Viele Ideen von Maschinenherstellern, die aus ihrer vielfältigen Engineeringerfahrung für automatisierte Handling-Prozesse heraus entwickelt wurden, konnten bisher nicht verwirklicht werden. Drei Hindernisse waren dafür massgeblich:

        1. Es klaffte zwischen der Automatisierungs- und der IT-Welt eine Lücke aufgrund unterschiedlicher Programmiersprachen.

        2. Den Automatisierungslieferanten wurde nicht der Zugriff auf den Steuerungskern ermöglicht.

        3.  Den Maschinenmarkt beherrschte für lange Zeit eine gewisse Scheu, aus bewährten Denkmustern auszubrechen und neue, ʹvernetzteʹ Wege zu gehen.

 

Moderner Montage-Arbeitsplatz.

Gezielte Entwicklungsanstrengungen waren – und sind es noch immer – erforderlich, um den gestiegenen Anforderungen in der Montage, in der Handhabungstechnik ganz generell, gerecht zu werden. Die übergeordnete Fragestellung lautet: was für den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit der montierenden Unternehmen vor dem Hintergrund der neuen Marktentwicklungen getan werden muss, um insbesondere die Handhabungstechnik, im Speziellen die Serienmontage, wettbewerbskonform zu führen. Doch wie sieht der momentane Markt in der Montagetechnik aus?

 Auftrag für die Forschung

  Die Geschäftsbedingungen der Fertigungsindustrie haben sich im Laufe der letzten zehn Jahre tiefgreifend gewandelt. Stichworte hierzu sind u.a. steigender Kostendruck, neue technologische Anwendungen, Wandel vom Anbieter- zum Käufermarkt, usw. Ein davon in besonderem Mass betroffener Unternehmensbereich ist die Montage. Da die Montage als letzte Stufe im Produkterstellungsprozess wie kein anderer Bereich die gestiegenen Anforderungen in Bezug auf Vielfalt, Dynamik und Schnelligkeit zu bewältigen hat, nimmt sie auch eine Schlüsselrolle in der produzierenden Industrie ein.

  In der Abteilung Montagetechnik des Fraunhofer Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickeln interdisziplinär arbeitende Expertenteams aus den Fachrichtungen Maschinenbau, Mathematik und Informatik innovative, mechatronische Systeme für das Handhaben, Fördern, Spannen und Fügen von Baugruppen neue, rationelle Anwendungen. Dabei kommen modernste Technologien wie innovative Sensor-Aktor-Systeme, intelligente Werkstoffe oder hocheffiziente Optimierungsalgorithmen zum Einsatz. Zudem stehen ihnen modernste Labore mit Messtechnik zur Analyse und zum Test von Prototypen zur Verfügung.

 Kompetenzen zur Entwicklung von Montagetechniken sind an den Forschungsinstituten unter andere:

-     Entwicklung/Konstruktion von Vorrichtungen, Manipulatoren, Robotern, Fügeeinrichtungen, Fördertechnik und Montageanlagen.

-     Entwicklung von Versuchs- und Prüfständen zur Verifizierung und Optimierung von Füge- und Montagetechnologien.

-     Kennwertermittlung für Montagetechnologien (technisches Benchmarking).

-     Einsatz von Simulationssoftware (Ansys, Tosca, SimulationX, Matlab) zur Analyse und Optimierung von Maschinenstrukturen und Prozessabläufen.

-     Entwicklung von Planungs-, Konstruktions- und Optimierungsmethoden sowie von entsprechenden Softwarebausteinen.

-     Erstellung von Machbarkeitsstudien, Marktanalysen, Trendanalysen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen.

Automatisierte Montagetechnik hat viel mit Intralogistik zu tun.

Auch die Industrie ist nicht untätig geblieben

 Ist Modularität bei Montageeinrichtungen das Mass aller Dinge? Am Anfang stand die Vision: neue Prozessmodule zum Fügen, Prüfen und Handhaben werden bei Produkt- oder Variantenwechsel im Plug and Play-Betrieb ausgeführt, um sofortige Betriebsbereitschaft anzustreben. Nicht mehr benötigte Anlagen werden im Lego-Prinzip in neue Anlagen umgebaut. Die einmal angeschafften Module werden so weiterverwendet. Modularisierung und Standardisierung ermöglichen dem Hersteller Produktkostensenkung und verkürzte Projektabwicklungszeiten.

 Im Vordergrund steht der steckerkompatible Austausch von Prozessmodulen zur Montage zusätzlicher Varianten oder gänzlich neuer Produkte. Diesbezügliche Systeme entwickelten beispielsweise die Teamtechnik GmbH, Freiberg am Neckar (D), mit der Plattform ʺTeamosʺ. Aber auch  die Schweizer Firmen Feintool Automation AG in Lyss mit der Plattform ʺModutecʺ und die Paro AG in 4553 Subingen mit der Plattform ʺMT 01ʺ.

