Fronius: Hightech gegen Fachkräftemangel Cobots locken technikaffinen Nachwuchs

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Schweissen erfordert tiefgehendes Fachwissen und Geschicklichkeit. Allerdings gilt es als unattraktiv fürs Fachpersonal. Trotz guter Entlohnung entscheiden sich deshalb nur wenige junge Menschen für eine entsprechende Ausbildung. Cobots können dazu beitragen, dies zu ändern.

Schweissroboter stehen inzwischen in einer Vielzahl an Varianten zur Verfügung. So gibt es mobile Einzelarbeitsplätze und vollständig eingehauste Schweissarbeitsplätze mit einer oder zwei Stationen. Zudem können Fertigungsbetriebe aus einem umfassenden Spektrum an Ausstattung wählen. Dazu gehören beispielsweise Roboterfahrbahnen, Dreh-Kipp-Positionierer, automatische Absaugungen und Schutztüren. Programmierbare Schweissgeräte und -prozesse sowie Software zum Offline-Programmieren sind meist bereits Standard.

Schweissen wird somit zunehmend zu einer Hightech-Tätigkeit. Schweissen zu automatisieren soll nicht nur die Produktivität in Gewerbe- und Industriebetrieben steigern. Die Automation soll auch dazu beitragen, Fachkräfte zu begeistern. Sie sorgt für eine saubere, sichere und somit attraktive Arbeitsumgebung.

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Mit Cobot optimieren

Selbst die besten Schweissprofis schaffen es nicht, rund um die Uhr bei gleichbleibender Qualität zu schweissen. Cobots hingegen meistern das mühelos. Sie gewährleisten vollständig reproduzierbare, identische Schweissnähte. Ausgestattet mit Schweissgeräten auf dem Stand der Technik können Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und sogar Titan geschweisst werden. Der Spezialist für Schweisstechnik Fronius stellt dafür zum Beispiel die Schweissgeräte TPS 400i CMT und iWave 400i AC/DC CMT zur Verfügung. Diese sind meist mit innovativer Software und Steuerungstechnik für Schweissprozesse ausgestattet. Das betrifft beispielsweise die Funktionen Low Spatter Control (LSC), Pulse Multi Control (PMC) und das weltweit bekannte Cold Metal Transfer (CMT).

Die Funktion LSC erzeugt einen modifizierten, spritzerarmen Kurzlichtbogen mit erhöhter Abschmelzleistung. Einen optimierten Impulslichtbogen erzeugt die Funktion PMC. Stabilisatoren für Einbrand und Lichtbogenlänge sorgen für eine hohe Schweissqualität und hohe Schweissgeschwindigkeiten. Cold Metal Transfer kombiniert eine richtungsweisende Art der Tropfenablöse mit einer reversierenden Drahtbewegung. Das vermindert den Wärmeeintrag verglichen mit konventionellen Kurzlichtbogen. Somit eignet sich dieser Schweissprozess vorteilhaft für dünne Bleche.

Schnell und einfach programmieren

Industrielle Roboter zu programmieren erfordert zum einen Schweisserfahrung, zum anderen fundierte Programmierkenntnisse. Schweissanlagen, die mit Cobots automatisiert sind, lassen sich dagegen deutlich einfacher programmieren. Bei Systemen von Fronius greift man einfach den Brenner, führt ihn zum Startpunkt, wählt die richtige Brenneranstellung und drückt die Speichertaste am Kontrollgriff. Anschliessend setzt man Konturpunkte im Verlauf der Schweissnaht bis zum Endpunkt. Diese werden per Tastendruck gespeichert und bilden den Schweisspfad. Den Schweissprozess programmiert das Fachpersonal intuitiv per Drag and Drop an der grafischen Benutzeroberfläche des Bedienterminals Teach Pendants.

«Im Vergleich zur Programmierung von Industrierobotern erfordert das Cobot-Teachen bei den meisten Anwendern kaum Schulungsaufwand. Besonders Schweissfachkräfte, die den Umgang mit Touchscreens gewohnt sind und über etwas Computerkenntnisse verfügen, können bereits nach wenigen Stunden die ersten Bauteile schweissen», erläutert Ing. Christian Neuhofer, Produktmanager bei Fronius International.

Schweissparameter vom Smartphone

Mit der App WeldConnect finden Schweissfachkräfte einfach und schnell optimale Schweissparameter. Diese können als Job gespeichert und per NFC-Signal auf das Schweissgerät des Cobot-Systems übertragen werden. Somit kann man unverzüglich beginnen zu schweissen.

Die App ermöglicht, eine Vielzahl Schweissjobs zu speichern. Jederzeit lassen sich diese abrufen. Insbesondere junge Schweissfachkräfte, die den Umgang mit Smartphones gewohnt sind, schätzen die Software. Sie stellt zuverlässige Schweissparameter für eine Vielzahl üblicher Schweissungen bereit. Gemeinsam mit der App tragen Cobots dazu bei, Tätigkeiten als Schweisser wieder attraktiver zu machen.

