Aachen
Bei Brand sicher geschützt
Delta Roboter von igus sorgt bei der Herstellung von Brandschutzgläsern für eine kostengünstige Automatisierung
Die Vetrotech Saint-Gobain Kinon GmbH fertigt seit 1980 Sicherheitsgläser für öffentliche Einrichtungen und Marineanwendungen. Neben schuss- und explosionssicheren Gläsern, stellt das Unternehmen Brandschutzgläser her. Damit die Fertigung dieser Gläser noch schneller und zuverlässiger verlaufen kann, setzt das Unternehmen jetzt auf Robotertechnik. So kommt zum Beispiel ein Delta Roboter von igus für die Sortierung von Schüttgut auf vordefinierten Paletten zum Einsatz. Die Umrüstung lohnt sich gleich doppelt: Mitarbeiter werden entlastet und Kosten deutlich gesenkt. Nach einer erfolgreichen Testphase in Deutschland sollen nun alle fünf Unternehmensstandorte auf die moderne Automatisierungstechnik setzen.
Die Historie des Unternehmens Saint-Gobain geht ins Jahr 1665 zurück. Der französische König Ludwig XIV. erteilt dem Finanzmann Nicolas Dunoyer und seinen Partnern ein exklusives Herstellungsprivileg für Spiegelglas – mit dem Ziel, die Monopolstellung der Republik Venedig auf Europas Spiegelmarkt zu brechen. Die Hauptproduktionsstätte entsteht in Saint-Gobain, einem kleinen namensgebenden Dorf in der Normandie. Die Herstellungsaufträge können sich sehen lassen, so schmücken zum Beispiel Spiegel von Saint-Gobain seit 1684 die Galerie des royalen Schlosses Versailles bei Paris. Ungefähr 300 Jahre später ist der Glasspezialist zusammen mit der Vetrotech in den Markt für Brandschutzglas eingestiegen, einem international führenden Anbieter von High-Tech-Gläsern mit jahrzehntelanger Erfahrung. Das Ziel in der Produktion: eine zuverlässige Prozessautomatisierung mit einem schnellen ROI, um am Markt wettbewerbsfähig bleiben zu können.
Spezielle Flüssigkeit sorgt für Brandschutz
Vetrotech Saint-Gobain ist Spezialist in Sachen Bauglas, dazu zählen Brandschutzgläser, Wärmeschutzgläser, Schallschutzgläser oder auch Sicherheitsschutzgläser. Brandschutzglas setzt Feuer ein Hindernis entgegen, das die weitere Ausbreitung für einen bestimmten Zeitraum verhindert. Herkömmliches Glas kann diese Aufgabe nicht leisten, da es durch die Hitze zerspringt. Bei der Produktion von Brandschutzgläsern sind spezielle Gläser mit Hohlräumen gefragt, die einen Isolationsschutz bei Bränden bieten. Das mehrschichtige Glas wird mit einer Masse ummantelt. Vorher muss jedoch eine Flüssigkeit zwischen die Glasscheiben gefüllt werden.
