Vernetzte Produktion Alu-Strukturbauteile in einem Durchlauf fertigen

Redakteur: Luca Meister

Bei Autos weicht Stahl zunehmend leichteren Materialien. Die SHL AG hat diese Entwicklung aufgegriffen und eine Anlage entwickelt, die Alu-Strukturbauteile schleift, entgratet und anschliessend mechanisch bearbeitet – vollautomatisch in einem Durchlauf und robotergestützt.

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Aluminium-Strukturbauteile werden in der Fertigungslinie von SHL geschliffen, entgratet, gefräst und genietet.
Aluminium-Strukturbauteile werden in der Fertigungslinie von SHL geschliffen, entgratet, gefräst und genietet.
(Bild: SHL)

Der steigende Einsatz von leichten Materialien fordert auch die Prozesstechnik. Die Bearbeitung von Alu-Strukturbauteilen mit komplexen Geometrien ist anspruchsvoll, die Anforderungen an die Oberflächenqualität sind hoch. Vorteile bringen hier robotergestützte Lösungen, die mehrere Bearbeitungsschritte automatisiert durchführen. Prozesse werden dadurch schlanker und der Anwender spart Zeit und Kosten.

Vernetzte Produktion

Die SHL AG hat eine Fertigungslinie als Generalunternehmer für einen mittelständischen Automobilzulieferer konzipiert. Das Unternehmen hat seine über 30-jährige Erfahrung in der Aluminium-Bearbeitung in die Entwicklung der Fertigungslinie einfliessen lassen und bietet damit einen wichtigen Baustein für eine vernetzte Produktion im Kontext von Industrie 4.0. Mithilfe von Industrierobotern werden Strukturbauteile wie beispielsweise Federbeinstützen vollautomatisch geschliffen, entgratet und vermessen. Anschliessend erfolgt die mechanische Bearbeitung durch Bohren und Fräsen. Darüber hinaus werden die Teile gerichtet, kontrolliert und genietet. «Dies geschieht in einem durchlaufenden Prozess. Als Generalunternehmer bieten wir dem Kunden Serviceleistungen aus einer Hand mit festen Ansprechpartnern», beschreibt SHL-Projektleiter Daniel Welte. Mehrere Produktionsläufe haben bereits am Firmensitz im deutschen Böttingen stattgefunden – zur vollen Zufriedenheit des Zulieferers.

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Die von SHL entwickelten Bandschleifaggregate bieten den Anwendern dauerhaft optimale Schleifergebnisse bei günstigen Verbrauchsmittelkosten. Ein TÜV-Prüfbericht unterstreicht die Leistungsfähigkeit der SHL-Lösungen speziell für das Aluminiumschleifen. In der neuen, 3000 Quadratmeter grossen Halle für Anwendungstechnik kann SHL problemlos grosse Gesamtlinien konzipieren und aufstellen. Das Unternehmen beliefert aktuell alle namhaften Giessereien mit Anlagen und Schleif-Know-how aus Böttingen.

Via DataMatrix-Code

Der Bearbeitungsprozess in der Fertigungslinie beginnt mit der Bereitstellung des Alu-Strukturbauteils in einem Wärmebehandlungsgestell. Ein Mitarbeiter erfasst einen DataMatrix-Code, das MES-System gibt daraufhin den Prozess «Schleifen» frei. Anschliessend wird das Teil auf den Beladetisch gelegt. Roboter Nummer eins greift die Komponente und führt sie hintereinander an zwei Freikontaktrollen-Schleifmaschinen «FRS 250/450». Diese arbeiten mit SHL-Vorsatzspindel, Kontaktscheibe und SHL-Schleifvorsatz. Danach fährt der Roboter das Entgrataggregat «P 550» an und schliesst die Innenbearbeitung ab. Im direkten «Shakehands» übergibt er das Bauteil an Roboter zwei. Es folgt die Bearbeitung der Aussenseite in der gleichen Maschinenkonstellation wie im ersten Schritt. Danach kommt das Teil in die Abblas-Schleuse, in der Luftdruck Staubreste entfernt.

Im Anschluss wird das Bauteil dem Handlingroboter übergeben. Dieser verfügt über einen DataMatrix-Code-Scanner, der über den nächsten Schritt entscheidet. Tauchen beim Schleifprozess Probleme auf, etwa durch Luftdruckabfall oder Bandbruch, schleust Roboter Nummer drei das Bauteil über ein Nicht-in-Ordnung-(N.i.O.-)Band aus. «Meldet das System keine Probleme, wird die Komponente in die Richtanlage eingelegt und entsprechend positioniert», beschreibt Daniel Welte. Gibt es Unstimmigkeiten, wird ebenfalls an einem separaten Band ausgeschleust, nachgerichtet und über eine sogenannte Sequence Part Control wieder eingeschleust. Erst danach fährt der Roboter die CNC-Maschine für den Fräsprozess an.

Beträchtliches Einsatzpotenzial

Da beim Fräsen erhebliche Kräfte auf das Bauteil wirken, gibt es eine Verzugskontrolle. Meldet diese «in Ordnung», setzt Roboter Nummer vier zwei Blindnietbolzen ein, deren korrekter Sitz über eine Kraft-Weg-Messung geprüft wird. Gibt es Abweichungen von der vorgegebenen Norm, muss nachgearbeitet werden. Ist dies nicht der Fall, entnimmt der Roboter das Teil und legt es auf einem Band ab – und der Prozess ist abgeschlossen. Die Anlage steht für das nächste Bauteil zur Verfügung.

Mit der Fertigungslinie hat SHL eine automatisierte Lösung mit übergeordneter SPS entwickelt, die mit kundenspezifischen MES-Systemen kommuniziert. Für den Kunden ist es von Vorteil, dass Abläufe unter realen Bedingungen am SHL-Standort in Böttingen getestet werden können. «Das macht die Integration in die spätere Fertigung beim Anwender einfach und ermöglicht einen schnellen Produktionsstart», sagt Daniel Welte. Der Automatisierungsspezialist sieht für die Innovation von SHL beträchtliches Einsatzpotenzial bei Automobilzulieferern wie auch bei Giessereien. -mei- SMM

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