Roboterschweißen

Kollaborative Roboter können Teile schweißen, ohne sie bewegen zu müssen. Teile, die Schweißpositionierer benötigen, eignen sich besser für herkömmliche Roboter. Bildquelle: Asieta Inc. LLC
In den letzten zehn Jahren hat sich die Sicht der Branche auf die Automatisierung dramatisch verändert. Fragen Sie kleine Fabrikleiter nach der damaligen Robotik, und sie werden Ihnen wahrscheinlich sagen, dass es ihnen schlicht an Automatisierungsmöglichkeiten mangelte. Manche von Ihnen haben vielleicht schlechte Erfahrungen gemacht und meinen damit den ungenutzten Roboter in der Ecke. Vielleicht hatten sie einen großen Schweißauftrag, bei dem der Roboter einst perfekt passte, aber seitdem nie mehr richtig passt.
Hersteller investieren heute in Automatisierung, um sich auf eine unvorhersehbare Zukunft vorzubereiten. Ja, das mag einem Filialleiter, der vor zehn Jahren einen Roboter in der Ecke stehen hatte, widersprüchlich erscheinen. Aufträge kommen und gehen. Wenn ich jetzt in die Automatisierung wichtiger Arbeiten investiere, was passiert, wenn diese Arbeit wegfällt? Heutzutage, so heißt es, findet man einfach keine Schweißer mehr. Ohne Automatisierung kann ich nicht wachsen.
Wie können dieses Wachstum und die gesamte Fertigungsumgebung vorhersehbarer gestaltet werden? Konzentrieren Sie sich zunächst auf Ihre Mitarbeiter: Was wissen sie über Automatisierung, welche Art von Arbeitstag sie bevorzugen und was erwarten sie von ihrer Karriere?
All dies führt zum nächsten Schritt: Ändern Sie Ihre Denkweise. Wenn Sie für einen Metallbauer oder Vertragslieferanten arbeiten, möchten Sie Ihre Zykluszeit wahrscheinlich nicht verkürzen. Sie arbeiten mit vielen Produkten, daher hat ein Schweißroboter, der die Arbeit in Sekunden erledigt, in der Regel keine nennenswerten Auswirkungen (in manchen Fällen natürlich schon). Gut konzipierte Automatisierungszellen arbeiten zuverlässig und planbar. Diese Eigenschaften werden das Wachstum und den Erfolg Ihres Unternehmens verändern.
Hersteller, die Automatisierung anstreben, beklagen häufig Arbeitskräftemangel. Wenn mehr Menschen technische Fähigkeiten erlernen könnten, müssten sie möglicherweise nicht auf Automatisierung umsteigen, sagten sie. Sie setzen auf Automatisierung, um weiter zu wachsen, auch wenn sie keine andere Wahl haben, als weniger qualifizierte Arbeitskräfte einzustellen.
Der tatsächliche Wandel hin zur Automatisierung ist spürbar. Zwar ermöglichen Schweißroboter auch Menschen mit geringen manuellen Schweißkenntnissen die Herstellung hochwertiger Teile, doch das Schlüsselwort lautet: „Handschweißkenntnisse“. Automatisierung erfordert tatsächlich andere Fähigkeiten. Sie müssen einerseits Kenntnisse über manuelle Prozesse haben, andererseits aber auch lernen, automatisierte Anlagen zu warten, zu programmieren und zu bedienen. Sie überlegen, wie sich die Automatisierung in den Gesamtbetrieb einfügt, welche Teile in bestimmte Automatisierungszellen passen und welche nicht. Gemeinsam mit Partnern, darunter Kunden und Integratoren, entwickeln sie Strategien für die Automatisierung und deren Nutzen.
Ich spreche hier aus Erfahrung. Ich begann meine Karriere als Schweißer in der Fertigung, wechselte aber allmählich in die Schweißautomatisierung. Ich liebe die Arbeit mit meinen Händen, aber ich liebe auch Elektronik und andere Technologien, daher war es naheliegend, mich mit Robotik zu beschäftigen.
Robotik ist jedoch nicht jedermanns Sache. Früher dachte ich, das Alter spiele eine Rolle. Natürlich werden diejenigen, die kurz vor der Rente stehen und eine erfolgreiche Karriere als Handschweißer gemacht haben, kein Interesse daran haben, die Programmierung einer Federung zu lernen. Genauso werden Menschen, die mit iPhones aufgewachsen sind, Roboter immer lieben, oder?
