24. Oktober 2022
Schwere körperliche Arbeit und der demografische Wandel führen dazu, dass metallverarbeitende Unternehmen stark vom Fachkräftemangel betroffen sind. Das Mehrlagenschweißen an großen Stahlbauteilen muss oft unter schweren, unergonomischen Arbeitsbedingungen ausgeführt werden und verursacht in vielen Fällen Beschwerden und Erkrankungen des Muskel- und Skelettsystems bei den Schweißern.
Im Forschungsprojekt INTAS wurde nach Lösungen gesucht, um das Mehrlagenschweißen zu automatisieren, die Arbeitenden von schwerer körperlicher Arbeit zu entlasten und somit auch den Nachwuchssorgen der Metallindustrie entgegenzuwirken. Entwicklungsziel war, eine Automatisierungslösung zu entwickeln, deren Bedienung und Handhabung weitgehend intuitiv und ohne spezielle Programmierkenntnisse erlernbar sein sollte.
Die Lösung ist ein intuitives Eingabegerät zur Programmierung eines Schweißroboters in Kombination mit einem Verfahren zur Detektion und geometrischen Erfassung der Schweißfuge mit anschließender Optimierung der Roboterbahnen, welche auch bei anderen Tätigkeiten an Großbauteilen, z.B. zum Abdichten oder Inspizieren, einsetzbar ist. „Dieses System soll in unserem Betrieb dazu dienen, bisher manuell durchgeführte Schweißarbeiten an Großbauteilen unter den Aspekten der Ergonomie und Wirtschaftlichkeit zu verbessern“, erklärt Lothar Schulze, verantwortlicher Schweißingenieur und Projektleiter bei der A.T.A. Anlagentechnik Aschersleben. Das Unternehmen ist Forschungspartner des Fraunhofer IFF in dem von der Investitionsbank Sachsen-Anhalt gefördertem Projekt.
„Im Kern geht es um neue Methoden zur Planung, Ausführung und Überwachung des mehrlagigen Schweißens mit Industrierobotern. Dabei war uns wichtig, dass die Lösung auch von Personen ohne umfangreiche Programmierkenntnisse sicher angewendet werden kann“, erläutert Torsten Felsch, Projektleiter am Fraunhofer IFF.
Wesentliche Komponente des Schweißassistenten ist das vom Fraunhofer IFF entwickelte Eingabegerät, ein dem Schweißbrenner nachempfundenes Handgerät zur Programmierung von Robotern. Das Eingabegerät wird vom Anwender entlang der Schweißfuge der zu verbindenden Teile geführt. Dadurch werden die Anfangs- und Endpositionen der Schweißnaht definiert. Eine im Hintergrund laufende Simulation kontrolliert die Positionsdaten und stellt fest, ob der Roboter die Schweißpunkte problemlos erreichen kann. Manchmal sind die Schweißnähte an diesen großen Baugruppen nur mit Hilfe eines Podests oder einer Leiter erreichbar „Um das zu vermeiden, wurde im Eingabegerät zusätzlich ein Abstandssensor integriert, damit auch schwer erreichbare Schweißfugen ohne direkten Kontakt aus entsprechendem Abstand mit dem Eingabegerät erfasst werden können“, führt Torsten Felsch weiter aus.
Werden bei der Simulation keine Probleme erkannt, scannt der Roboter in einer Testfahrt entlang der programmierten Bahn die zu schweißende Fuge. Dabei wird die Roboterbahn geprüft und eventuelle Ungenauigkeiten korrigiert, die sich durch die manuelle Eingabe durch den Nutzer eingeschlichen haben könnten. Gleichzeitig wird die Geometrie der Fuge analysiert sowie Art und Größe der Schweißverbindung automatisch erkannt. Mit diesen Daten werden mit Hilfe der entwickelten Software die Parameter des Schweißprozesses automatisch geplant. Nach abschließender Bestätigung durch den Nutzer kann der automatisierte Schweißprozess gestartet werden.
Durch ständigen Abgleich der Schweißparameter mit der vorhandenen Datenbank wird diese fortlaufend erweitert und optimiert. Hier kommen u.a. Methoden des Maschinellen Lernens zum Einsatz. Bei nachfolgenden Schweißvorgängen kann das System bereits eingelernte Routinen zur Verwendung vorschlagen oder bei abweichender Nahtgeometrie neue Parameter hinterlegen. Dabei werden u.a. auch die Werkzeugorientierung und Brennerhaltung, stechend bzw. schleppend, berücksichtigt. „Mit dieser Technologie betreten wir Neuland und lösen bestehende Probleme des automatisierten Mehrlagenschweißens“, so Lothar Schulze.