Monotone Arbeitsweise zur Positionierung von Platzhalterstücken in vordefinierte Paletten
Zur Befüllung der Glasscheiben mit der Flüssigkeit setzen die Konstrukteure auf Füllecken in Form von Pfeilen als Platzhalter, durch die über einen Schlauch die Flüssigkeit in den Zwischenraum gelangt. Sie werden in den Abstandshalter eingesetzt bevor die Scheiben verpresst werden. Für den Füllprozess werden die Ecken wieder herausgezogen. Dabei schneiden sie mit ihren Schneidkanten auf der Unterseite den Abstandshalter sauber heraus, sodass dort der Schlauch eingeführt werden kann. Durch diesen wird die Flüssigkeit in die Scheibe gefüllt, die nach einem Aushärteprozess klar wird. Unmittelbar nach dem Befüllen der Scheibe, wird der Schlauch wieder herausgezogen und die Öffnung verschlossen und versiegelt. Die ausgehärtete Masse sorgt im Brandfall für den Schutz. Der Fertigungsprozess sah bisher wie folgt aus: Zunächst werden die Plastikpfeile in vordefinierte Formen gelegt, anschließend durch einen Roboter aufgenommen und als Platzhalter positioniert, damit die Flüssigkeit in den Hohlraum gelangt. Das Bestücken der Pfeile in die Formen wurde bisher durch Handarbeit erledigt. Die monotone Arbeit erfolgte durch einen Mitarbeiter, der diese Aufgabe nebenbei erledigte. Eine zusätzliche Belastung, daher musste eine neue Lösung musste her, die einerseits den Mitarbeiter entlastet, kostengünstig ist und zuverlässige Ergebnisse erzielt. Dieser Aufgabe nahmen sich Daniel Fahnenstich, Niklas Kuhl und Daniel Voth im Rahmen ihrer Technikerausbildung bei Vetrotech Saint-Gobain an.
Delta Roboter von igus überzeugt durch einfache Implementierung
Auf der Suche nach einer passenden Automatisierungslösung begegnete dem Projekt-Team auf der Hannover Messe der Delta Roboter von igus, den der motion plastics Spezialist auf seinem Stand ausstellte. Die Low-Cost-Variante als Automatisierungslösung eignet sich ideal für die einfache Umsetzung des Projekts. Der Roboter basiert auf drei wartungsfreien drylin ZLW Zahnriemenachsen, schmiermittelfreien igubal Koppelstangen sowie passenden Adapterplatten. NEMA Schrittmotoren und Encoder sorgen für ein schnelles Handling von bis zu 5 Kilogramm bei einer Präzision von ± 0,5 Millimetern. Das komplette System besitzt einen Arbeitsraumdurchmesser von 660 Millimetern. Die leichte Bauweise, bestehend aus Aluminium und Kunststoff, macht den Delta Roboter mit einem Preis von unter 5.000 Euro äußerst kostengünstig und sorgt für hohe Geschwindigkeiten mit einer Pickrate von mindestens 30 pro Minute. „Der günstige Delta Roboter ermöglicht es unseren Kunden mit eigenem Schaltkasten und der Integration bei Kosten, um die 10.000 bis 15.000 Euro zu liegen. Diese amortisieren sich bereits nach wenigen Monaten, maximal einem halben Jahr“, erklärt Stefan Niermann, Leiter Geschäftsbereich drylin Linear- und Antriebstechnik bei der igus GmbH.
Zusammen mit den Low-Cost-Automation Experten von igus entwickelte das Projekt-Team die Pick & Place-Lösung für die automatisierte Platzierung der Pfeile auf vordefinierten Paletten. Gesagt, getan wurde der Delta Roboter installiert.
Verbesserte Arbeitsqualität bei kurzer Amortisationsdauer
Die Automatisierungslösung entlastet Mitarbeiter und beschleunigt gleichzeitig die Fertigungsabläufe. So können die Mitarbeiter ihre freien Kapazitäten für anspruchsvollere Tätigkeiten nutzen. Doch nicht nur die verbesserte Arbeitsqualität war ein Anreiz zu automatisieren. Der Low Cost-Roboter zahlt sich aus, ermittelt durch einen schnellen ROI. „Wenn bei drei Schichten pro Tag jeweils ein Mitarbeiter für drei Stunden die Füllecken einsortiert, amortisiert sich das Projekt bei den Kosten aktuell nach zwölf Monaten“, so Niklas Kuhl.
