Abschied vom alten Fließband:Automatisierung verändert Fertigungsprozesse in der Automobilindustrie

Die Weltleitmesse für intelligente Automatisierung und Robotik, die automatica, findet vom 16. bis 19. Juni in München statt.

Ein Schwerpunkt der Veranstaltung liegt auf der Flexibilisierung der Automobilproduktion.

Zahlreiche Aussteller präsentieren Alternativen zur konventionellen Fließbandfertigung mit stationärer Fördertechnik, zum Beispiel fahrerlose Transportsysteme und natürlich Cobots für Anwendungen der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Die Automobilindustrie befindet sich im Umbruch. Die Diskussion um die Antriebstechnik der Zukunft ist in vollem Gange. Manche Hersteller setzen auf Elektromobilität, andere eher als Übergangstechnologie.

Gleichzeitig scheinen Verbrennerfahrzeuge zumindest derzeit langlebiger als bisher angenommen.

Darüber hinaus weisen neue Generationen von Dieselmotoren mit hochwirksamer Filtertechnologie deutlich geringere Emissionen auf 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 Anbieter von Robotik- und Automatisierungstechnik? Mit anderen Worten:Wie sieht die Automobilproduktion der Zukunft aus?

Die Vielfalt der Antriebstechnologien und die daraus resultierende Unsicherheit erschweren den Automobilherstellern die Beantwortung dieser Fragen.

Aber eines ist sicher:Ohne hochflexible, digital vernetzte Automatisierungslösungen sind die Herausforderungen der Zukunft nicht zu meistern.

Gefragt sind nachhaltige, Industrie 4.0-kompatible Lösungen, die Fahrzeughersteller, Tier-1-Zulieferer und Systemlieferanten weltweit bei der Umsetzung modernster Fertigungsstrukturen unterstützen.

Wegfall stationärer Fördertechnik

Die automatica, Leitmesse für Automatisierungstechnik, zeigt dafür geeignete Technologien. Viele dieser Lösungen haben den Verzicht auf stationäre Fördertechnik gemeinsam.

Das bedeutet einen echten Paradigmenwechsel, denn seit über hundert Jahren dominiert das Fließband den Automobilbau.

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

Die ersten Schritte wurden bereits vor Jahren im Rohbau unternommen. Die dort eingesetzten Roboter schweißen, nieten und kleben nicht nur, sie halten und transportieren auch die Rohkarosserien, während ihre maschinellen „Kollegen“ sie bearbeiten.

Einer der positiven Nebeneffekte:Bei einem Modellwechsel müssen Sie 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 übertragen. Das beweist Porsche mit seiner neuen Taycan-Fertigungsstätte in Zuffenhausen.

Laut Albrecht Reimold, Produktionsleiter des Unternehmens, wurde das Fließband dort praktisch abgeschafft. Stattdessen bewegen sich die Fahrzeuge auf fahrerlosen Transportsystemen, auch Autonomous Guided Vehicles (AGVs) genannt, durch die Produktion und werden so Schritt für Schritt komplettiert.

Das erhöht die Flexibilität erheblich. Die Geschwindigkeit der AGVs ist ebenso variabel wie die Verweildauer an den Montagestationen; Theoretisch müssen die Fahrzeuge nicht alle den gleichen Weg durch die Produktion nehmen. Zudem können problemlos mehrere Modelle oder Derivate auf ein und derselben Linie produziert werden.

Das komplette Spektrum flexibler Automatisierung

Das zeigt, dass Flexibilität Trumpf ist – und das nicht nur in der Automobilproduktion.

Markus Uellendahl, Senior Partner Management Consulting bei Porsche Consulting, sagt:„Auch in anderen Industriebereichen werden wir eine Abkehr von klassischen automatisierten Fertigungsstraßen erleben.“

„In der Smart Factory der nahen Zukunft werden flexible Transportsysteme wie AGVs die Anpassung von Produktions- und Logistikprozessen erleichtern.

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

Die erhöhte Konvertibilität der Smart Factory reduziert laut Uellendahl die Folgeinvestitionen weiter.

Unternehmen, die dieses Ziel strategisch verfolgen, können Änderungen in Produkten und Prozessen aktiv nutzen, um sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen und sich schneller an veränderte Marktanforderungen und Rahmenbedingungen anzupassen.

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

Neben Robotern, industriellen Bildverarbeitungssystemen, Greifern und Positioniereinheiten spielen dabei auch Sensoren und elektronische Steuerungen eine zentrale Rolle.

Die Messe bietet die einmalige Gelegenheit, all diese Produktgruppen gezielt zu begutachten.

Cobots stellen Arbeiter in den Mittelpunkt

Darüber hinaus ist auf der automatica eine Weiterentwicklung zu sehen:Moderne Automatisierungskonzepte verzichten nicht auf den Werker, sondern stellen ihn in den Mittelpunkt.

Exoskelette und Cobots werden Mitarbeiter körperlich entlasten. Der größte Entwicklungssprung ist im Bereich der Cobots zu erwarten. Etablierte Roboterhersteller haben bereits auf der automatica 2018 wegweisende Lösungen vorgestellt und 2020 werden noch viele Weiterentwicklungen gezeigt.

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

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

Besonders gespannt dürfen die Besucher auch auf die verschiedenen Neuaussteller wie Han’s Robot, Hanwha Precision Machinery, Techman Robot, Convertible Robots und Yuanda Robotics sein.

Kollaborative Roboter sind in der Praxis längst üblich, wie etwa bei Opel in Eisenach:Ein Cobot des dänischen Herstellers Universal Robots schraubt dort Klimakompressoren an Motorblöcke.

Unmittelbar neben den Mitarbeitern, ohne trennenden Schutzzaun, zieht der Roboter alle zwei Minuten drei Schrauben mit exakt 22 Newtonmetern an, während seine menschlichen Kollegen weiterhin die weniger belastenden vor- und nachgelagerten Arbeiten erledigen.

Ein weiteres Beispiel:Gemeinsam mit BMW in Dingolfing hat Kuka eine Roboterlösung geschaffen, die Mitarbeitern die Arbeit erleichtert, die bis zu 5,5 kg schwere Kegelräder heben und millimetergenau in Vorderachsgetriebe einbauen.

Früher taten sie das manuell, heute hilft ihnen der sensible Roboter-Kollege LBR iiwa. Es hängt an einer schlanken Stahlkonstruktion und kommt ohne externe Sensorik aus, da in seinen sieben Achsen eine gemeinsame Drehmomentsensorik aktiv ist.

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

„In Zeiten steigender Variantenvielfalt ist es ein klarer Wettbewerbsvorteil, die Produktion beispielsweise mit Hilfe flexibler MRK-Einheiten optimal an die erforderliche Auslastung anpassen zu können.“

Die automatica gibt im Juni einen umfassenden Überblick, wie die neue Flexibilität praxisnah umgesetzt werden kann – nicht nur in der Automobilproduktion.

Hauptbild:Das Prinzip der flexiblen Automobilproduktion ohne Fließband lässt sich auch auf andere Industriezweige übertragen. Bild:Porsche Consulting