Der Assistenzroboter wurde erfolgreich in Betrieb genommen und wird aktuell unter Industriebedingungen beim Projektpartner A.T.A getestet und optimiert. Der Einsatz des Systems ist dabei auch für andere Anwendungen wie z.B. dem Abdichten großer Betonfertigteilmodule adaptierbar. Für die wesentlichen Technologien des entwickelten Eingabegeräts wurden vom Fraunhofer IFF Schutzrechte beim Deutschen Patent- und Markenamt angemeldet. Eine Vermarktung ist im kommenden Jahr gemeinsam mit dem Projektpartner geplant.
Ergonomie und Wirtschaftlichkeit
Das Mehrlagenschweißen ist eine schwere körperliche und monotone Tätigkeit in der metallverarbeitenden Industrie. Im Forschungsprojekt INTAS wurde ein intuitiver Assistenzroboter entwickelt, der einfach programmiert werden kann und den Prozess des Mehrlagenschweißens automatisiert. Die vom Fraunhofer IFF entwickelte Technologie wurde zum Patent angemeldet und soll demnächst zum industrietauglichen Produkt weiterentwickelt werden.
 Foto: Fraunhofer IFFEingabegerät zur Roboterprogrammierung |
Im Forschungsprojekt INTAS wurde nach Lösungen gesucht, um das Mehrlagenschweißen zu automatisieren, die Arbeitenden von schwerer körperlicher Arbeit zu entlasten und somit auch den Nachwuchssorgen der Metallindustrie entgegenzuwirken. Entwicklungsziel war, eine Automatisierungslösung zu entwickeln, deren Bedienung und Handhabung weitgehend intuitiv und ohne spezielle Programmierkenntnisse erlernbar sein sollte.
Die Lösung ist ein intuitives Eingabegerät zur Programmierung eines Schweißroboters in Kombination mit einem Verfahren zur Detektion und geometrischen Erfassung der Schweißfuge mit anschließender Optimierung der Roboterbahnen, welche auch bei anderen Tätigkeiten an Großbauteilen, z.B. zum Abdichten oder Inspizieren, einsetzbar ist. „Dieses System soll in unserem Betrieb dazu dienen, bisher manuell durchgeführte Schweißarbeiten an Großbauteilen unter den Aspekten der Ergonomie und Wirtschaftlichkeit zu verbessern“, erklärt Lothar Schulze, verantwortlicher Schweißingenieur und Projektleiter bei der A.T.A. Anlagentechnik Aschersleben. Das Unternehmen ist Forschungspartner des Fraunhofer IFF in dem von der Investitionsbank Sachsen-Anhalt gefördertem Projekt.
„Im Kern geht es um neue Methoden zur Planung, Ausführung und Überwachung des mehrlagigen Schweißens mit Industrierobotern. Dabei war uns wichtig, dass die Lösung auch von Personen ohne umfangreiche Programmierkenntnisse sicher angewendet werden kann“, erläutert Torsten Felsch, Projektleiter am Fraunhofer IFF.
Wesentliche Komponente des Schweißassistenten ist das vom Fraunhofer IFF entwickelte Eingabegerät, ein dem Schweißbrenner nachempfundenes Handgerät zur Programmierung von Robotern. Das Eingabegerät wird vom Anwender entlang der Schweißfuge der zu verbindenden Teile geführt. Dadurch werden die Anfangs- und Endpositionen der Schweißnaht definiert. Eine im Hintergrund laufende Simulation kontrolliert die Positionsdaten und stellt fest, ob der Roboter die Schweißpunkte problemlos erreichen kann. Manchmal sind die Schweißnähte an diesen großen Baugruppen nur mit Hilfe eines Podests oder einer Leiter erreichbar „Um das zu vermeiden, wurde im Eingabegerät zusätzlich ein Abstandssensor integriert, damit auch schwer erreichbare Schweißfugen ohne direkten Kontakt aus entsprechendem Abstand mit dem Eingabegerät erfasst werden können“, führt Torsten Felsch weiter aus.
Werden bei der Simulation keine Probleme erkannt, scannt der Roboter in einer Testfahrt entlang der programmierten Bahn die zu schweißende Fuge. Dabei wird die Roboterbahn geprüft und eventuelle Ungenauigkeiten korrigiert, die sich durch die manuelle Eingabe durch den Nutzer eingeschlichen haben könnten. Gleichzeitig wird die Geometrie der Fuge analysiert sowie Art und Größe der Schweißverbindung automatisch erkannt. Mit diesen Daten werden mit Hilfe der entwickelten Software die Parameter des Schweißprozesses automatisch geplant. Nach abschließender Bestätigung durch den Nutzer kann der automatisierte Schweißprozess gestartet werden.
