Roboter-Strahltechnik: Mehr Qualität und Arbeitssicherheit

Beim Strahlen wird mit Druckluft ein Strahlmittel auf eine Oberfläche geschossen, um sie zu reinigen – beispielsweise um Verunreinigungen oder alte Beschichtungen zu entfernen. Das Verfahren eignet sich auch zum Texturieren von Beton oder zur Veränderung der Substratoberfläche. Das Interesse an robotergestützten Strahltechnologien wächst stetig.

Der Hauptgrund: Das traditionelle Verfahren birgt erhebliche Gefahren. Das U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) warnt vor mehreren simultanen Risiken für die Beschäftigten.

Viele Bedrohungen stammen vom Staub der gestrahlten Partikel, der in die Lunge gelangen und Schaden anrichten kann. Zusätzlich können Probleme durch Substratbeschichtungen entstehen. Soll beispielsweise bleihaltige Farbe entfernt werden, kann der Prozess Partikel erzeugen, die das Nervensystem beeinträchtigen.

 

Auch von den gestrahlten Partikeln selbst gehen Risiken aus. Sie könnten den Bediener oder Personen in der Umgebung verletzen, wenn sie fehlgelenkt werden. Der Einsatz robotergestützter Strahltechnik ist noch nicht weit verbreitet. Entscheidungsträger, die diesen Weg wählen, können jedoch feststellen, dass der Prozess sicherer wird und qualitativ hochwertigere Ergebnisse liefert.

Robotereinsatz ohne oder mit geringen Programmierkenntnissen

Viele mögen die Idee, Roboter für Strahlarbeiten einzusetzen, doch die Annahme, die Maschine programmieren zu müssen, schreckt ab. Glücklicherweise ist komplexe Programmierung nicht immer nötig. Industrielle Roboter werden zunehmend benutzerfreundlicher und sprechen damit einen größeren Markt an.

Ein Strahlroboter namens Alpha 1 wurde als erste Maschine ihrer Art vermarktet, die ohne Vorprogrammierung funktioniert. Stattdessen verfügt der Roboter über eine 3D-Kamera, die es ihm ermöglicht, einen Strahlplan ohne menschlichen Eingriff zu erstellen. Es ist nicht immer möglich, einen Strahlroboter ganz ohne Programmierung zu betreiben. Doch mangelnde Programmiererfahrung sollte nicht davon abhalten, in diese Roboter zu investieren.

 

Wenn Modelle die Programmierzeit verkürzen oder eliminieren, lässt sich leichter auf die erwarteten positiven Ergebnisse fokussieren. Der Hauptvorteil: Bediener bleiben aus den gefährlichsten Bereichen fern. Die Verletzungswahrscheinlichkeit sinkt deutlich, wenn der Roboter aus größerer Entfernung überwacht wird.

Zudem glänzen Roboter bei repetitiven Aufgaben. Selbst die detailorientiertesten Menschen ermüden irgendwann, was Qualitätseinbußen und erhöhte Sicherheitsrisiken nach sich ziehen kann. Robotereinsatz zielt genau auf diese Herausforderungen ab.

Konsistenz bei Großprojekten erreichen

Der Einsatz von Robotern führt oft zu verlässlichen Ergebnissen, ohne die Beschäftigten übermäßig zu belasten. Entscheidungsträger eines Automobilwerks setzten kollaborative Roboter ein, um muskuloskelettale Risiken bei Montageaufgaben zu reduzieren.

Übermäßige körperliche Belastung tritt auch bei Strahlarbeiten auf – besonders bei großen Strukturen. Roboter wurden zum Sandstrahlen der Sydney Harbour Bridge in Australien eingesetzt. Greg Peters, Engineering Design Manager des Projekts, sagte: „Aufgrund der Ermüdung beim Sandstrahlen sind selbst erfahrene Arbeiter nicht in der Lage, so konsistente Ergebnisse zu erzielen [wie die Roboter].“

 

Er ergänzte: „Die Bedienung des Systems könnte nicht einfacher sein: Die leichten Roboter werden manuell auf einem einfachen Schienensystem positioniert. Sie scannen die Stahlkonstruktion automatisch und erzeugen eine 3D-Karte. Dann beginnt die Arbeit.“ Der automatische Scan spart Zeit, da die Brücke 485.000 m² Stahlfläche aufweist. Sandstrahlen ist Teil des laufenden Korrosionsschutzes der Konstruktion.