Das ist nicht immer so. Viele junge Menschen haben nach dem Abschluss der Schweißerschule erkannt, dass manuelles Schweißen ihre wahre Berufung ist. Natürlich wollen sie sich bei der Arbeit nicht zu Tode langweilen und Tag für Tag, Jahr für Jahr eine einfache Arbeit nach der anderen schweißen. Sie lieben die Abwechslung und verbessern ständig ihre Flexibilität, um selbst in den schwierigsten Schweißpositionen die perfekte Schweißnaht zu erzielen.
Aber nicht jeder Schweißer ist so, auch ich nicht. Ich habe die Grundlagen des Schweißens gelernt und dann die Entwicklung der Robotik miterlebt. Ich glaube, manuelles Schweißen wird nie verschwinden, aber die Robotik wird bald in den meisten Fabriken ihren festen Platz finden. Das wird Herstellern eine neue Möglichkeit eröffnen, zu wachsen.
Schweißer in der Produktion werden in der Pendelprogrammierung geschult. Manche Schweißer können während ihrer gesamten Berufslaufbahn von Hand schweißen. Andere konzentrieren sich möglicherweise auf automatisierungsorientierte Berufe.
In manchen Fällen könnten Hersteller selbst dann nicht viele Schweißer oder Maschinenbediener finden, wenn sie es wollten. Doch selbst wenn sie fündig werden, stellen sie oft fest, dass die Robotik ihnen bessere Chancen bietet – d. h. sie bietet Menschen Karrierechancen, die sie unterstützen, betreuen und die Automatisierung optimal nutzen können. Interessierte wollen mehr über Robotik erfahren, und damit Automatisierung florieren kann, muss dieses Wissen in die Praxis umgesetzt werden. Anders ausgedrückt: Automatisierung schafft ein Arbeitsumfeld, in dem Menschen gerne arbeiten.
Ohne diese Unterstützung und Akzeptanz wird automatisiertes Investieren zu einer rein transaktionalen Angelegenheit. Sobald ein bestimmter Produktionsauftrag abgeschlossen ist, wandert der Roboter in eine Ecke und fängt an, Staub anzusetzen.
Mitarbeiterengagement wird unter anderem durch die Offenheit gegenüber Automatisierung gefördert. Informieren Sie sich zunächst über alle neuen Technologien, aber betrachten Sie niemals eine Technologie isoliert und glauben Sie nicht, dass diese neue Entwicklung letztendlich alle Ihre Probleme lösen wird. Betrachten Sie technologische Fortschritte als zusätzliche Werkzeuge in Ihrem Automatisierungsarsenal. Nur weil Sie ein neues Tool haben, heißt das nicht, dass Sie alle anderen Tools wegwerfen oder ignorieren müssen.
Schauen wir uns die Offline-Programmierung an. Diese Technologie kann in vielen Fällen die Welt verändern. Bediener müssen kein Programmierhandgerät mehr verwenden und verschwenden keine unproduktive Zeit mehr bei der Einrichtung vor Ort, oder? Die Wahrheit ist jedoch differenzierter. Es hängt stark vom Auftrag ab, insbesondere bei Teilen mit komplexen Schweißgeometrien, deren Programmierung mit dem Programmierhandgerät viel Zeit in Anspruch nimmt.
Wie sieht es mit einfacheren Schweißarbeiten aus? Nehmen wir an, jemand simuliert offline ein Roboterprogramm für ein einfaches oder gerades Werkstück und sendet dieses Programm anschließend an die Werkstatt, wo der Bediener es weiterhin mit einem Programmierhandgerät optimieren muss. Obwohl die Offline-Programmierung keine Werkstattressourcen mehr benötigt, ist weiterhin spezielles Personal erforderlich, das Zeit für die Programmierung aufwendet, und das Programm muss weiterhin vor Ort angepasst werden. In diesem Fall ist es möglicherweise einfacher, wenn der Schweißgerätebediener (wiederum jemand, der in Robotik geschult und mit dem Programmierhandgerät vertraut ist) die Programmierung von Anfang an selbst übernimmt.
Ähnliche Ideen gelten für kollaborative Roboter. Vor einigen Jahren galten sie als der nächste große Wurf, der die Fertigung für immer verändern würde. Zwar haben sie die Welt nicht verändert, aber verbessert. Wenn beispielsweise in einer Werkstatt ein Werkstück vorhanden ist, das während des Schweißvorgangs nicht bewegt werden muss, könnte es ein idealer Kandidat für einen kollaborativen Roboter sein. Wird zum Abschließen des Schweißvorgangs eines Teils ein Positionierer benötigt, eignet sich eine herkömmliche Roboterzelle am besten.
