Saugspinne von Schmalz Portalroboter eröffnet neue Wege im Holzbau

48 624 Holzelemente formen das Dach des Arch-Tec-Lab der ETH Zürich. Die gewölbte Dachstruktur lieferte die Erne AG Holzbau. Um das Dach mit hoher Mass­genauigkeit herzustellen, setzte das Unternehmen einen Portalroboter von Güdel samt Vakuumtechnik von Schmalz ein.

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Die Erne AG Holzbau etabliert sich seit 1965 mit dem innovativen Gebäudebau aus vorfabrizierten Elementen und ist Teil der Erne-­Gruppe, welche dieses Jahr ihr 111-jähriges Bestehen feiert. Mit seinen heute 300 Mitarbeitern bedient der familiengeführte Betrieb Privatkunden und Kommunen oder fungiert bei grös­seren Projekten als Generalunternehmer und Generalplaner.

Ein wichtiges Unternehmensziel ist es, die Nutzung von sogenannten Raumzellen in Holzbauweise voranzutreiben. Solche modularen Elemente lassen bei Bedarf Gebäude ohne grossen Aufwand wachsen. Ist beispielsweise eine Schule nach fünf Jahren zu klein, kann Erne in kurzer Zeit weitere Klassenzimmer im Systembau zur Verfügung stellen. Neben Schulen werden diese Lösungen zum Ausbau von Krankenhäusern, Büros, Kindergärten oder im altersgerechten Wohnen eingesetzt.

Für die Produktion von Böden und Decken setzt der Holzverarbeiter schon seit einigen Jahren eine automatisierte Anlage ein. Hinzu kam der Wunsch, auch die Wandproduktion zu automatisieren. «Als wir die Anfrage der ETH Zürich erhielten, die geschwungenen Deckenelemente aus Kanthölzern zu fertigen, war schnell klar, dass eine solche Anlage nicht nur Wände, sondern auch Sonder­konstruk­tionen produzieren muss», schildert Thomas Wehrle. Für das geschwungene, frei geformte Dach waren auch 168 bis zu 15 Meter lange Fachwerkträger herzustellen. Dazu nahmen die Verantwortlichen Kontakt mit verschiedenen Maschinenbauern auf. Kopfzerbrechen bereiteten unterdessen die veranschlagten hohen Kosten. Eine Standardanlage kam wegen den anspruchsvollen Anforderungen nicht in Frage. Der Kontakt zur Güdel AG kam auf Empfehlung der ETH-Professur für digitale Fabrikation zustande. Der Automatisierungsspezialist mit Sitz in Langenthal im Kanton Bern liefert abgestimmte und parametrisierte Handling- und Produktionseinheiten, die sich leicht in Prozesse integrieren lassen. Die Partner waren sich schnell einig: Die vorgeschlagene Portalanlage deckt einen grossen Arbeits­bereich ab und erfüllt die erforderlichen Freiheitsgrade. Für Handlingaufgaben kommen Vakuum-­Greifer der Schmalz GmbH zum Einsatz.

Gemeinsame Tests an verschiedenen Materialien

Die Anlage wurde schliesslich bestellt, nur wenige Monate später baute Erne die ersten Träger. Die Kooperation mit Güdel und Schmalz verlief sehr konstruktiv. «Güdel hat das Projekt zügig umgesetzt, und der Vakuum-Greifer von Schmalz wurde prozesssicher integriert», bewertet Wehrle. Beide Partner zeichneten sich durch ihre lösungsorientierte Herangehensweise aus. Auch mit der Leistung der Mitarbeiter in der Projektphase und im Aftersales ist Erne sehr zufrieden. «Wir haben uns für Güdel wegen der hohen Kompetenz in Maschinenbau und Automatisierung entschieden», sagt Wehrle. Schmalz wurde von Güdel ins Gespräch gebracht. Für Wehrle kein unbekanntes Unternehmen: «Ich kenne Schmalz aus der Vakuumtechnik und weiss um das Know-how. Das hat von Anfang an für Vertrauen gesorgt», erklärt er. Gemeinsam führten die Projektpartner vor Ort Tests an Materia­lien wie Grobspanplatten (OSB) sowie Gipsfasern und mitteldichten Faserplatten (MDF) durch. Dabei lernten die Projektbeteiligten durchaus noch dazu: «Unsere MDF und Gipsfaserplatten sind stark durchlässig und erfordern eine spezielle Greiferlösung. Das hat mich überrascht», schildert Wehrle.

Saugspinne sorgt für sicheren Halt

Mit Hilfe des Linearportals, mit einer Länge von 53 Metern und einer Breite von 12,40 Metern, lassen sich Wände, Decken, Fassaden oder konstruktive Bauteile herstellen. Das Portal holt sich je nach Bedarf verschiedene Aufsätze, die sägen, fräsen, schrauben oder nageln. Darüber hinaus führt der Roboter Kantholz zum Beschnitt an der Kreissäge zu. Die Anlage verarbeitet bis zu 48 Meter lange, 5,60 Meter breite und 1,40 Meter hohe Werkstücke. Den Transport der grossformatigen Holzplatten übernimmt eine an der Portalanlage befestigte Saugspinne von Schmalz. Das System nimmt die Platten vom Stapel auf und führt sie präzise der Bearbeitungsstation zu. Die Spinnen sind hoch flexibel. Schmalz konfiguriert seine Lösungen aus mehr als 3500 Bausteinen – individuell zugeschnitten auf die jeweiligen Kundenanforderungen. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstück-Beschaffenheit empfahlen die Systemberater von Schmalz bei diesem Projekt den Einsatz von 8 Saugplatten. Insbesondere das Abstapeln der verschiedenen Materialien vom Stapellager wurde über verschiedene Techniken mit nur einem Greifer zuverlässig gelöst.

Mit der Gesamtleistung der Portalanlage ist Erne sehr zufrieden: «Die Technologie macht uns kreativer und flexibler. Wir können so die Wünsche der Kunden erfolgreich umsetzen», schildert Wehrle. Die Schweizer haben mit ihrer automatisierten Fertigung die Positionierung am Markt deutlich gestärkt und erfüllen die hohen Qualitätsansprüche der Auftraggeber. Der Portalroboter schneidet schnell und präzise, kantet sauber ab und transportiert die unterschiedlich grossen Holzelemente zuverlässig. Das sorgt für eine wirtschaftliche Bearbeitung.

Zukunftsfokus auf Automatisierung

Den Automatisierungsprozess will Erne unterdessen auch in Zukunft vorantreiben. Entwicklungs­potenzial sieht das Unternehmen insbesondere in der weiteren Digitalisierung. Holz als lebendiges Material ist nicht immer in gleicher Güte einzukaufen. «Beim Verbauen haben wir zum Teil die Herausforderung, dass minimale Ungleichheiten zu Abweichungen führen können. Der Roboter erkennt das noch nicht zuverlässig», schildert Wehrle. Das System müsse noch lernen, solche Abweichungen zu registrieren und diese auszugleichen. Nach einer geeigneten Lösung werde bereits gesucht. Um entsprechende Unterstützung macht sich Wehrle keine Sorgen. «Die Firmen Güdel und Schmalz haben ganze Arbeit geleistet und sind für mich eine uneingeschränkte Empfehlung.» SMM

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