Hochproduktives Roboterschweißen ab Losgröße 1

Vollautomatisches Schweißen unterschiedlicher Bauteile in Losgröße 1 ist bei Scheuch Components nicht bloß eine Vision, sondern gelebte Realität. Denn am Stammsitz im oberösterreichischen Aurolzmünster meistert eine neue Roboterschweißzelle von AGS und Kuka die täglichen Anforderungen einer auftragsbezogenen „Just in time“-Fertigung mit Bravour und beeindruckt dabei mit höchster Produktivität und gleichbleibend hoher Schweißqualität.

Die Scheuch Group, mit weltweiten Niederlassungen und Hauptsitz in Aurolzmünster, gilt im Bereich der Luftreinhaltung als eines der international führenden Technologieunternehmen. Vor allem in den Industrien Holz, Holzwerkstoff, Energie, Metall und Steine-Erden nutzen zahlreiche Anlagenbetreiber seit Jahrzehnten das Know-how der Scheuch Group.

Die im Jahr 2020 gegründete Scheuch Components GmbH besitzt dabei umfangreiches Know-how im Geräte- und Komponentengeschäft für den industriellen Anlagenbau. Mit Maschinen und Komponenten in unterschiedlichen Größen und für nahezu jede Branche bietet das Tochterunternehmen der Scheuch Management Holding GmbH Lösungen mit ausgereifter Technologie in den Bereichen Radialventilatoren, Anlagenkomponenten, Schallschutz, Förderorgane und Abgasreinigung. „Es macht uns Freude, gemeinsam mit unseren Kunden die passende Lösung für deren individuelles Bedürfnis zu erarbeiten. Dabei ist es unser Ansporn, als Technologieführer immer einen Schritt voraus zu sein“, erläutert Hubert Puttinger, Fertigungsleiter bei Scheuch Components.

Schweißen als zentraler Fertigungsprozess

Um dafür dem eigenen Anspruch an höchster Fertigungsqualität gerecht zu werden, ist die Produktion der Oberösterreicher mit hochmodernem Equipment ausgestattet. Neben einem Innovationscenter mit dazugehöriger Forschungs- und Entwicklungsabteilung sowie einem hauseigenen Versuchsgelände mit zahlreichen Prüfständen verfügt man zudem über einen Maschinenpark am Stand der Technik. „Mit einer Eigenfertigungsquote von 90 % verarbeiten wir am Standort Aurolzmünster auf 18.000 m2 Produktionsfläche jährlich rund 7.700 Tonnen Blech. Unter anderem verlassen in etwa 2.500 Ventilatoren, 2.500 Förderschnecken und 1.800 Zellradschleusen jedes Jahr unser Werk“, betont Hubert Puttinger, Fertigungsleiter bei Scheuch Components.

Während auf einer Seite geschweißt wird, kann die andere Seite des Kuka-Dreh-/Kipptisches bereits mit einem weiteren Bauteil beschickt werden

Ein Schweißdrahtverbrauch von jährlich ca. 46 Tonnen ist ein Beleg dafür, dass das Schweißen zu den zentralen Fertigungsprozessen des Unternehmens gehört. An die 50 bestens ausgebildete Schweißer verrichten tagtäglich im Drei-Schicht-Betrieb zuverlässig ihre Schweißaufgaben. Lediglich in der Schweißautomatisierung sah man Optimierungspotenzial, da die bestehende Schweißroboteranlage mit 16 Jahren Einsatzzeit bereits in die Jahre gekommen war.

Anschließend wird das Werkstück in den Schweißbereich des Roboters geschwenkt

Um daher auch für die Zukunft bestmöglich gerüstet zu sein, investierte Scheuch nun zusätzlich in eine brandneue Hightech-Schweißroboterzelle von AGS-Engineering. „Wir produzieren hier ausschließlich auftragsbezogen. Individuell abgestimmt auf die jeweilige Kundenlösung bedeutet dies bei den zu schweißenden Bauteilen größtenteils Losgröße 1. Mit der neuen Schweißlösung sind wir jetzt in der Lage, die Einzelfertigung für ein relativ breites Teilespektrum auch automatisiert wirtschaftlich abzubilden“, bringt es der Fertigungsleiter auf den Punkt. Zudem sei es für einen nachhaltigen Unternehmenserfolg ganz wesentlich, mit einer Erhöhung des Automatisierungsgrades den aktuell problematischen Fachkräftemangel besser abfedern zu können.

