Flexible Fügeprozesse

Die kundenspezifischen Anforderungen steigen. Die Volatilität an den Absatzmärkten nimmt zu. Die durchschnittlichen Produktlebenszyklen werden kürzer. Hinzu kommen komplexe globale Entwicklungen und regionalen Konflikte, die wettbewerbsentscheidende Faktoren des Produktionsgeschehens darstellen. Daher ist die Montage der Zukunft auf die resiliente Erzeugung von individualisierten Produkten auszurichten.

Zu relevanten Handhabungs- und Montageaufgaben gehören u.a. das Fügen von Bauteilen und Baugruppen durch bspw. Kleben, Schweißen oder Schrauben. In diesem Kontext arbeiten die XL Assembly und der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement des WZL gemeinsam an flexiblen und mobilen, roboterbasierenden Montagelösungen. Die Kombination aus FTS und IR dient der gemeinsamen Realisierung eines mobilen Schraubprozesses.

Neben der technologischen Perspektive, liefern sogenannte „Linienlose Mobile Montagesysteme“ liefern den organisatorischen Rahmen der notwendigen Produktions- und Leitsysteme zur Kontrolle der Flexibilität. Dass sich zukünftig alle benötigten Ressourcen wie die mobile Roboterplattform und das fahrerlose Transportsystem frei und autonom in der Fabrik bewegen und somit temporäre Arbeitsstationen schaffen, ist die Vorstellung der Forscherinnen und Forscher. Je nach Auftragslage reorganisieren sich diese in Echtzeit zur Durchführung von angepassten Prozessen. Der Montageablauf erfolgt dadurch nicht mehr entlang von starren Linien, sondern entlang optimaler und auftragsindividueller Jobrouten zwischen den ortsveränderlichen Montagestationen. Die Vernetzung aller eingesetzten Ressourcen stellt die notwendigen Informationen für die digitalen Zwillinge und die Leitsysteme bereit.

Mobiler Schrauber

Exemplarisch für die räumlich und örtlich temporären Arbeitsstationen der „Linienlosen Mobilen Montage“ wurde ein Schraubprozess für den Lkw-Rahmenbau realisiert. Auf einer hindernisfreien Arbeitsfläche, basierend auf dem so genannten „Clean Shopfloor Approach“, wird der Lkw-Rahmen auf einem Werkstückträger mittels fahrerlosem Transportsystem bereitgestellt. Mobile Robotereinheiten erkunden die räumlichen Restriktionen mittels „Simultaneous Location and Mapping“ und erzeugen eine digitale Karte der Umgebung.

Die mobilen Roboterplattformen transportieren die benötigten Schrauben zur Montageposition am Rahmen. Die Einheiten sind dazu mit Magazinen ausgestattet. Weiter dient ein Schrauber als Werkzeug am Handgelenk des Industrieroboters der mobilen Einheit. Am Handgelenk des Roboters ist zusätzlich ist eine Kamera montiert. Durch Computer Vision wird die relative Lage des Roboters zur Baugruppe und insbesondere den Schraublöchern identifiziert.

Marker- oder und Referenzpunktewolken definieren relevante Koordinatensysteme. Online wird eine kollisionsfreie Bewegung des Industrieroboters geplant, um den drehmomentgesteuerten Schraubprozess durchzuführen. Der Prozess wird über das Leitsystem der „Linienlosen Mobilen Montage“ überwacht, das die Zustände aller angebundenen Einheiten konsolidiert und den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zur Verfügung stellt. Diese und weitere Lösungen werden ebenfalls am Center der XL Assembly konsortial mit dem WZL erarbeitet, um sie anschließend in bilateralen Projekten an spezifische Montageanwendungen anzupassen und flexible Anlagen für Feld und Praxis zu realisieren.