 Nach Schätzung der Hersteller und anderer Fachleute wird diese Art der Modularität mit dem Plug and Play-System jedoch in nur ca. 10–20% der Einsatzfälle verlangt.  Modularität und Variantenflexibilität sind nach wie vor weitgehend individuell und aufgabenkonform angepasst im Einsatz. Und das, obschon diesbezügliche Plattformen, wie zuvor zitiert, sich einen relativ hohen Marktanteil bei Montageanlagen erobert haben. Die Firma Teamtechnik baut heute ca. 70–80% ihrer Längstransfer-Montageanlagen auf Basis des ʺTeamosʺ-Systems. Bis zu 100% setzt die Tessiner Firma Mikron SA, Agno, auf ihre Montageanlagen ʺG05ʺ. Der wirtschaftliche Erfolg beider Firmen spricht nicht nur für die Unternehmen, sondern auch für die Produktstrategie der Anlagenplattformen.

 Montagetechnik differenziert betrachtet

 Mit einem Zuwachs von 42 % auf 6,1 Mrd. € Umsatz im Zeitraum 2011/12 stellten die deutschen Anbieter von Montage- und Handhabungstechnik ihre Spitzenwerte von 2008 deutlich in den Schatten. Schlüsseltrends wie flexible Automation, Energieeffizienz und Modulbauweise sind aber noch stets viel diskutierte Themen auf Fachsymposien und Fachmessen – wie z.B. der MOTEK 2013 in Stuttgart.

 Allein der Bereich Robotik und Automation im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), setzt vielerorts in den drei Geschäftsfeldern ʹAutomotiveʹ, ʹSolarʹ und ʹMedizintechnikʹ auf langfristige Megatrends. „Alle drei Gebiete zeigen nachhaltiges Wachstum, auch in Zukunft", hebt Stefan Rosskopf, Geschäftsführer von Teamtechnik GmbH, Freiberg (D) hervor.

 Auch Tobias Kröger von Automation Technology, Bad Oldesloe (D), ist für seinen Teilbereich des Maschinenbaus optimistisch: "Nach dem für unser Unternehmen eingetretenen ʺKrisenjahrʺ 2010 erfährt die Bildverarbeitungsbranche insgesamt ein enormes Wachstum. Einen Trend sehe ich insbesondere bei der dreidimensionalen Bildverarbeitung. Hier haben sich momentan viele Unternehmen auf die Suche nach neuen Lösungsansätzen begeben, um z.B. Schweissnähte, Kleberaupen, Strukturen an Oberflächen usw. maschinell zu überprüfen.“

 Gerade in der Montage als letztem unternehmensinternen Schritt in der Wertschöpfungskette können zu spät erkannte Fehler zu teurem Ausschuss führen. Mittels intelligenter Lösungen auf der Basis von 3-D-CAD und Virtual Reality lassen sich enorme Verlustraten senken, wie Entwicklungen des Magdeburger Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF zeigen. Gegen den "Fehlerteufel" bei der Montage haben Forscher dieses Instituts zwei neue Systeme entwickelt. Zum einen das visuelle Assistenzsystem, welches Monteure während des Arbeitsprozesses in Echtzeit anleitet und andererseits Arbeitsergebnisse prüfen kann.

 Bei der visuellen Unterstützung durch Augmented Reality wird die reale Montagesituation jeweils mit digitalen CAD-Bauplänen virtuell überlagert und das sich daraus ergebende Gesamtbild auf einem Bildschirm dargestellt. So erfährt der Werker jetzt genau, wohin welches Bauteil wie montiert werden muss und wie dies in optimaler Montagereihenfolge eingebracht wird.

 Bisher kontrollieren Montagepersonen meist noch anhand von Konstruktionszeichnungen, ob die einzelnen Anbauteile richtig angebracht wurden, oder die Hersteller setzen starre und unflexible Prüfsysteme ein, die das Bauteil über Vergleichsfotos kontrollieren. Dazu braucht es allerdings ein exakt baugleiches Teil für das Vorlagefoto. Das ist eine schwierige Sache, etwa wenn es sich um Einzelstücke handelt. Das IFF hat deshalb weitere Prüftechnologien entwickelt, die auch bei Einzelstücken zuverlässig und wirtschaftlich funktionierten. Das automatisierte optische Prüfsystem erstellt eine digitale Vorlage, mit der es die montierten Bauteile abgleicht. Fehler werden zuverlässig erkannt.

 Auch beim Datenaustausch zwischen intelligenten Systemen geht es immer häufiger darum, neue IT-Technologien und übergeordnete Systeme in die Montageanlagen zu integrieren. Das können die Maschinenhersteller jetzt sehr einfach und komplett mit eigenem Personal umsetzen. Das so genannte Open Core-Engineering eröffnet ihnen heute völlig neue Freiheitsgrade, eigenes Know-how und innovative Ideen selbst in Software abzubilden.

