BENTELER Anwenderbericht: Die Entwicklung der Fertigungstechnik von morgen
Gemeinsam mit BENTELER Automobiltechnik setzt das Karlsruher Institut für Technologie moderne Fabrikplanungssoftware von Visual Components ein, um innovative Produktionstechnologien zu entwickeln.
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Technische Universität in Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Die größte deutsche Forschungseinrichtung entstand 2009 als Zusammenschluss der Universität Karlsruhe (TH) mit dem ehemaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe. In verschiedenen Hochschulrankings wird die Exzellenzuniversität als forschungsstärkste deutsche Universität in den Ingenieur- und Naturwissenschaften bezeichnet.
Das Institut für Produktionstechnik im KIT widmet sich der anwendungsnahen Forschung und Lehre der Produktion von morgen: vom globalen, resilienten Netzwerk über die atmende Fabrik mit höchst produktiven Fertigungsverfahren und innovativen Geschäftsmodellen bis hin zur Qualitätssicherung. Konkret werden praxistaugliche Werkzeuge für die Industrie entwickelt und so in unternehmerischen Erfolg transformiert.
Die BENTELER Unternehmensgruppe produziert weltweit als Metall-Prozess-Spezialist sicherheitsrelevante Produkte, Systeme und Dienstleistungen für die Bereiche Automobiltechnik, Energie und Maschinenbau.
BENTELER Automotive ist ein Entwicklungspartner führender Automobilhersteller. Mit 19.000 Mitarbeitern und rund 70 Werken in über 20 Ländern erarbeitet die Division maßgeschneiderte Lösungen: Komponenten und Module für Fahrwerk, Karosserie, Motor- und Abgassysteme sowie innovative Lösungen für Elektrofahrzeuge.
Automatisierte Montage und Verschweißung einer PKW-Achse aus Blechteilen
Im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts MoSyS sollte eine Montagelinie von BENTELER Automotive abgebildet und analysiert werden. Es handelt sich hierbei um die Montage einer PKW-Achse, die aus Blechteilen gefügt wird. Die Fertigung der Blechteile, also das Pressen und Stanzen, wird hier in einem ersten Schritt zunächst nicht betrachtet, der Fokus liegt allein auf der Montage und Verschweißung der Blechteile.
Die exemplarische Montagelinie besteht aus fünf Schweißzellen und einer Zelle für Laserschneiden. Die Zellen sind durch Handlingsroboter verkettet, außerdem gehören noch die Bereitstellung der Blechteile und die Entnahme des Endprodukts zur Anlage.
In jeder Schweißzelle wird eine unterschiedliche Anzahl von Blechteilen zu einer übergeordneten Baugruppe assembliert. Das jeweilige Zwischenprodukt wird an die nachfolgende Zelle weitergegeben und dann mit weiteren Bauteilen zu einem neuen Zwischenprodukt verschweißt. Mithilfe von Drehtischen finden die Bearbeitung und die Be- und Entladung teilweise parallel statt.
Eine manuelle Planung von solchen Montagelinien reicht nicht aus
Bei der Planung einer solchen Montagelinie müssen zahlreiche Anforderungen beachtet werden. Die Drehtische und Handlingsroboter müssen so angeordnet werden, dass optimale Erreichbarkeit gesichert ist, dass die Wege und damit die Taktzeiten möglichst kurz sind, und dass in allen Fällen Kollisionen vermieden werden. Außerdem müssen die Abläufe so abgestimmt werden, dass die Bearbeitung und das Be- und Entladen teilweise parallel durchgeführt werden können. Und schließlich müssen auch noch die problemlose Versorgung der Anlage mit Blechteilen sowie die Entnahme des Endprodukts sichergestellt werden.
In der Vergangenheit wurden solche Montagelinien manuell bzw. mit Unterstützung durch Excel-Tabellen geplant. Damit können aber solch komplexe Produktionssysteme nicht in kurzer Zeit angepasst werden, außerdem fehlt eine realitätsgetreue Abbildung der Anlage und ihrer Prozesse.
Um eine bessere Planung von Produktionssystemen zu ermöglichen und um die Time-To-Market zu reduzieren, ist es notwendig, moderne Systeme der Fabrikplanung und -simulation zu nutzen. Das Institut für Produktionstechnik hat sich hier für Visual Components entschieden.
Professionelle Software für Fabrikplanung und -simulation
Wir bei Visual Components sind stolz darauf, als einer der weltweit führenden Anbieter von 3D-Fabrikplanungs- und Simulationslösungen anerkannt zu sein. Unsere Software enthält eine umfangreiche Bibliothek mit vordefinierten Fabrikkomponenten, die es Planer/innen ermöglicht, Produktionsanlagen effizient zu entwerfen, zu planen und zu simulieren. Die Anwender können digitale Zwillinge von einzelnen Maschinen und Produktionslinien bis hin zu ganzen Fabriken erstellen. Diese digitalen Zwillinge sind unverzichtbare Werkzeuge, die eine sorgfältige Planung erleichtern, Produktionsprozesse optimieren und eine virtuelle Inbetriebnahme ermöglichen, damit unsere Kunden gut auf die reale Umsetzung vorbereitet sind.
Von Espoo, Finnland, aus sind unsere Lösungen weltweit im Einsatz und werden in den verschiedensten Branchen genutzt, z. B. in der Maschinenbau-, Automobil-, Verpackungs- und Logistikbranche. Unsere Software ist in verschiedenen Versionen erhältlich, die sich nicht nur an Großunternehmen, sondern auch an kleinere Betriebe richten, und kann sowohl gekauft als auch gemietet werden. Dank dieser Flexibilität können Unternehmen aller Größenordnungen unsere fortschrittlichen Simulationsfunktionen nutzen.
