Automobilfertigung revolutionieren: Automatisierung & Cobots definieren die Montagelinie neu

Die weltweit führende Fachmesse für intelligente Automatisierung und Robotik, automatica, findet vom 16. bis 19. Juni in München statt.

Ein Hauptfokus der Veranstaltung liegt auf der Flexibilisierung der Automobilproduktion.

Zahlreiche Aussteller werden Alternativen zur konventionellen Montagelinienproduktion mit stationärer Fördertechnik präsentieren – beispielsweise fahrerlose Transportsysteme und natürlich Cobots für Mensch-Roboter-Kollaborationsanwendungen.

Umbruch in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie durchläuft tiefgreifende Veränderungen. Die Diskussion über die Antriebstechnologie der Zukunft ist in vollem Gange. Einige Hersteller setzen auf Elektromobilität, andere sehen sie eher als Brückentechnologie.

Gleichzeitig scheinen Verbrennerfahrzeuge derzeit langlebiger als bisher angenommen.

Zudem haben neue Generationen von Dieselmotoren mit hocheffektiver Filtertechnik deutlich geringere Emissionen als ihre Vorgänger. Weitere zukünftige Antriebsalternativen sind synthetische Kraftstoffe, Wasserstoff und Brennstoffzellen.

Wie wirkt sich dieses Szenario auf die hochautomatisierte Automobilproduktion aus? Was bedeutet das für Robotik- und Automatisierungstechnologieanbieter? Mit anderen Worten: Wie sieht die Automobilproduktion der Zukunft aus?

Die Vielfalt der Antriebstechnologien und die daraus resultierende Unsicherheit machen es Autoherstellern schwer, diese Fragen zu beantworten.

Eines ist jedoch sicher: Ohne hochflexible, digital vernetzte Automatisierungslösungen lassen sich die Herausforderungen der Zukunft nicht meistern.

Nachhaltige, Industrie-4.0-kompatible Lösungen sind gefragt, die Fahrzeughersteller, Tier-1-Zulieferer und Systemlieferanten weltweit bei der Implementierung modernster Fertigungsstrukturen unterstützen.

Wegfall stationärer Fördertechnik

Die automatica, die führende Fachmesse für Automatisierungstechnologie, zeigt dafür geeignete Technologien. Viele dieser Lösungen haben den Wegfall stationärer Fördertechnik gemeinsam.

Das bedeutet einen echten Paradigmenwechsel, denn die Montagelinie dominiert die Automobilfertigung seit über hundert Jahren.

Heute suchen Autohersteller und Fabrikplaner nach Alternativen zu dieser hocheffizienten, aber auch unflexiblen Technologie.

Die ersten Schritte wurden vor Jahren im Karosseriebau unternommen. Die dort eingesetzten Roboter schweißen, nieten und kleben nicht nur, sondern halten und transportieren die Karosserien, während ihre Maschinen-„Kollegen“ sie bearbeiten.

Ein positiver Nebeneffekt: Beim Modellwechsel muss man nicht die gesamten Produktionslinien verschrotten, sondern nur die Roboter neu programmieren.

Neue Ära nicht nur in der Automobilproduktion

Dieses Prinzip lässt sich nun auch auf die Endmontage anwenden. Porsche demonstriert dies mit seiner neuen Taycan-Produktionsstätte in Zuffenhausen.

Laut Albrecht Reimold, Produktionsleiter des Unternehmens, wurde die Montagelinie dort quasi abgeschafft. Stattdessen bewegen sich die Fahrzeuge auf fahrerlosen Transportsystemen (FTS), auch autonome geführte Fahrzeuge (AGVs) genannt, durch die Produktion und werden schrittweise fertiggestellt.

Das erhöht die Flexibilität erheblich. Die Geschwindigkeit der FTS ist genauso variabel wie die Zeit, die sie an den Montagestationen verbringen; theoretisch müssen die Fahrzeuge nicht alle denselben Weg durch die Produktion nehmen. Zudem können mehrere Modelle oder Derivate problemlos auf ein und derselben Linie produziert werden.

Das komplette Spektrum flexibler Automatisierung

Das zeigt: Flexibilität ist der Trumpf – und das gilt nicht nur für die Automobilproduktion.

Markus Uellendahl, Senior Partner Management Consulting bei Porsche Consulting, sagt: „Wir werden auch in anderen Industriesektoren einen Abschied von traditionellen automatisierten Produktionslinien sehen.