 Über die neue Schnittstelle von Open Core-Engineering können Ingenieure und Software-Entwickler mit nahezu jeder Hochsprache der IT-Welt Maschinenfunktionen schreiben, die auf den Steuerungskern zugreifen. Maschinenhersteller haben so die Möglichkeit, über Softwareprogramme oder Apps eigenständig neue Funktionen zu verwirklichen und neue Geräte wie Smart Phones und Tablet PCs nahtlos einzubinden. So können sie sich mit innovativen Ideen von ihrem Wettbewerb abheben. Ein neues Tool zur vollständigen Off-line-Programmierung von Robotersystemen kommt von der Firma Adept Technology, Dortmund (D).

Es bleibt noch viel zu tun

 Ungelöst bleibt trotz der rationellen Anlagenplattformen noch stets ein grosses Problem für die Wettbewerbsfähigkeit des Sondermaschinenbaus, nämlich die Produktkostensenkung. Trotz voller Auftragsbücher ist bei vielen Anbietern angesichts hoher Projektrisiken und hohem Kostendruck unterm Strich zwar viel Arbeit, aber kein zufrieden stellender Gewinn übrig. Der Weg zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit geht hier über kostenoptimierte, technische Lösungen, Wiederholeffekte im Engineering und Reduzierung vermeidbarer Fehlerkosten.

 Dennoch muss man konstatieren, dass sich die Interessenlage der Anwender von teil- bis vollautomatisierten Montage-, Handhabungs- und Prüftechnik-Einrichtungen durch die Sachzwänge der globalisierten Fertigung verändert hat und sich weiter verändert. Im Fokus stehen effiziente Handhabungs-, Robotik-, Zuführtechnik- und Materialfluss-Lösungen aller Grössenordnungen, die sich an möglichst jede Funktions-Prozesseinheit adaptieren lassen. Darüber hinaus setzen viele Anwender auf kompatible Subsysteme und weitergehend auf schlüsselfertige Komplettlösungen.

 Schliesslich wäre als weiteres komplementäres Thema der Microsys-Technologien zu erwähnen, welches das Zusammenwachsen der Disziplinen Produktion, Montage, Fügen und Verbinden sowie Handhaben von miniaturisierten Bauteilen und Baugruppen zum Inhalt hat. Da die Mikrosystem- und Nanotechnik einen milliardenschweren Zukunftsmarkt darstellt und künftig noch grössere Bedeutung gewinnen wird.

 Über alle diese erwähnten Aspekte wird die alljährlich stattfindende Fachmesse MOTEK in Stuttgart hierzu den Stand der Technik in den Vordergrund stellen.                 

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 MOTEK – Weltleitmesse für Best of Industrial Handling

   Die Internationale Fachmesse MOTEK – Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung, gilt als der Branchentreff für die Bereiche Produktions- und Montageautomatisierung, Zuführtechnik und Materialfluss, Rationalisierung durch Handhabungstechnik und Industrial Handling. Als einzigartige Plattform bildet sie den gesamten Rahmen der Handhabungstechniken ab. Für die Fachbesucher hat dies gegenüber den reinen Komponenten-Fachmessen oder der ausschliesslichen Präsentation von speziell nach Kundenspezifikation realisierten Anlagen den Vorteil, dass Konstrukteure und Anwender hier bereichsübergreifende Lösungsansätze vermittelt bekommen, angefangen von Detaillösungen und bis hin zu schlüsselfertigen Systemlösungen.

  Gemeinsam mit der parallel stattfindenden ʺBondexpoʺ – Internationale Fachmesse für Klebtechnologie sowie der ʺMicrosysʺ – Technologiepark für Mikro- und Nanotechnik bildet die MOTEK einen schlagkräftigen Messeverbund, der den Zukunftsthemen der Branche eine ideale Plattform bietet.

 Automation in der Handhabung

 Auf der MOTEK präsentiert sich der Automations-Branchentreff attraktiver denn je. Damit schliesst sich der Kreis an Automatisierungslösungen weiter. Zumal die Grenzen zwischen den einzelnen Disziplinen mehr denn je verwischen und sich das Thema  Automation durch Industrial Handling, Robotik, Materialfluss und integrierter Prüftechnik wie ein roter Faden durch alle produzierenden Unternehmen zieht.

Montageanleitung via Bildschirm

Themenpark ʺMechatronikʺ  Mechatronik ist kein Produkt - Mechatronik ist der Weg zum optimierten Produkt. Dieser Bereich nimmt einen immer höher werdenden Stellenwert innerhalb der Montage- und Handhabungstechnik ein und wird mit Blick in die Zukunft zu einer der wichtigsten Komponenten innerhalb der Prozesskette Automatisierung.

 Themenpark ʺBildung & Forschungʺ  Auf dem gleichnamigen Themenpark werden die die neuesten Entwicklungen bezüglich technologisch, prozess- und systemorientierter Lösungen vorgestellt.

 Kontaktdaten: www.motek-messe.de

Veranstalter:  P. E. Schall GmbH & Co. KG,  D-72636 Frickenhausen, info@schall-messen.de

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