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.



  • Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

    Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

    Um Produktionssysteme in der Automobilindustrie schneller, flexibler und effizienter zu gestalten soll im Forschungsprojekt ’Software-Defined Manufacturing für die Fahrzeug- und Zulieferindustrie (SDM4FZI)‘ eine neue technologische Grundlage entwickelt werden.

    mehr lesen: Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

  • Wieder mehr Kurzarbeit im November

    Wieder mehr Kurzarbeit im November

    Erstmals seit Februar ist die Zahl der Kurzarbeitenden in Deutschland wieder gestiegen. Wie das Ifo Institut mitteilt, waren im November 10.000 Beschäftigte mehr in Kurzarbeit als noch im Oktober.

    mehr lesen: Wieder mehr Kurzarbeit im November

  • Datasensing geht an den Start

    Datasensing geht an den Start

    Zum Jahreswechsel geht das Unternehmen Datasensing an den Start. Das Unternehmen entsteht aus dem Zusammenschluss von Micro Detectors und dem Datalogic-Geschäftsbereich ‘Sensor & Safety and Machine Vision‘.

    mehr lesen: Datasensing geht an den Start

  • Unternehmen setzen auf Individualsoftware

    Unternehmen setzen auf Individualsoftware

    Jedes Unternehmen hat andere Bedürfnisse, wenn es um den Einsatz von Software geht. Standardlösungen können dies oftmals nicht ausreichend abbilden. Daher setzt laut einer Techconsult-Studie jedes zweite Unternehmen auf Individualsoftware.

    mehr lesen: Unternehmen setzen auf Individualsoftware

  • Allgeier erwirbt Mehrheit an Evora IT Solutions

    Allgeier erwirbt Mehrheit an Evora IT Solutions

    Allgeier übernimmt Evora IT Solutions, einen Spezialisten für Kundenservice- und Instandhaltungslösungen. Damit will Allgeier seine SAP- und ServiceNow Beratung ausbauen.

    mehr lesen: Allgeier erwirbt Mehrheit an Evora IT Solutions

  • Zu wenig sozialer Kontakt im Homeoffice

    Zu wenig sozialer Kontakt im Homeoffice

    Wo ist die Arbeitsbelastung höher – im Büro oder im Homeoffice? Dieser Frage ist die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung nachgegangen und hat im Rahmen einer Studie ermittelt, dass die Arbeitsbelastung nicht…

    mehr lesen: Zu wenig sozialer Kontakt im Homeoffice

  • Arbeitslosigkeit sinkt langsamer

    Arbeitslosigkeit sinkt langsamer

    Trotz des dritten Rückgangs in Folge verbleibt das IAB-Arbeitsmarktbarometer noch auf einem hohen Niveau. Einen größeren Rückschlag durch die vierte Pandemie-Welle erwarten die Experten des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung…

    mehr lesen: Arbeitslosigkeit sinkt langsamer

  • Diego Rapela wird CTO bei Auvesy

    Diego Rapela wird CTO bei Auvesy

    Zusätzlich zu CEO Dr. Tim Weckerle und COO Stefan Jesse wird zukünftig auch Dr. Diego Ricardo Rapela dem Auvesy-Management-Team angehören. Er übernimmt die neugeschaffene Position des Chief Technology Officers.

    mehr lesen: Diego Rapela wird CTO bei Auvesy

  • Keine Erholung beim Materialmangel

    Keine Erholung beim Materialmangel

    Nach einem leichten Rückgang im vergangenen Monat, hat sich der Materialmangel in der Industrie im November wieder verstärkt. Rund drei Viertel der Unternehmen klagen über Engpässe.

    mehr lesen: Keine Erholung beim Materialmangel

  • Exportindustrie mit verbesserten Erwartungen

    Exportindustrie mit verbesserten Erwartungen

    Nach einem Rückgang im Oktober haben sich die Exporterwartungen der deutschen Unternehmen im November wieder verbessert. Nach Angaben des Ifo Instituts erwarten dabei vor allem die Automobilindustrie und Hersteller elektrischer…

    mehr lesen: Exportindustrie mit verbesserten Erwartungen

  • Congatec und Sysgo gehen Partnerschaft ein

    Congatec und Sysgo gehen Partnerschaft ein

    Congatec gibt seine strategische Partnerschaft mit Sysgo bekannt. Ziel ist es, den Märkten für kritische Systeme – wie Industrieautomation, Medizintechnik, Smart Energy, Eisenbahn, kommerzielle und autonome Fahrzeuge oder Baumaschinen -…

    mehr lesen: Congatec und Sysgo gehen Partnerschaft ein

  • CAS und ELO kooperieren

    CAS und ELO kooperieren

    Enterprise Content Management und Customer Relationship Management näher aneinander rücken ist das Ziel der Kooperation zwischen ELO Digital Office und CAS Software.

    mehr lesen: CAS und ELO kooperieren