 

Vor dem Roboter-Einsatz benötigte der Job bis zu drei Personen, die in ergonomisch ungünstigen Positionen hingen und sich bewegten. Mit Robotern kann eine Person bis zu zwei Maschinen überwachen und bedienen. Eine weitere Person übernimmt Detailarbeiten nach Abschluss der Roboterarbeiten.

Kontinuierliche Verbesserung anstreben

Roboter-Strahltechnik ist nicht der einzige Weg, den Prozess sicherer zu machen. Einige Produkte auf dem Markt erzeugen bis zu 92 % weniger Staub als herkömmliche Trockenstrahlverfahren. Prozessverbesserung bedeutet, Mängel zu identifizieren und Optionen zu deren Überwindung zu erkunden.

In einem Fall entwickelten Forscher einen Roboter, der mit Maisstärke strahlte, um Farbe von Flugzeugen zu entfernen. Herkömmliche Methoden nutzen meist manuelle Schleifer oder aggressive Chemikalien – beides kann für die Anwender körperlich belastend oder gefährlich sein.

 

Das Team wählte ein halbautomatisiertes Verfahren. Marcel Honegger, Projektleiter, erklärte: „Der erforderliche Präzisionsgrad erfordert natürlich den Einsatz von Robotern. Statt einen vollautomatischen Roboter zu programmieren, haben wir ein Kollaborationssystem geschaffen, bei dem die Arbeiter den Roboter als intelligentes Werkzeug nutzen – wie einen erweiterten Hochpräzisionsarm. Dank seiner hohen Präzision entfernt das System nur die Farbe, während die darunterliegende Komponentenoberfläche intakt bleibt.“

Honegger fügte hinzu: „Zudem ist dieses Verfahren effizienter und ökologischer als herkömmliche Methoden. Keine chemischen Mittel werden verwendet – das Gerät nutzt nur Maisstärke als Strahlmittel. Die Stärke zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf und passiert die Düse mehrmals. Schließlich profitieren auch Endanwender, da das neue System viel weniger körperliche Belastung bedeutet als herkömmliche Farbentfernung.“

Kapazität steigern bei hoher Qualität

Roboter-Strahltechnik eignet sich gut, um Skalierbarkeit ohne Qualitätsverlust zu erreichen. So bei C&C Marine and Repair in Louisiana, die Strahltechnik an Barkassen anwenden. Tony Cibilich, Präsident und Inhaber, berichtet: Ursprünglich war nicht geplant, sich auf Roboter-Strahltechnik zu fokussieren. Doch nach Gesprächen mit einem finnischen Unternehmen, das auf Strahlroboter für Schienenfahrzeuge und Container spezialisiert ist, änderten sich die Pläne.

„Wir erkannten schnell die Chance, diese Technologie für die Barkassen-Industrie anzupassen. Wir wollten einen Strahl- und Lackierprozess für Barkassen schaffen, der umweltfreundlicher, sicherer für unsere Mitarbeiter und effizienter ist“, so Cibilich.

C&C erhielt ein maßgeschneidertes, mobiles Roboter-Strahlgerät speziell für die Marineindustrie. Cibilich zufolge hat das neue Setup die Kapazität des Unternehmens verdoppelt und ermöglicht sogar Arbeiten an anderen Objekten wie Stahlbauteilen und Baugruppen. Als primäres Strahlmittel wird Stahlgranulat verwendet. Vertreter stellten fest, dass es die Farbhaftung auf Stahl verbessert, was weniger Lackierarbeiten über die Lebensdauer der Barkasse bedeutet.

 

C&C betreibt das Roboter-Strahlgerät in Innenräumen. Das verhindert, dass Strahlmittel in angrenzende Gewässer gelangt. Zudem fängt eine Luftfilteranlage über 99 % der Strahlpartikel auf. Das schützt die Mitarbeiter vor versehentlichem Einatmen und erlaubt die Wiederverwendung des Stahlstrahlmittels ca. 150-mal statt Deponierung.

Die Bediener steuern den Strahlroboter aus einem separaten, klimatisierten Kontrollraum. Zudem entfällt das Aufstellen von Gerüsten für Höhenarbeiten. Stattdessen manövrieren die Bediener den Roboter auf die erforderliche Höhe – was Zeit spart und die Sicherheit insgesamt verbessert.

Roboter-Strahltechnik optimiert Workflows

Diese Beispiele zeigen, wie Roboter beim Strahlen Menschen schützen und Ergebnisse verbessern können. Der Einsatz robotergestützter Strahltechnik erfordert Zeit und Investition, aber die Rendite ist oft erheblich.