Das Automotive-Fluid-Power-Team von Freudenberg Sealing Technologies (FST) in Findlay ist vorne mit dabei, wenn Roboterpräzision und menschliches Wissen mit dem Ziel zusammengeführt werden, Fertigungsprozesse zu verändern. Das Team hat 2020 erstmals kollaborative Roboter (Cobots) eingesetzt. Unlängst hat es ein neues Robotermodell vorgestellt, das einen Roboterarm mit einer mobilen Plattform kombiniert. Damit lässt sich die Produktivität im Sinne einer schlanken Produktion verbessern.
Mobile Industrieroboter (IMR) kombinieren die Fähigkeiten eines stationären Cobots – Sichtkontrolle, Aufnahme und Platzierung von Teilen – mit den Navigations- und Bildverarbeitungsfähigkeiten eines autonomen mobilen Roboters (AMR). Ein AMR kann sich sicher und autonom – auch um Hindernisse herum – bewegen. Die Kombination von Cobot- und AMR-Funktionen in einem IMR ermöglicht es, komplette Produktionsabläufe in einzelnen Arbeitszellen zu automatisieren.
Cobots bei Personalengpässen
„Unsere neu etablierten Prozesstechnologien einschließlich der kürzlich hinzugekommenen IMR waren für unsere dauerhafte Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt von entscheidender Bedeutung“, sagt Roy Schroeder, Vizepräsident des Lead Centers Fluid Power Automotive am Standort Findlay. „Diese Technologie unterstützt unsere Fertigungsaktivitäten, denn sie übernimmt nicht wertschöpfende Arbeiten wie den Transport von Produkten. Dadurch können unsere Mitarbeitenden sich wertschöpfenden Tätigkeiten widmen. Zudem wird eine gleichbleibende Produktqualität gewährleistet.“
Auf dem Höhepunkt der Corona-Pandemie im Jahr 2020 hatten zahlreiche Werke von Freudenberg Probleme, Arbeitskräfte für die Produktion anzuwerben. Dies galt auch für Findlay, was den Anstoß für eine neue Strategie gab: Das Team dort startete Pilotversuche mit Cobots, die wiederkehrende Routineaufgaben innerhalb einer Fertigungszelle ausführen sollten.
Da das Pilotprojekt erfolgreich verlief, investierten die Standortverantwortlichen im Laufe der Jahre 2021 und 2022 in 14 weitere Cobots und in AMR, die den Mix ergänzen. Cobots und AMR zeigten sehr gute Leistungen und halfen, die Personalknappheit in der Fertigung auszugleichen. Aber erst die Zusammenführung von Cobots und AMR zu einer einzigen Einheit offenbarte schließlich das wahre Potenzial.
Die IMR von Findlay, genannt 10R 2.0, nutzen Förderbänder und Cobots, um Aufgaben in einer Zelle zu erledigen, die davor Werker erledigt haben. Sie verfügen über iRVision-Systeme und sind einer bestimmten Zelle zugewiesen. Zwei Cobots transportieren PTFE-Rohre von zwei Wickert-Pressen zu den Nachheizblechen, die auf Förderbändern stehen. Diese Förderbänder bringen die Bleche drei Meter weit zu den Öfen und nach dem Nachheizen zurück in die Zelle. Der IMR befördert die gesinterten PTFE-Rohre von den Blechen zu jeder der vier CNC-Maschinen und führt den Arbeitszyklus weiter, den üblicherweise ein Werker pro Schicht übernimmt. Kurz: Die 10R 2.0 in Findlay übernehmen den gesamten Fertigungsprozess, den normalerweise Menschen handhaben.
Bei der Konstruktion des IMR haben die Ingenieure des Werks einen „Topper“ entwickelt, mit dem sich der Cobot am AMR verankern lässt. In diesem Topper befindet sich die Elektronik. Beide Roboter werden von einer universellen Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) gesteuert, die in den AMR-Rahmen integriert ist. Kabellose Ladestationen in jeder Zelle sorgen für kontinuierliche Betriebszyklen, ohne den IMR anhalten und aufladen zu müssen. Dadurch kommt das Werk in Findlay mit einem einzigen IMR aus – statt eine Flotte von Geräten zu betreiben, die aufgrund von Ladeunterbrechungen nötig wären.
Eine Investition, die sich auszahlt
Siebenstellige Investitionen in Robotertechnologien seit 2020 haben sich innerhalb von zwei Jahren amortisiert, so Ray Hartzell, Director of Engineering & Strategic Business Development in Findlay. Die IMR-Einheiten haben nicht nur die Lücke geschlossen, die sich mangels Arbeitskräften aufgetan hatte, sondern auch die Produktivität der Anlage gesteigert.
„Da sich Automatisierung und vernetzte Technologien rasant weiterentwickeln, sind wir bestrebt, sie zu nutzen und damit unsere operative Leistung zu optimieren – und auf der robusten, schlanken Basis aufzubauen, die wir über die Jahre erarbeitet haben“, sagt er. „Parallel dazu ist es ein anspruchsvoller Prozess, ein interdisziplinäres Ingenieurteam zu etablieren, das diese Neuentwicklungen nutzen kann.“
Das Team in Findlay will in Zukunft mehr Ressourcen für die Entwicklung neuer Robotertechnologien bereitstellen. Der Standort hat außerdem vor, die gewonnenen Erkenntnisse mit anderen FST-Standorten zu teilen. Somit soll sichergestellt werden, dass die Investitionen im gesamten Unternehmen optimal genutzt werden.
„Es gibt sicherlich Anwendungen, bei denen ein IMR die beste technologische Wahl ist. Manchmal können aber auch stationäre Cobots oder andere Automatisierungstechnologien sinnvoller sein“, schließt Hartzell. „Wir werden uns bemühen, unsere Erfahrungen mit der gesamten Organisation zu teilen. IMR sind ein zusätzliches Werkzeug in unserer Automatisierungs-Toolbox, um weiterhin erfolgreich Verschwendung zu reduzieren und die Gesamteffizienz zu verbessern.“