Mobil und flexibel

Die mobilen Cobot-Systeme CWC-mobile von Fronius vereinfachen wesentlich, mit Cobots automatisierte Anlagen einzusetzen. Insbesondere zum Schweissen grösserer Bauteile und Komponenten haben sie Vorteile. «Wer grössere Objekte wie Baggerschaufeln schweissen muss, kann die mobilen Anlagen CWC-mobile mühelos zum Bauteil schieben», berichtet Christian Neuhofer. Die Cobot-Systeme von Fronius sind äusserst flexibel. Zudem sind sie sicher. Die Kraft- und Drehmomentbegrenzung der Gelenkarme, mobile Schweissrauchabsaugungen, beweglicher Blendschutz und normgerechte persönliche Schutzausrüstungen (PSA) – bestehend aus durchstichsicheren Handschuhen, Schweisshelm und Schutzkleidung – schützen vor Krankheiten und Verletzungen. Damit erfüllen die Cobot-Systeme CWC-mobile vollständig die Vorgaben der europäischen Maschinenrichtlinie und sind somit gemäss CE zertifiziert.

Produktiv mit Mehrplatzsystem

Vollständig eingehauste Cobot-Schweisszellen CWC stehen zum Schweissen auf einer oder auf zwei Stationen zur Verfügung. Zum Schweissen bis zu 3000 mm langer Bauteile eignet sich die Ausführung CWC-D. Sie verfügt beim Einbau einer Trennwand über zwei Stationen. Auf einer wird geschweisst, auf der anderen hauptzeitparallel gespannt. Entfernt man die am Schweisstisch angeschraubte Trennwand entsteht ein erweiterter, 3000 mm x 1000 mm x 600 mm messender Arbeitsraum. Dort können sehr grosse Bauteile geschweisst werden.

«Im Zwei-Stationen-Betrieb ermöglicht die Anlage rüstparalleles Schweissen und eignet sich hervorragend für die Kleinserienproduktion von Bauteilen mit maximal 1500 mm Kantenlänge. Während auf der einen Seite geschweisst wird, kann auf der anderen Seite produktivitätssteigernd gerüstet werden. Beide Stationen können bis zu 2000 kg schwere Bauteile aufnehmen», erklärt Christian Neuhofer. Die kleinere, kompakte Variante CWC-S ist speziell zum Schweissen von maximal 1500 mm breiten Komponenten konzipiert.

Für beide Ausführungen stehen Positioniersysteme zum Drehen und Kippen der Bauteile zur Verfügung. Somit können beispielsweise zylindrische Bauteile rundum in einem Ablauf geschweisst werden. Der drehende Positionierer lässt sich optional mit einem Reitstock ergänzen. Mit der Software-Option Coordinated Motion lassen sich Schweissbrenner und Positionierer synchron bewegen. Als Zubehör steht die Station Robacta Reamer V zum Reinigen der Brenner zur Verfügung.

Flexibler Wechsel

Die rundum eingehausten Cobot-Schweisssysteme CWC-S und CWC-D können flexibel als Cobot- und als hochproduktive Robotersysteme genutzt werden. Bei Letzterem erreichen sie bis 2 m/s Bahngeschwindigkeit. Programmiert man mit der Robotersteuerung «iPendant», sind im Robot-Modus hohe Gelenkarmgeschwindigkeiten und komplexe Bewegungsabläufe realisierbar. Zudem können Vorrichtungen gesteuert werden. Dies ermöglicht es, das volle Potenzial der Systeme auszuschöpfen und erheblich produktiver zu schweissen.

Offline zu programmieren ist produktiver

Mit der Offline-Programmiersoftware Pathfinder von Fronius lassen sich hauptzeitparallel Schweissabläufe unabhängig von Schweissanlagen programmieren. Dabei stehen zahlreiche Funktionen für produktives Programmieren zur Verfügung, beispielsweise das Kopieren und Spiegeln von Schweissnähten, das Erstellen von Suchfahrten und die Simulation komplexer Bewegungsabläufe. Dies minimiert Stillstandszeiten und erhöht insbesondere bei Bauteilen komplexer Geometrie die Produktivität. Programme werden auf die Schweisszellen übertragen und bei Bedarf manuell angepasst.

Zuverlässig sicher

In Zusammenarbeit mit einem externen Sicherheitsprüfer haben die Spezialisten beim Hersteller Fronius sämtliche automatisierten Abläufe hinsichtlich der Arbeitssicherheit geprüft. So stehen gegen Durchstechen geschätzte Handschuhe für Schweisser zur Verfügung. Die Aufprallkräfte von Gasdüsen und Kanten der Brennerhalter sind innerhalb festgelegter Grenzen. Wassergekühlte Brenner kühlen innerhalb weniger Sekunden auf handwarm. Somit minimieren sie Risiken, dass sich Schweisser verbrennen. Somit erweisen sich die mit Robotern und Cobots automatisierten Anlagen und Schweissgeräte als rundum sicher für Fachpersonal.

(kmu)

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