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Flexible Roboter-Entgratzelle zur Oberflächenbearbeitung von wechselnden, komplexen Bauteilen

GREENE TWEED, USA

DIE AUFGABE

Greene Tweed ist ein amerikanisches Unternehmen, das ein vielfältiges Portfolio an Thermoplast- und Verbundwerkstoffkomponenten in relativ kleinen Chargen produziert. Aufgrund der Variantenvielzahl ist es wichtig, dass eingesetzte Automatisierungslösungen flexibel anpassbar und unterschiedliche Oberflächenbearbeitungsaufgaben durchführbar sind. Aus diesem Grund hatte das Engineering-Team die Idee, eine neue Roboterzelle zu entwickeln und zu integrieren, mit der sich das Entgraten für Bauteile aus dem Verbundwerkstoff Xycomp® flexibel und effizient automatisieren lässt.

Xycomp® ist ein extrem haltbarer und leichter thermoplastischer Verbundwerkstoff. Er kann in eine Vielzahl komplexer Formen geformt werden, was ihn vor allem in der Luft- und Raumfahrt zu einem sehr beliebten Ersatzstoff für Metall macht. Die Langlebigkeit und Formbarkeit macht Xycomp® zwar zu einem idealen Material für den Zielmarkt, führt jedoch auch zu geometrisch komplexen Kanten mit scharfen Graten, die sich nur schwer gleichmäßig entfernen lassen.

DIE APPLIKATION

Bei kleinen Xycomp®-Formteilen entfernt Greene Tweed die Grate daher zweistufig, d.h. sowohl in einem maschinelle als auch einem manuellen Schritt. Zunächst greift ein UR Cobot das Teil und entfernt die Grate durch das Anfahren an eine fest stationierte Drahtbürste. Anschließend wird das Werkstück in einem manuellen Entgratprozess fertiggestellt. Diese Vorgehensweise funktioniert bei kleinen Formteilen zwar gut, war aber nicht auf die größeren Komponenten der Produktpalette skalierbar. Aus diesem Grund wurden größere Teile weiterhin manuell entgratet. Das manuelle Entgraten führt jedoch zu einem uneinheitlichen, inkonsistenten Ergebnis und ist ein sehr zeitintensiver Prozess. Je nach Bauteil und der Menge an Graten, die bei der Verformung entstanden sind, dauert das Entgraten durchaus 15-25 Minuten.
Auf einer Messe lernte Greene Tweed dann das Softwareunternehmen ArtiMinds Robotics kennen. Schnell entschied man sich, für die Optimierung des robotergestützten Entgratprozess mit ArtiMinds zusammenzuarbeiten.

Auch die räumliche Distanz stellte kein Problem dar: per Fernzugriff unterstützte das ArtiMinds Automation Engineering Team Greene Tweed beim Vorbereiten, Überprüfen und Optimieren der Roboterprogramme von Deutschland aus. Andrew Laich, Engineering Supervisor bei Greene Tweed, fasst zusammen: „Die Partnerschaft mit ArtiMinds beruhte auf Gegenseitigkeit und auf einem intensiven Austausch. Das hat es uns ermöglicht, eine so komplexe Roboteranwendung mit unserem eigenen Team zu realisieren.“

WARUM ARTIMINDS?

„Die Partnerschaft mit ArtiMinds beruhte auf Gegenseitigkeit und auf einem intensiven Austausch. Das hat es uns ermöglicht, eine so komplexe Roboteranwendung mit unserem eigenen Team zu realisieren.“

ANDREW LAICH
Engineering Supervisor bei Greene Tweed

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DIE LÖSUNG

Um die Entgrat-Anwendung für ihre geometrisch komplexen Bauteile umzusetzen, nutzte Greene Tweed die Roboterprogrammiersoftware ArtiMinds RPS. Die intuitive Software ermöglicht dem Anwender, neue Roboterprogramme einfach zu erstellen und zu implementieren. Programme lassen sich offline vorbereiten, die Kommunikation zwischen Peripheriegräten ohne großen Aufwand einrichten, logische Bedingungen integrieren und Programme durch Simulationen validieren, bevor sie auf das reale Robotersystem übertragen werden.

Mit Blick auf komplexe Geometrien hat die RPS einen großen Vorteil: anhand von CAD-Modellen der Bauteile lassen sich Roboterbahnen exakter und automatisiert, d.h. schneller, generieren. Dank der Beratung und Unterstützung, die Greene Tweed von ArtiMinds erhielt, konnten sie die neue Anwendung in kürzester Zeit entwickeln und erhielten ein Software-Framework, in das sie mit Blick auf ihre Prozesse und ihr Know-how hineinwachsen konnten.

Andrew Laich berichtet: „ArtiMinds RPS ermöglichte uns, komplexer Bewegungspfade einfach zu generieren. Da wir unterschiedliche Werkzeuge für das Abtragen von Material verwenden, war es wichtig, dass die Pfade auf die unterschiedlichen Szenarien übertragbar sind. Außerdem vereinfacht die Software die Kommunikation zwischen Roboter, SPS und HMI. Meiner Meinung nach gibt es keine vergleichbare Softwarelösung auf dem Markt.“

Mit der neuen Roboter-Entgratzelle konnte die Gesamtbearbeitungszeit der Teile mehr als halbiert und selbst kleinste Nachbearbeitungen per Hand überflüssig gemacht werden. Durch die enge und erfolgreiche Zusammenarbeit gelang es Greene Tweed, die Zeitspanne für die Entwicklung und den Einsatz einer vollautomatischen Entgratungszelle erheblich zu verkürzen. Das Team von Andrew Laich war selbst in der Lage, Roboterprogramme für ihre Zelle zu erstellen, die genau ihre Anforderungen erfüllten und dennoch leicht zu warten und für zukünftige Projekte anpassbar sind.

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„Unser Integrationsteam ist nun in der Lage, das gewonnene Know-how auf zukünftige Cobot-gesteuerte Fertigungslösungen anzuwenden, wodurch wir noch innovativer und flexibler agieren können.
Meiner Meinung nach gibt es keine mit ArtiMinds RPS vergleichbare Softwarelösung auf dem Markt.“

Andrew Laich, Engineering Supervisor bei Greene Tweed

Take Aways der Entgrat-Anwendung:

  • ArtiMinds RPS vereinfacht die Bahnplanung bei komplexen Bauteilen: Mit dem CAD2Path Feature lassen sich Roboterbahnen exakter und automatisiert anhand von CAD-Modellen der Bauteile generieren.
  • Intensive Beratung und Unterstützung bei der Umsetzung der Entgrat-Zelle durch das ArtiMinds Engineering Team.
  • ArtiMinds RPS vereinfacht die Kommunikation zwischen Roboter, SPS und HMI.
  • Roboterzelle lässt sich leicht für weitere neue Prozesse anpassen: ArtiMinds RPS minimiert Programmieraufwand und vereinfacht das Ändern von Bahnen und Parametern.
  • Unabhängige und flexible Umsetzung: Mit der Software konnte Greene Tweed die Roboter-Entgratzelle eigenständig entwickeln und kann das gewonnene Know-how auch bei zukünftigen roboter-gestützten Fertigungslösungen anwenden.
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