Kurze Rüstzeiten Umrüstung auf Robotertechnik
Die Firma Saint-Gobain Vetrotech hat bereits Zukunftspläne den Herstellungsprozess zu optimieren, sodass die Fülleckensortieranlage komplett automatisiert abläuft; von der Bestückung bis hin zur Entnahme. Das Unternehmen besitzt fünf weitere Standorte weltweit mit derselben Anwendung. Auch dort soll auf Robotertechnik umgerüstet werden. „Wenn wir das jetzt nochmal bauen sollten, dann bestellen wir den Delta Roboter, schmeißen die Motoren einfach an, verwenden die Tripod Kinematik, geben die bereits bekannten Werte ein und schon ist die Anlage lauffähig. Wenn alles vorrätig ist, bauen wir so ein System an einem Tag zusammen“, so Niklas Kuhl. Dabei hatte die Firma den Delta Roboter sogar teilweise auf Siemens Komponenten umgerüstet; die Schrittmotoren von igus und die dryve D1 Steuerung wurden durch Siemens Servomotoren und Siemens Servoregler ersetzt, um die einwandfreie Ansteuerung mit der Siemens S7 1511T-Steuerung zu gewährleisten. Dafür nutzt das Unternehmen das Siemens TIA Portal V15.1 und die die Technologiefunktionen der Steuerung, zur Programmierung und Berechnung der Kinematik.
Lieferbar ist der neue Delta Roboter je nach Kundenwunsch innerhalb von 24 Stunden als vormontierter Bausatz inklusive Montageanleitung in einerBox oder direkt einbaufertig in einem Transportrahmen. Optional kann der Kunde auf die eigene Software und Steuerung oder die intuitive und leicht zu bedienende igus Robot Control- oder dryve-Steuerung zurückgreifen. Der Einsatz des Delta Roboters eignet sich vor allem für einfache Montageaufgaben, Pick and Place Aufgaben, sowie Anwendungen in der Prüftechnik. Neben dem Delta Roboter bietet igus weitere Low Cost Robotics Systeme mit seinem Produktbereich robolink an.
To provide its student with the latest technology available, FH Aachen is building an Industry 4.0 Model Factory aiming to demonstrate the work and process flow of an Industry 4.0. Currently, several stations are designed and constructed to produce E-Longboard. The idea is that the customer will put his/her order in the Web-Shop of FH Aachen and the order will be processed directly in the plant. One of the stations is the laser engraving station where the E-Longboard will be engraved with QR-Code to provide each E-Longboard with a unique ID that will be stored in the database. Moreover, the customer also has the opportunity to request a certain picture, word or any design to be engraved on the E-Longboard, providing a customizable E-Longboard for each customer.
CMC – Car Manufacturing Cube
Der Industrie 4.0 Demonstrator "CMC – Car Manufacturing Cube" wurde für die Industrie 4.0 Modellfabrik der FH Aachen entwickelt. Schwerpunkt des Projektes ist die Darstellung von Industrie 4.0 Ideen, Entwicklungen, und Lösungen mittels branchenüblicher Automatisierungskomponenten. Im Rahmen des CMC wurde auf der Basis des Referenzmodells RAMI 4.0 eine Systemlösung entwickelt, die alle Aspekte der digitalen Fabrik rund um Industrie 4.0 berücksichtigt und in einer kompakten Industrie 4.0 Anlage für die individualisierte Modellproduktion von Autos implementiert.
Um eine praxisnahe Realisierung sowie einen industrierelevanten Schulungsprozess zu ermöglichen, wurde ein igus Flächenportal für die Anwendung ausgewählt. Für das Datenmanagement und die Abbildung der Geschäftsprozesse wurde eine open-source Webshop Lösung eingesetzt. Durch geeignete Adapter und Erweiterung der Services entstand eine Industrie 4.0 kompatible Anwendung, die den gesamten Prozess von der Lagerhaltung, Bestellwesen und Finanzdienstleistung bis hin zur Produktion Mandanten-fähig umsetzt. Für die Kommunikation werden ausschließlich bewährte Protokolle eingesetzt. Auch auf der Produktionsebene wurde konsequent eine hierarchische Kommunikation realisiert, die zwischen Echtzeit- und nicht Echtzeit unterscheidet und den einschlägigen Standards der IT Sicherheit genügt.