Pkw-Unterbodenverkleidungen effizienter montieren

Versuche für automatisiertes Handling mit anschließender Montage einer Unterbodenverkleidung am Fraunhofer IWU (mit Projektleiter M.Eng. Marcel Lorenz)
Versuche für automatisiertes Handling mit anschließender Montage einer Unterbodenverkleidung am Fraunhofer IWU (mit Projektleiter M.Eng. Marcel Lorenz) – Bild: Fraunhofer-Institut IWU

Ein Projektteam aus Fraunhofer IWU und Volkswagen Sachsen erprobt am Fraunhofer IWU ein hybrid-autonomes Montagesystem (HAutoMont), das eine wirtschaftliche und teilautonome Montage von PKW-Unterbodenverkleidungen ermöglichen soll. Das Team erarbeitet zudem Empfehlungen für eine automatisierungsgerechte Weiterentwicklung von Montageprozessen und Bauteilen.

In einer Pressemitteilung erklärt das Team, dass Unterbodenverkleidungen (UBV) oft in Über-Kopf-Arbeit oder in anstrengender Körperhaltung unter dem Fahrzeug montiert werden. Bei Mitarbeitern könne dies zur Belastung für Schultern, Nacken und den Rücken werden. Große, flexible Bauteile mit komplexen Formen können außerdem nur mit einigem Kraftaufwand positioniert werden. Zur Befestigung dienen meist Clips oder Schrauben, die extra aufgenommen und mitgeführt werden müssen. Zudem wird betont, dass große Bauteile für die Verschraubung zusätzlich eine zweite Person erfordern und der Bewegungsraum nicht immer großzügig bemessen ist. Alles Aspekte, die für eine Automatisierung dieser Aufgaben sprechen.

Menschliche Stärken

Die Projektbeteiligten heben jedoch auch hervor, dass der Mensch über Stärken verfügt, die der Technik fehlen. So ist er etwa auf keinerlei Sensorik oder gar einen Bandstopp angewiesen, um ein Bauteil exakt zu positionieren. Der Mensch ist auch zeitlich flexibel und benötigt innerhalb eines Taktes kein exakt zugewiesenes Zeitfenster für eine (Teil-)Aufgabe. Weiche Teile – fachsprachlich als biegeschlaffe Teile bezeichnet – kann ein Mensch problemlos greifen und transportieren. Unterscheiden sich die Teile, ist auch das für menschliche Mitarbeitende kein Problem.

Die Partner verweisen zudem darauf, dass die Kombination aus Positionieren, Fixieren und Befestigen bei Automatisierungslösungen oft viel Zeit beansprucht. Als Beispiel führen sie einen nicht eingerasteten Clip an. Dies bedeute oft Nacharbeit für die innerhalb der begrenzten Taktzeit nur wenig Zeitpuffer bestehe.

Eine weitere Herausforderung sind voluminöse, sperrige und teilweise schwer stapelbare Bauteile mit erheblichem Platzbedarf, die Flächenoptionen für maschinelles Handling zusätzlich einschränken. Durch Überarbeitungen am Produkt (Modellpflegemaßnahmen) erhöht sich außerdem häufig die Variantenvielfalt und somit die Zahl der über den gesamten Produktlebenszyklus in einem Montagetakt zu berücksichtigenden Teile. Sonderbetriebsmittel für solche Teile müssten in großer Vielzahl gefertigt und eventuell nach relativ kurzer Zeit überarbeitet oder ersetzt werden.

Welches Bauteil für den Start?

Das Projektteam legte sich früh auf ein Bauteil beim Volkswagen ID.3 fest. Die Wahl fiel auf ein Abschirmungsbauteil, das die Aerodynamik des Fahrzeugs unterstützt. Das Team betont, dass auch solche Bauteile mitunter über die Modelllaufzeit weiterentwickelt werden. Somit sei es sinnvoll, die Herausforderung einer sequenziellen Varianz mit abzubilden.

In der experimentellen Untersuchung kommen als flexible Automatisierungslösung nun Handhabungs- und Schraubroboter zum Einsatz. Sauger nehmen das Bauteil an drei Punkten auf, um Verformungen an diesem 110cm langen, 88cm breiten und nur 2mm dünnen Polypropylen-Produkt mit entsprechend geringer Eigensteifigkeit zu minimieren. Ein Schraubroboter erkennt bei jeder Schraube, durch welche Bohrung im Bauteil sie geführt werden muss. Er führt die Schrauben und zieht diese fest. Dem Team zufolge könnte dieser automatisierte Teilprozess in einen Fertigungsabschnitt mit ansonsten manuellen Aufgaben eingebettet werden – als hybrid-autonome Lösung.

Erfahrungen beim Einbau dieses Bauteils sollen genutzt werden, um künftige Bauteilgenerationen und Fertigungsprozesse für die Automatisierung zu optimieren.

