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.



  • Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    In der aktuellen Ifo-Konjunkturumfrage gehen die Teilnehmer insgesamt von steigender Produktion aus. Laut Ifo-Experte Klaus Wohlrabe seien die Erwartungen in den einzelnen Branchen jedoch unterschiedlich.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

  • Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Seit Anfang März ist Sebastian Walter neuer Vertriebschef für Westeuropa beim Roboterhersteller Universal Robots.

    mehr lesen: Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

  • Angriff auf Exchange-Server

    Angriff auf Exchange-Server

    Nach Informationen des IT-Dienstleisters Shodan sind zehntausende Exchange-Server in Deutschland über das Internet angreifbar und mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits mit Schadsoftware infiziert. Dabei sind Organisationen jeder Größe betroffen. Das Bundesamt…

    mehr lesen: Angriff auf Exchange-Server

  • IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

    IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

    Etwa jedes zweite Unternehmen wurde im vergangenen Jahr Opfer eines Cyberangriffs. Das geht aus dem DsiN-Praxisreport Mittelstand 2020 unter Schirmherrschaft des Bundeswirtschaftsministeriums hervor. Nicht nur die konventionelle IT ist davon…

    mehr lesen: IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

  • Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

    Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

    Der MES-Anbieter Industrie Informatik setzt auf Low-Code-Entwicklung und geht eine strategische Partnerschaft SIB Visions ein.

    mehr lesen: Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

  • Pick-by-light-System ergänzt MES

    Pick-by-light-System ergänzt MES

    Bei KSB setzt man seit etwa einem Jahr auf ein Pick-by-light-System von Microsyst, was den Workflow an den Montagearbeitsplätzen effizienter gestaltet hat.

    mehr lesen: Pick-by-light-System ergänzt MES

  • Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert

    Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert

    Maschinen in der Produktion werden zunehmend schlauer. Eine von Reichelt Elektronik in Auftrag gegebene Umfrage zeigt, dass sich Predictive Maintenance in der deutschen Industrie etabliert.

    mehr lesen: Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert

  • Unzufriedenheit mit der Corona-Wirtschaftspolitik

    Unzufriedenheit mit der Corona-Wirtschaftspolitik

    177 Ökonomen haben Ifo und FAZ im Rahmen des Ökonomenpanel zur aktuellen Corona-Wirtschaftspolitik der Bundesregierung befragt. Kurz vor der nächsten Ministerpräsidenten-Konferenz zeigt sich ein Großteil der Teilnehmer unzufrieden.

    mehr lesen: Unzufriedenheit mit der Corona-Wirtschaftspolitik

  • Neuer Technik-Chef bei Phoenix Contact

    Neuer Technik-Chef bei Phoenix Contact

    Roland Bent hat sein Amt als CTO bei Phoenix Contact niedergelegt und sein Berufsleben beendet. Sein Nachfolger wird Frank Possel-Dölken.

    mehr lesen: Neuer Technik-Chef bei Phoenix Contact

  • Babtec erweitert Geschäftsführung

    Babtec erweitert Geschäftsführung

    Babtec hat bekanntgegeben, dass Peter Hönle, Dagmar Henkel und Lutz Krämer die Führungsebene des Wuppertaler Softwareherstellers erweitern. Zudem gibt es ein neues Leitbild sowie eine Stammkapitalerhöhung zu vermelden.

    mehr lesen: Babtec erweitert Geschäftsführung

  • Kontron stellt Switch-Familie vor

    Kontron stellt Switch-Familie vor

    Kontron erweitert seine Industriehardware um die Switch-Familie KSwitch. Die Fast- und Gigabit-Ethernet-fähigen Modelle sollen über das Jahr verteilt auf den Markt kommen. Die ersten 23 Varianten bereits im ersten Quartal,…

    mehr lesen: Kontron stellt Switch-Familie vor

  • Neue Arbeitsgemeinschaft im VDMA

    Neue Arbeitsgemeinschaft im VDMA

    Für einen besseren Austausch mit der Telekommunikationsindustrie hat der VDMA die Arbeitsgemeinschaft Wireless Communications for Machines ins Leben gerufen.

    mehr lesen: Neue Arbeitsgemeinschaft im VDMA