„In der Smart Factory der nahen Zukunft werden flexible Transportsysteme wie FTS es einfacher machen, Produktions- und Logistikprozesse anzupassen.

„In der konsequentesten Implementierungsform steuern die automatisch gefertigten Produkte die gerade verfügbaren Montagestationen auf autonomen Transportsystemen. Algorithmen und künstliche Intelligenz unterstützen die Planung und machen Entscheidungsfindung effizienter.“

Laut Uellendahl reduziert die erhöhte Umrüstbarkeit der Smart Factory Folgeinvestitionen weiter.

Unternehmen, die dieses Ziel strategisch verfolgen, können Veränderungen bei Produkten und Prozessen aktiv nutzen, um Wettbewerbsvorteile zu erzielen und sich schneller an veränderte Marktbedingungen und Rahmenbedingungen anzupassen.

Auf der automatica werden zahlreiche Anbieter zeigen, wie smarte, digital vernetzte Produktion praktisch umgesetzt werden kann.

Neben Robotern spielen industrielle Bildverarbeitungssysteme, Greifer und Positioniereinheiten, Sensoren und elektronische Steuerungen eine zentrale Rolle.

Die Fachmesse bietet eine einzigartige Gelegenheit, all diese Produktgruppen gezielt zu prüfen.

Cobots stellen Mitarbeiter in den Mittelpunkt

Zudem ist auf der automatica eine weitere Entwicklung zu beobachten: Moderne Automatisierungskonzepte verzichten nicht auf Mitarbeiter, sondern stellen sie in den Mittelpunkt.

Exoskelette und Cobots werden Mitarbeiter körperlich entlasten. Der größte Entwicklungssprung wird im Cobot-Bereich erwartet. Etablierte Roboterhersteller präsentierten bereits 2018 bahnbrechende Lösungen auf der automatica, und 2020 werden viele Weiterentwicklungen gezeigt.

So wird der japanische Roboterhersteller Fanuc in München einen komplett neu entwickelten Cobot vorstellen.

Zukunftsweisende HRC-Lösungen sind auch von Universal Robots, Kuka, Yaskawa, ABB, Stäubli und vielen anderen Ausstellern zu erwarten.

Besucher können sich besonders auf die verschiedenen neuen Aussteller wie Han's Robot, Hanwha Precision Machinery, Techman Robot, Convertible Robots und Yuanda Robotics freuen.

Kollaborative Roboter sind längst in der Praxis angekommen, beispielsweise bei Opel in Eisenach: Ein Cobot des dänischen Herstellers Universal Robots schraubt dort Klimaanlagenkompressoren an Motorblöcke.

Unmittelbar neben den Mitarbeitern, ohne trennenden Sicherheitszaun, zieht der Roboter alle zwei Minuten drei Schrauben auf exakt 20 Newtonmeter an, während seine menschlichen Kollegen die weniger belastenden vor- und nachgelagerten Arbeiten fortsetzen.

Ein weiteres Beispiel: Zusammen mit BMW in Dingolfing hat Kuka eine Roboterlösung geschaffen, die Mitarbeitern die Arbeit erleichtert, die Kegelräder bis 5,5 kg heben und millimetergenau in Vorderachsgetriebe einpassen müssen.

Früher machten sie das manuell, heute unterstützt sie der sensible Roboterkollege LBR iiwa. Er ist an einer schlanken Stahlkonstruktion aufgehängt und kommt ohne externe Sensoren aus, da ein Gelenkmomentensensorsystem in seinen sieben Achsen aktiv ist.

Christoph Hock, Leiter Mensch-Roboter-Kollaboration bei Kuka Systems, sagt: „Wir werden in der Automobilindustrie künftig deutlich mehr solche Anwendungen sehen.

„In Zeiten steigender Variantenzahl ist es ein klarer Wettbewerbsvorteil, die Produktion optimal an die erforderliche Kapazitätsauslastung anpassen zu können – beispielsweise mit flexiblen HRC-Einheiten.“

Die automatica wird im Juni einen gründlichen Überblick darüber geben, wie die neue Flexibilität praktisch umgesetzt werden kann – nicht nur in der Automobilproduktion.

Hauptbild: Das Prinzip flexibler Automobilproduktion ohne Montagelinie lässt sich auch auf andere Industriesektoren anwenden. Bild: Porsche Consulting