Die Projektpartner haben einige Empfehlungen für eine automatisierungsgerechte Anpassung von Bauteilen und Fertigungsprozessen zusammengestellt

  • Eine frühzeitige Berücksichtigung von Automatisierungsanforderungen in der Produktentwicklung erleichtert die fertigungsgerechte Auslegung von Bauteilen und Produktionsprozessen.
  • Maschinell montierbare Bauteile sollten sich an definierten Punkten gut greifen, verwindungsarm handhaben und einfach positionieren lassen. Sie sollten so konstruiert sein, dass sie beispielsweise ein problemloses Einrasten oder Positionieren und Ausrichten unterstützen. Sie sollten ein möglichst verformungsfreies Handling erlauben. Anpassungen dieser Bauteile während der Modellaufzeit sollten den einmal erreichten Automatisierungsgrad nicht beeinträchtigen. Geometrisch einfache Teile sind für Mensch und Maschine leichter montierbar.
  • Niedrige Toleranzen bei der Lage anderer Unterbodenkomponenten wie der Frontschürze erleichtern automatisierte Montageprozesse.
  • Die Kombination zweier sehr nachgiebiger Komponenten erschwert Schraubverbindungen
  • Je weniger Varianz in der Verbindungstechnik und je geringer die Teilevielfalt an Schrauben und Clips, desto weniger Sonderbetriebsmittel (Werkzeuge) sind erforderlich. Werkzeugwechsel sind in kurzen Taktzeiten nicht realisierbar.
  • Fläche bleibt ein knappes Gut in der Endmontage; Automatisierungslösungen belegen mehr Grundfläche als Mitarbeitende – wenn Menschen in direkt aneinandergrenzenden oder sich mit Robotern überschneidenden Arbeitsräumen tätig sind, erhöht sich der Flächenbedarf durch Absicherungsmaßnahmen zusätzlich.
  • Menschliche Sensitivität (Gefühl) beim Einpassen von Teilen ist häufig schwer ersetzbar. Die Beteiligten raten dazu bei der Montage von Bauteilen dort zu automatisieren, wo hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Ergonomie die größten Effekte erzielbar sind.

Am Projekt HautoMont sind die folgenden Partner beteiligt: die Volkswagen Sachsen GmbH, die Müller und Pfeiffer GmbH, die Stella Systemhaus GmbH und das Fraunhofer IWU.



  • IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

    IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

    Trotz anhaltend schwieriger Konjunktur bleibt der Arbeitsmarkt-Indikator des IAB in Deutschland das dritte Mal leicht im Plus.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt erneut

  • China will Industrieroboter exportieren

    China will Industrieroboter exportieren

    Die chinesische Regierung will künftig verstärkt Industrieroboter exportieren, um Wirtschaftswachstum herbeizuführen.

    mehr lesen: China will Industrieroboter exportieren

  • Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

    Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

    Der MES-Hersteller Industrie Informatik hat Thorsten Steger zum CCO ernannt.

    mehr lesen: Thorsten Steger ist CCO bei Industrie Informatik

  • Preiserwartungen gehen leicht zurück

    Preiserwartungen gehen leicht zurück

    Vor allem in der Industrie und angrenzenden Dienstleistungen wollen weniger Unternehmen ihre Preise erhöhen, hat das IFO-Institut für August 2024 errechnet. Anders sieht es für Verbraucher und Bauträger aus. Hier…

    mehr lesen: Preiserwartungen gehen leicht zurück

  • Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

    Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

    Vivian Manning vertritt seit dem 1. August die Interessen der VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie.

    mehr lesen: Manning leitet VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemie

  • Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

    Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

    Der IT/OT Convergence Summit 2024 findet am 18. und 19. September in Darmstadt statt. Veranstalter Aonic lädt ein, sich über die Verknüpfung der digitalen Welt der IT mit der realen…

    mehr lesen: Wie sieht die Zukunft der IT/OT-Konvergenz aus?

  • Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

    Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

    Der Folienhersteller Allvac hat seine Produktion modernisiert und setzt dabei nicht nur auf neue Technik, sondern auch auf regenerative Energie. Dafür hat die Firma in Waltenhofen in Bayern über zehn…

    mehr lesen: Eine der größten Aufdach-Solaranlagen Bayerns

  • IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

    IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

    Manhattan Associates und Vanson Bourne haben in Deutschland 200 Lieferketten-Spezialisten zum Stand ihrer Warehouse Operations befragt. Dabei kam heraus, dass sich die Branche mit vielen Belastungen und Unsicherheitsfaktoren konfrontiert sieht.…

    mehr lesen: IT-Modernisierungsstau bei Warehouse Operations

  • Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

    Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

    T-Systems hat mit Elke Anderl eine neue Vertriebs- und Marketingchefin. Sie übernimmt das Amt zum 1. September von Urs M. Krämer.

    mehr lesen: Elke Anderl verantwortet T-Systems-Vertrieb

  • Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

    Die Maschinen- und Anlagenbaufirmen aus Deutschland mussten im ersten Halbjahr 2024 deutliche Einbußen auf den Auslandsmärkten hinnehmen.

    mehr lesen: Maschinenexporte: Schwaches erstes Halbjahr

  • Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

    Vinci Energies hat eine Vereinbarung zur Übernahme der Fernao-Gruppe, einem Anbieter von Cybersecurity-Dienstleistungen in Deutschland und der Schweiz, unterzeichnet.

    mehr lesen: Vinci Energies trifft Übernahmevereinbarung mit der Fernao-Gruppe

  • Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz

    Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz

    Ab sofort ist die Anmeldung für die Open Community Experience (OCX 2024) möglich. Die Konferenz in Mainz richtet sich an verschiedene Open-Source-Communities, u.a. aus den Bereichen Automotive & Mobilität, Cloud…

    mehr lesen: Europas Open-Source-Community trifft sich in Mainz