Darüber hinaus bieten wir besonders attraktive Konditionen für Bildungseinrichtungen, um die nächste Generation von Ingenieur/innen und Industriefachleuten dabei zu unterstützen, praktische Erfahrungen mit branchenführender Simulationstechnologie zu sammeln.
Zahlreiche CAD-Schnittstellen und eine umfangreiche Bibliothek von Fabrikkomponenten
Die Modelle der zu verschweißenden Bauteile können in nativem CAD-Format oder als JT- oder STEP-Dateien in Visual Components eingelesen werden. Die Daten zahlreicher Roboter unterschiedlicher Hersteller, zusammen mit detaillierter Kinematik, sind bereits in der Bibliothek, dem eCatalog von Visual Components, hinterlegt. Außerdem enthält dieser eCatalog über 3.000 vordefinierte Komponenten wie z. B. Maschinen, Förderanlagen und Regale, die man direkt zur Erstellung von Fabrikmodellen nutzen kann. Falls eine Komponente nicht im eCatalog vorhanden ist, wie z. B. ein spezieller Robotergreifer, so kann dieser einfach in Visual Components modelliert, mit kinematischen Eigenschaften versehen und dann von jedem beliebigen Roboter benutzt werden.
Visual Components kann die Komponenten und Prozesse sehr genau abbilden, mit sämtlichen Nuancen. BENTELER Automotive war begeistert von den vielen Möglichkeiten, die Visual Components für die Planung bietet.
Herr Louis Schäfer, M.Sc., akademischer Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik
Die Stationen sind so modelliert, dass sie beliebig per Drag-and-Drop verkettet werden können
Sämtliche Stationen der Schweißanlage wurden in Visual Components erstellt. Dank ihres modularen Aufbaus werden zukünftige Umplanungen erleichtert, denn neue Konzepte der Anlage können über Simulationsstudien einfach und schnell validiert werden. Auch kann man das Modell in einen digitalen Zwilling überführen, wenn das reale System aufgebaut wurde. Ein solcher digitaler Zwilling verhält sich exakt so wie die reale Anlage. Ein digitaler Zwilling spart viel Zeit und Kosten in Entwicklung, Optimierung und Inbetriebnahme.
Validierung von Roboterprogrammen in Bezug auf Erreichbarkeit und Achswerte
Laut Herrn Schäfer beabsichtigt das Institut für Produktionstechnik, Visual Components auch für die Validierung von Roboterprogrammen in Bezug auf Erreichbarkeit und Achswerte einzusetzen, denn durch die Modularisierung in Kombination mit dem eCatalog von Visual Components können neue Produktionslinien in kurzer Zeit genau abgebildet werden. Auch weitere Problemstellungen sollen über Simulation gelöst werden, z.B. die Identifizierung von Bottlenecks oder die Feststellung von Unterschieden zwischen automatischem und manuellem Handling. Man denkt auch über einen digitalen Zwilling nach, also die Integration von Realdaten der Anlage in das Modell.
Zusammenfassend stellt Herr Schäfer fest, dass Visual Components ein enormes Potenzial für verschiedenste simulationsbezogene Anwendungsfelder bietet. Das sehr benutzerfreundliche Programm erlaubt einen tiefen Einstieg, da man sehr komplexe Sachverhalte genau darstellen kann. Außerdem macht ihm die Arbeit mit Visual Components sehr viel Spaß. Er fand auch das Anwender-Forum unglaublich hilfreich, denn im Fall von Fragen werden von der großen Anwender-Community rasch hilfreiche Lösungen vorgeschlagen.
Über Visual Components
Visual Components wurde von einem Team von Simulationsexperten/Innen gegründet und ist mit über 20 Jahren Erfahrung einer der Pioniere der 3D-Fertigungssimulation. Das Unternehmen ist ein zuverlässiger Technologiepartner für eine Reihe führender Marken und bietet Maschinenbauunternehmen, Systemintegratoren und Produktionsbetrieben eine einfache, schnelle und kostengünstige Lösung für die Planung und Simulation von Produktionsprozessen und die Roboter-Offline-Programmierung (OLP) für eine schnelle, präzise und fehlerfreie Programmierung von Industrierobotern.
Möchtest du mehr über die Vorteile unserer Lösungen für dein Unternehmen erfahren? Nimm doch gerne Kontakt mit uns auf!
Zum Weiterlesen
Komplexe Schweißarbeiten in ihrer gesamten Bandbreite und Detailtiefe meistern: Wie Bunorm Maschinenbau die Qualität und Effizienz mit Visual Components OLP gesteigert hat
Bunorm Maschinenbau, ein Spezialanbieter in der Maschinenindustrie, ist bestrebt, seine Infrastruktur auf einem hohen Niveau zu modernisieren und flexibel zu gestalten. Mit ihren weitreichenden Möglichkeiten steht die Steigerung der Produktionseffizienz...
Verpackung in Perfektion: Wie Wächter Packautomatik mit Visual Components die Variationen bei Möbelverpackungen bewältigt
Möbel waren früher überwiegend teure, handwerklich hergestellte Einzelstücke, die teilweise über Generationen genutzt wurden. Heute werden die meisten Möbel in Massen- und Serienproduktion aus MDF- oder Spanplatten hergestellt, oft auch...
Die Zukunft schweißen: Verschmelzung von Tradition und Robotik OLP
Berlin Gardens, ein Hersteller von hochwertigen Outdoor-Möbeln, stand vor der Herausforderung, Schweißroboter manuell zu programmieren, zumal die Produktnachfrage stieg. Durch die Einführung von Visual Components Robotics OLP (ehemals Delfoi) konnte...