Durch ständigen Abgleich der Schweißparameter mit der vorhandenen Datenbank wird diese fortlaufend erweitert und optimiert. Hier kommen u.a. Methoden des Maschinellen Lernens zum Einsatz. Bei nachfolgenden Schweißvorgängen kann das System bereits eingelernte Routinen zur Verwendung vorschlagen oder bei abweichender Nahtgeometrie neue Parameter hinterlegen. Dabei werden u.a. auch die Werkzeugorientierung und Brennerhaltung, stechend bzw. schleppend, berücksichtigt. „Mit dieser Technologie betreten wir Neuland und lösen bestehende Probleme des automatisierten Mehrlagenschweißens“, so Lothar Schulze.
Der Assistenzroboter wurde erfolgreich in Betrieb genommen und wird aktuell unter Industriebedingungen beim Projektpartner A.T.A getestet und optimiert. Der Einsatz des Systems ist dabei auch für andere Anwendungen wie z.B. dem Abdichten großer Betonfertigteilmodule adaptierbar. Für die wesentlichen Technologien des entwickelten Eingabegeräts wurden vom Fraunhofer IFF Schutzrechte beim Deutschen Patent- und Markenamt angemeldet. Eine Vermarktung ist im kommenden Jahr gemeinsam mit dem Projektpartner geplant.
Weitere Nachrichten zu "bauma":
24. Oktober 2022
Die bauma ist seit jeher dafür bekannt, Anwender und Anbieter geballt zusammen zu bringen und zu zeigen, welche Innovationen auf die Industrie zurollen. Dabei stellen erstmals innovative Jungunternehmen ihre Zukunftsinnovationen für die Branche gebündelt in einer schlagkräftigen Startup-Ausstellerfläche und im bauma Forum powered by VDMA Startup-Machine und der Messe München vor. (mehr …)8. April 2019
bauma 2019: Exponate so schwer wie 25 Flugzeuge
Vom 8. bis 14. April verwandelt die bauma 2019, Weltleitmesse für Baumaschinen, Baustoffmaschinen, Bergbaumaschinen, Baufahrzeuge und Baugeräte, das Münchener Messegelände in ein Paradies für Baumaschinenfans. Rund um die Messe gibt es die kuriosesten Fakten. (mehr …)5. Dezember 2018
bauma 2019: Elektromobilität und Autonomes Fahren
Ein großer Trend auf der bauma 2019 zeichnet sich bereits jetzt ab: Die Baumaschinenbranche setzt zunehmend auf alternative Antriebe. Zukünftig gibt nicht mehr das typische Antriebssystem, stattdessen entsteht eine immer größere Vielfalt konkurrierender Antriebssysteme am Markt. (mehr …)9. April 2018
bauma Innovationspreis: Start der Online-Bewerbungen
Der bauma Innovationspreis wird 2019 bereits zum zwölften Mal vergeben. Ausgezeichnet werden zukunftsfähige wirtschaftliche Innovationen, die einen Beitrag zur Energie- und Ressourceneffizienz oder zur menschengerechten Arbeitsgestaltung leisten. (mehr …)12. März 2018
Baumaschinen-Messe mit spektakulären Live-Shows
Vom 21. bis 24. März 2018 findet auf dem BERNEXPO-Gelände in Bern die 6. Baumaschinen-Messe statt: In diesem Jahr neu mit spektakulären Live-Shows, spannenden Sonderschauen und innovativen Foren. Zudem wird erstmals der Schweizer Meister im Baumaschinenführen gekürt. (mehr …)14. Mai 2023
Klebstofffreie Platten aus Baumrinde
Ein interdisziplinäres Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) hat untersucht, wie sich die natürlichen Eigenschaften von heimischer Baumrinde nutzen lassen, um ohne Zusatz von Klebstoffen ein standardisiertes Produkt für eine lange Nutzung zu schaffen. Dabei haben sie durch Schälen und Trocknung über Heißpressung Rindenplatten geschaffen, die durch industrielle Herstellung beispielsweise im Innenausbau oder im Möbel- und Verpackungsbereich Anwendung finden könnten. (mehr …)
| MESSENAVIGATOR BAUEN | |
|---|---|
|
| E-PAPER BAUMA |
 |