Kollaborative Roboter treiben Wachstum in der Kunststofffertigung

Betritt man den geschäftigen Shopfloor von Pride Solutions LLC in Hutchinson, MN, sieht man eine glänzende neue CNC-Drehmaschine, die Aluminiumrohr um Aluminiumrohr dreht. Während Pride’s Zerspaner Wichtigeres tun, übernimmt ein Universal Robots UR10 Cobot die Plackerei: Be- und Entladen der Maschine für High-Volume-Aufträge. Innerhalb weniger Stunden werden diese Teile im UHMW (Ultrahochmolekulares Polyethylen) umspritzt und zum Kunden versendet.

Cobot und Drehzentrum sind Neuzugänge für diesen wachsenden Kunststoffhersteller. Pride Solutions investierte in die Technologie, um einen Großauftrag im Lohnfertigungsbereich komplett ins Haus zu holen – und entdeckte rasch immer mehr Anwendungen, die das System bis in den Abend Chips machen ließen.

Pride Solutions ist Kunststoffhersteller mit Spezialisierung auf UHMW-PE. 27 Mitarbeiter, vier kollaborative Divisionen in 25.000 ft² (2.322 m²) Fertigungsanlage: May Wes (UHMW-Poly-Agrarkomponenten), C&A Pro (Performance-Schneemobilski), Pride Engineered Plastics (Lohnfertigung UHMW-PE), Pride Assembly (Turnkey Custom Electro-Mechanical Assembly).

Mit brummendem Geschäft bei C&A Pro und May Wes sowie steigendem Lohnfertigungs- und Montageaufkommen sind Pride’s 27 Mitarbeiter gleichermaßen versiert im Skier-/Carbide-Empfehlen für Snowmobiler und bei Stalk-Stomper-Auswahl für Maispflücker.

Diese Diversifikation hält das kleine Familienunternehmen das ganze Jahr hopping – aber kein Monat ist intensiver als September: Erntezeit trifft auf „Hay Days“, weltgrößtes Snowmobile-Event und offizieller Saisonstart. Dann drängen Lohnfertigungs- und Montagekunden auf Jahresend-Auftragsabschluss.

Pride-Mitarbeiter waren dank starkem Teamgeist und kundenfokussierten Kernwerten immer up to the task – aber mit boomendem Business und Arbeitskräftemangel brauchte das Unternehmen Automation für zukünftige Expansion.

„Initial wollten wir die Drehmaschine mit Stangenlader automatisieren, aber unser Maschinenhändler Al Dulas von Hales Machine Tool schlug vor, kollaborative Roboter anzusehen“, sagt Jack Daggett, Pride Solutions President. „Sie vermittelten uns BRAAS Robotics für die Integration – der Cobot war günstiger als Stangenlader, braucht viel weniger Platz. Und viel vielseitiger.“

Relativ neu für US-Hersteller: „Cobots“ werden in Europa seit 10 Jahren in der Fertigung genutzt, in den USA erst seit 5 Jahren, sagt Bob Phipps, Cobot Sales Specialist bei BRAAS Robotics (Eden Prairie, MN), Division von Motion Industries. BRAAS Robotics Team fokussiert sich auf Turnkey-Cobot-Installationen für Kunden wie Pride Solutions, die neu in Cobot-Anwendungen sind.

„Cobot-Nutzung sprang in Europa und Nordamerika an, sobald Sicherheitsstandards klare Regeln für Hersteller und Anwender definierten [ISO 10218 und ANSI/RIA 15.06]“, sagt Phipps. „Wachstum in Nordamerika startete nach Release von ANSI/RIA 15.06 Robot Safety Standard 2013. Über 50 Jahre waren Roboter eingezäunt – es brauchte Zeit, bis User sich an neue Denkweise gewöhnten. Cobot-Applikationen verdoppeln sich quasi jährlich – User fangen an, sie als normal zu betrachten.“

Der Cobot war Instant-Erfolg für Pride Solutions, sagt Ben Wick, Plant Manager. „Mit dem Roboter sahen wir sofortige Kapazitätssteigerung. Wir laufen das System unbeaufsichtigt in der 2. Schicht – ca. 2.000 Stunden zusätzlicher Schichtkapazität ohne 2. Schicht-Bediener einzustellen. Tagsüber hat der Roboter unseren Zerspaner von der monotonen Be-/Entlade-Aufgabe befreit für andere Projekte.“

Keine Überraschung für BRAAS’ Phipps, dessen Team Pride’s Turnkey-Cobot-Deployment mit Site Visits, Proof-of-Concept, Systemdesign, Build/Install, Robot-Programmierung, End-of-Arm-Tooling (EOAT) Bau und Risikobewertung, Training, Ongoing Support begleitete.

„Wir arbeiten gern mit Erstkunden“, sagt Phipps. „Die starten meist mit Wahrnehmung: Roboterlösung muss teuer, komplex, viel Hallenplatz fressen. Sie staunen, dass viele Applikationen mit einem Roboter auf Sockel ohne Umzäunung lösbar sind.“

Pride’s Applikation perfekter Fit für Cobot, so Phipps. „Jede Operatortätigkeit, die tedious, repetitiv, potenziell schädlich ist – ideal für Cobots. Cobots matchen typisch Reichweite und Speed eines Operators für Basic Pick-and-Place. Maschinenbeschickung und Teststände perfekte Beispiele: Operator lädt Teil, wartet Task-Abschluss, entlädt Teil. Einfachere Applikationen, die Kunden meist für Erstprojekte wählen, weil single End-of-Arm-Tool reicht. Montageapplikationen auch möglich, aber komplexer durch multiple Tasks/Tools.“

„Man hört oft: Leute sorgen sich, Roboter nehmen Jobs weg – aber unser Roboter schuf eigentlich eine qualifizierte Zerspaner-Stelle“, sagt Daggett. „Ohne Roboter hätten wir Chris Klenke, 12-Jahre-Veteran-Zerspaner, nicht einstellen können. Plus erweiterte sein technisches Wissen durch Cobot-Programmierung.“

Klenke startete 2017 bei Pride. Vorerfahrung: CNC-Drehmaschinen, horizontale/vertikale Bearbeitungszentren. Nie mit Cobot gearbeitet. Nach 2 Tagen Training: profiziente Roboterprogrammierung. Innerhalb 2 Wochen: neue Drehmaschine und Roboter gemeistert. „Roboter ist einfach zu bedienen“, sagt Klenke. „Einfacher als ich dachte.“

Roboter bringt auch wichtigen Safety-Vorteil, so Daggett. „Roboter be-/entlädt Teile den ganzen Tag ohne ergonomische Belastung. Durch eingebaute Sensoren für sicheren Betrieb brauchen wir keinen Käfig – reduziert Footprint.“

In naher Zukunft: Erwartet mehr fortschrittliche Cobots, die mit menschlichen Kollegen arbeiten, prognostiziert Phipps.

Mehr Infos: Pride Solutions: www.pridesolutions.us, 320-587-0760; BRAAS Robotics: www.braasrobotics.com, 800-288-6628; Hales Machine Tool: www.halesmachinetool.com, 763-553-1711.