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.



  • Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    KI-Modelle wie GPT, Llama oder Clipdienen dienen oft als Ausgangsbasis für spezialisierte KI-Modelle, die in der Wissenschaft, Industrie und nicht zuletzt in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.

    mehr lesen: Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

  • AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik hat seine Mitglieder Anfang des Jahres zur wirtschaftlichen Entwicklung 2024 befragt.

    mehr lesen: AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

  • BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wurde als alleinige staatliche Zertifizierungsstelle gemäß der Verordnung (EU) 2019/881 (Cybersercurity Act, CSA) bei der Europäischen Kommission (EU-KOM) notifiziert.

    mehr lesen: BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

  • Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Unter dem Motto ‚One Logicalis‘ firmieren die Logicalis-Tochterunternehmen Siticom und Orange Networks künftig ebenfalls als Logicalis – unter gemeinsamer Führung mit der Logicalis GmbH.

    mehr lesen: Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

  • Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Im vergangenen Jahr konnten die Hersteller von Fördertechnik und Intralogistik aus Deutschland den konjunkturellen Herausforderungen trotzen.

    mehr lesen: Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

  • Kooperation von Dürr und Grob

    Kooperation von Dürr und Grob

    Dürr und Grob setzen ihre strategische Kooperation im Bereich Produktionstechnologie für Batteriezellen fort. Der dritte Gründungspartner, der Maschinenbauer Manz, ist ausgestiegen.

    mehr lesen: Kooperation von Dürr und Grob

  • Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Bestimmte Medikamente, chemische Halbstoffe, optische Mikroskope: Bei all diesen Waren ist Deutschland besonders stark und dominant im Export.

    mehr lesen: Wo Deutschland Exportweltmeister ist

  • Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

    Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

    Der Digitalisierungsspezialist Aimtec mit Hauptsitz in Pilsen, Tschechische Republik, will seine Präsenz weiter ausbauen.

    mehr lesen: Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

  • Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

    Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

    Nach Angaben der Internationalen Energieagentur wird sich der Stromverbrauch in Rechenzentren bis 2026 im Vergleich zu 2022 verdoppeln, wobei etwa 40 Prozent des Energiebedarfs auf die Kühlung entfallen.

    mehr lesen: Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

  • Anexpo 2025 in Warschau

    Anexpo 2025 in Warschau

    Vom 16. bis 18. Juni 2025 stellt Anexpo in Warschau die industriellen Automatisierung in den Mittelpunkt. Zur 4. Ausgabe, organisiert von Automa.Net, werden 300 Delegierte und 150 Unternehmen aus 40…

    mehr lesen: Anexpo 2025 in Warschau

  • It’s OWL startet ‚GoProZero‘

    It’s OWL startet ‚GoProZero‘

    Das neue it’s OWL Projekt ‚GoProZero‘ will Unternehmen dazu befähigen, zirkuläre und ressourceneffiziente Produkte zu entwickeln.

    mehr lesen: It’s OWL startet ‚GoProZero‘

  • Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum

    Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum

    Komplettsystem oder Best-of-Breed? Das Angebot rund um Konnektivität, Edge Devices und industrielle Kommunikation ist vielfältig und ausgereift.

    mehr lesen: Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum