23. November 2017

Kollege Roboter


				
					Cobots

Der Markt für Robotik und Automation wächst rasant. Cobots, also kollaborierende Roboter, liegen im Trend – und drängen mittlerweile auch in Laserbearbeitungsprozesse.

Mitte 2017 musste der deutsche Maschinenbauverband VDMA seine Prognose im Bereich Robotik und Automation korrigieren: Elf statt sieben Prozent Wachstum werden den Jahresumsatz erstmals über 14 Milliarden Euro treiben. Die Zahlen entsprechen der Vorhersage der International Federation of Robotics (IFR), laut der im Jahr 2017 weltweit 346.000 Industrieroboter neu installiert werden – das wären rund 50.000 mehr als im Vorjahr.

Der Wandel zur Industrie 4.0 wird greifbar. Immer mehr Unternehmen setzten auf voll automatisierte, digital vernetzte Prozesse. Neben Robotern kommt industriellen Bildverarbeitungssystemen dabei eine Schlüsselrolle zu. Entsprechend steigt auch die Nachfrage im Imaging-Markt rasant. Der VDMA erwartet 18 Prozent Zuwachs. Allein der Umsatz deutscher Anbieter läge dann bei 2,6 Milliarden Euro.

Mensch und Roboter arbeiten Hand in Hand

Im Zuge der digitalen Transformation wachen Bildverarbeitungssysteme im Fertigungsprozess über die Qualität. Sie dienen der Prozesssteuerung und geben Robotern eine feinfühlige Sensorik. Diese ist mittlerweile so weit gereift, dass Industrie-Roboter ihre obligatorischen Schutzkäfige verlassen. Bisher waren Menschen und Roboter aus Gründen der Arbeitssicherheit getrennt. Doch nun werden „robots“ zu „cobots“: kollaborierende Roboter, die Hand in Hand mit Menschen arbeiten.

Diese Cobots sind leichter, rundum gepolstert und bewegen sich langsamer als die Roboter im Käfig. Wenn Kollisionen mit unachtsamen menschlichen Kollegen drohen, stoppen sie dank ihrer sensiblen Sensorik binnen Millisekunden. Laserscanner und Kamerasysteme ersetzen die Schutzzäune. Mit ihrer Hilfe merken sich die Cobots auch ihre Handgriffe: Zur Programmierung führen menschliche Kollegen die Roboterarme mit sanftem Druck ans Ziel, wobei ein halbes Dutzend Gelenke die nötige Bewegungsfreiheit gewährleistet. Diese Bewegung verinnerlichen die Cobots und reproduzieren sie, ohne jemals zu ermüden.

Wachsende Anwendungsvielfalt für Cobots

Autohersteller von BMW über Ford bis Volkswagen setzen ebenso auf Cobots, wie Hersteller der Elektro- und Elektronikbranche. Auch in der Fertigung von Motorsägen und in der Versandlogistik übernehmen die sensiblen Roboter körperlich schwere Aufgaben. Dank Highspeed-3D-Sensoren greifen sie auch dort sicher zu, wo Teile durcheinander liegen. Erste Anbieter bestücken Cobots mit hochauflösender 3D-Messtechnik, um Abläufe in der Qualitätssicherung zu automatisieren. Weil die raumgreifenden Schutzkäfige entfallen, können Cobots Bauteile direkt in der Maschine messen oder in Labors mit Qualitätsprüfern zusammenarbeiten.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT Aachen führt Cobots nun an Laserbearbeitungsprozesse heran. Beim Laser-Based Tape-Automated Bonding (LaserTAB) übernehmen sie das Mikrofügen von Batteriezellen und das Kontaktieren von Rundzellen mit 3D-gedruckten Verbindungselementen aus Kupfer. Dafür statten die Forscher einen Leichtbau-Cobot von Kuka mit einer Relay-Optik und einem Abstandshalter aus. Letzterer gewährleistet, dass die Schweißstellen im Sinne optimaler Brennweiten im Laserschweißprozess stets in konstantem Abstand zur Linse bleiben.

Mikrofügen ohne umständliche Positionierung

Auch im ILT-Verfahren kann der Anwender den Cobot führen. So entfallen das aufwändige Suchen der Fokuslage und das Positionieren des Lasers. Im Schweißprozess hält der Cobot nicht nur den exakten Abstand, sondern er drückt dabei auch den Kupferverbinder an die Batterie. Dank der Mischung aus Feingefühl und Kraft kann die Kontaktierung ohne weitere Spannvorrichtungen erfolgen. Die Aachener Forscher sehen LaserTAB im Vorteil, wo komplexe Bauteile trotz variierender Randbedingungen mit geringen Fertigungstoleranzen zu bearbeiten sind. Denn im Zusammenspiel mit dem Menschen wird Kollege Roboter in solchen Fällen flexibler, ohne seine große Stärke einzubüßen: die beliebig häufige, ermüdungsfreie Prozesswiederholung in gleichbleibend hoher Qualität.

 
 
 
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