Gleichzeitig sollte der Einfluss der Geschwindigkeit des Schweißroboters, insbesondere zwischen den Schweißnähten, nicht überschätzt werden. Die Schweißgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Schweißens. Die Schweißgeschwindigkeit von Cobots und herkömmlichen Robotern ist gleich oder zumindest ähnlich. Der eigentliche Unterschied liegt in der Geschwindigkeit, mit der sich der Roboterarm zwischen den Schweißnähten bewegt. Herkömmliche Roboter sind deutlich schneller als Cobots und können zwischen dem End- und Startpunkt einer Schweißnaht beschleunigen. Das Ausmaß dieses Geschwindigkeitsunterschieds hängt von der jeweiligen Aufgabe und der Anzahl der beteiligten Teile ab.
Geschwindigkeit ist nur ein Faktor und kann nicht isoliert betrachtet werden wie andere Automatisierungsfaktoren. Nehmen wir an, Sie konzentrieren sich auf Geschwindigkeit und holen das letzte Quäntchen Effizienz aus einer für ein bestimmtes Produkt entwickelten Schweißzelle heraus. Dann stellt der Kunde sein Geschäft ein oder die Produktlinie ändert sich. Was tun wir jetzt? So viel dazu, ein fantastisches Leben vorhersehbar zu machen.
Erweitern Sie Ihren Fokus, und die Geschichte ändert sich. Nehmen wir an, Sie haben eine Produktlinie oder wiederkehrende Aufträge. Anstatt einen Tisch speziell für diesen Auftrag zu entwerfen, versuchen Sie es mit einem größeren, offenen Tisch, der Platz für mehrere Vorrichtungen bietet. Sinkt die Nachfrage nach diesem wiederkehrenden Auftrag, kann während der Ausfallzeit ein anderes Teil auf demselben Tisch begonnen werden. Kurz gesagt: Ein offener Arbeitsbereich trägt Nachfrageänderungen Rechnung, während Roboter für Skalierbarkeit sorgen – die Möglichkeit, die Produktivität bei steigender Kundennachfrage schnell zu steigern.
Darüber hinaus muss nicht jeder Roboter auf einen bestimmten Prozess spezialisiert sein. Manche modularen Systeme werden zunächst für das Schweißen konfiguriert und Wochen oder Monate später für andere Prozesse, wie beispielsweise die Wartung von Anlagen oder Montage- und Bestückungsaufgaben, umkonfiguriert. Modulare Roboter sind nicht dafür ausgelegt, täglich in einem Werk zu arbeiten (sie schweißen beispielsweise nicht morgens und helfen nachmittags bei der Montage), aber sie helfen, sich an veränderte Produktpaletten und Kundennachfragen anzupassen.
Arbeitskräftemangel ist für viele ein wunder Punkt, da er Chaos verursacht. Metallverarbeiter weltweit, insbesondere in Werkstätten, müssen auf veränderte Nachfrage reagieren. Mit dem Trend zur Rückverlagerung suchen Kunden nach Metallverarbeitern mit freien Kapazitäten. Für viele bedeutet „zusätzliche Kapazität“ Überstunden und möglicherweise eine zweite oder dritte Schicht, die noch schwieriger zu besetzen ist. Die Zunahme neu eingestellter Arbeitskräfte führte zu großen Veränderungen, da die Menschen zur Arbeit kamen. Die Einarbeitung kann kurz sein, da Kunden auf ihre Teile warten müssen. Pünktliche Lieferung und Qualität leiden darunter, ebenso wie der Ruf des Herstellers.
Vergleichen Sie dies mit Herstellern, die Automatisierung implementieren. Bei steigender Nachfrage produzieren Roboter weiterhin hochwertige Teile. Ihre Zykluszeiten sind programmiert und vorhersehbar. Gut ausgebildete und engagierte Mitarbeiter sorgen für Arbeitsautomatisierung und Produktfluss. Der Durchsatz steigt und die Prozessvariabilität sinkt. Diese Konsistenz in der Metallproduktion wird langfristig eine vorhersehbarere Zukunft schaffen.
Kunden wünschen sich außerdem Kontinuität, weshalb viele nun eine Automatisierung ihrer Arbeit fordern. Diese neuen Möglichkeiten förderten Wachstum und Neueinstellungen – nicht die hektische Art, die entsteht, wenn ein Geschäft dringend Hilfe benötigt, sondern die vorsichtige Art, Mitarbeiter einzustellen, die langfristig zu den Bedürfnissen und der Unternehmenskultur passen. Dazu könnte auch jemand wie ich vor ein paar Jahren gehören – ein Schweißer, fasziniert von Robotik und den elektromechanischen Meisterleistungen der modernen Fertigung und begierig darauf, mehr zu lernen.
Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel basiert auf „Roboter bereiten Hersteller auf eine unvorhersehbare Zukunft vor“, vorgestellt auf der diesjährigen FABTECH-Messe von Tyler Pulliam, Schweißautomatisierungsmanager bei Acieta LLC.
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