Vorrichtungspositionen und mögliche Abweichungen zu berücksichtigen, passen sich viele Lösungen heute automatisch und ohne Eingriff an. Mithilfe von Bildverarbeitungs- und anderen fortschrittlichen Sensortechnologien sowie maschinellem Lernen sind Schweißroboter in der Lage, ihren Startpunkt und ihre aktuelle Position anzupassen, um Abweichungen zu berücksichtigen, die normalerweise zu einer fehlerhaften Schweißung geführt hätten. 

„Mit adaptiven Sensorfunktionen haben Schweißroboter im Allgemeinen eine sehr konstante Schweißqualität, geringere Fehlerraten und lassen sich letztendlich viel einfacher an veränderte Produktionsbedingungen anpassen“, sagt Viager. 

Zusätzlich zu den technischen Fortschritten sind Schweißroboter deutlich erschwinglicher geworden. Viele Lösungen, die früher viel kundenspezifisches Engineering erforderten, sind jetzt als standardisierte, schlüsselfertige Lösungen verfügbar, was die Kosten senkt. Und die Zahl der Lösungen und Anwendungsfälle wächst rasant, sagt Mikkel Viager.

Mangelndes Wissen führt zu Zögern

Während sich die Einsatzmöglichkeiten von Schweißrobotern erweitern, schrecken viele Hersteller immer noch durch begrenzte Marktkenntnisse zurück. 

„Wir hören von vielen, dass es schwierig ist, sich einen Überblick über den Markt zu verschaffen und mit der technologischen Entwicklung Schritt zu halten“, sagt Søren Peters, Co-CEO von HowToRobot, das unabhängig Unternehmen mit Bedarf an Automatisierung mit geeigneten Technologieanbietern zusammenbringt.

„Viele sind sich nicht sicher, welche Technologie ihr Problem am besten löst und was sie wirklich kosten wird, und das führt oft zu einem gewissen Zögern “, fügt er hinzu. 

Den Lieferantendaten von HowToRobot zufolge sind in den USA mehr als 1.700 Roboter- und Automatisierungsanbieter ansässig, darunter über 350 auf Schweißen spezialisierte Integratoren. Laut Søren Peters schafft dies sowohl enorme Chancen als auch einen Bedarf an Orientierungshilfen bei der Beschaffung. 

„Wir sprechen oft mit Herstellern, die mehr als ein Jahr damit verbringen, nach der richtigen Schweißlösung zu suchen, Preise zu überprüfen usw. Diese Zeit verbringen viele lieber mit dem Betrieb ihres Betriebs“, sagt er. 

Durch die Zusammenarbeit mit Herstellern und anderen Herstellern hat HowToRobot herausgefunden, dass ein strukturierter Beschaffungsprozess, der vergleichbare Budgetangebote von Lieferanten ermöglicht, den Prozess der Suche nach einer Automatisierungslösung erheblich beschleunigen und den Zeitrahmen oft von mehreren Monaten auf einige Wochen verkürzen kann. 

„Oft geht es darum, die richtigen Erwartungen zu setzen und Ihre Automatisierungsanforderungen so zu definieren, dass sie genau den richtigen Punkt im Markt treffen. Wenn Unternehmen dabei Hilfe erhalten und Antworten von Lieferanten auf strukturierte Weise erhalten, entfällt bei der Automatisierung ein Großteil des Rätselratens – und sie trägt dazu bei, dass sie schneller umgesetzt wird“,  Peters kommt zu dem Schluss.