Dank der Schweißroboterzelle ist eine wirtschaftliche Teilefertigung ab Losgröße 1 sichergestellt

Gesamtpaket überzeugt

Den Zuschlag für die Schweißroboterzelle erhielt dabei die AGS-Engineering GmbH, die im Jahr 2003 von Walter Kohlbauer als Ein-Mann-Betrieb gegründet wurde und heute mit 47 Mitarbeitern maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für Sondermaschinen, Fertigungslinien, Roboterzellen bis hin zur industriellen Leittechnik für Maschinen und Gebäude bietet. „Unsere Spielwiese beginnt dort, wo es komplex wird und andere Anbieter aussteigen. Neben der Planung der Anlagentechnik, Anlagenelektrik und Schaltschranktechnik sowie der Anbindung an übergeordnete Leitsysteme bzw. Qualitätsmanagementsysteme gehören auch die Entwicklung kundenspezifischer Software und die Erstellung von Applikationen zur industriellen Bildverarbeitung zu unserem Angebotsspektrum“, verdeutlicht der AGS-Geschäftsführer.

Schweißautomatisierung erfolgreich umgesetzt (v.l.n.r.): Walter Kohlbauer (AGS), Hubert Puttinger, Daniel Fink (beide Scheuch Components) und Stefan Pichler (AGS)

Dabei vertraut das Unternehmen bei Projekten, in denen Robotertechnik zum Einsatz kommt, fast ausschließlich auf die hohe Produktqualität und die umfassende, fachliche Kompetenz von Kuka. „Die Zusammenarbeit mit Kuka hat auch bei diesem Projekt erneut ausgezeichnet funktioniert. Vor allem die Machbarkeitsanalysen und Schweißversuche im KUKA-Applikationscenter in Steyregg waren abermals für die Anlagenumsetzung immens wichtig“, zeigt sich Kohlbauer zufrieden. Nach der Vorabnahme in der Montagehalle von AGS wurde die Roboterzelle schließlich im Februar dieses Jahres in Betrieb genommen. „Das Gesamtpaket hat uns absolut überzeugt. Ab dem ersten Gespräch hat man gemerkt, dass AGS über langjährige Erfahrung und über enormes Fachwissen bei der Realisierung von Automatisierungslösungen verfügt“, so Puttinger, der zudem die Nähe zu AGS, das ebenfalls in Aurolzmünster ansässig ist, vor allem in puncto Service als großen Vorteil sieht.

State of the Art beim Roboterschweißen

Angebunden an eine Fronius-Schweißstromquelle TPS 400i Pulse kümmert sich der Kuka-Schweißroboter KR 8 R2100 arc HW um das Schweißen der Bauteile. „Dieser Robotertyp bietet mit seinem hohlen Handgelenk für die Integration des Kabel- und Schlauchpakets, seiner schlanken Bauweise und einer Reichweite von 2.100 mm ideale Voraussetzungen für das Schweißen des Teilespektrums bei Scheuch“, bemerkt Kohlbauer.

Eine Brennerreinigungsstation inklusive Brennervermessung sowie zusätzliche Kuka-Softwarepakete gewährleisten dabei höchste Prozesssicherheit und -qualität. „Diese Softwaretools sorgen dank Antasttechnologie, Lichtbogensensorik und vordefinierter Pendelmuster für eine permanente Korrektur der Schweißbahn in Echtzeit und gleichen somit Bauteiltoleranzen bis zu 5 mm automatisch aus“, geht Kohlbauer ins Detail.

Wirtschaftlich und produktiv dank Offline-Programmierung

Davor spannt ein Bediener lediglich das vorgeheftete Bauteil in die Aufspannvorrichtung des Kuka-Dreh-/Kipptisches KP5-V2S2V ein, der das Werkstück anschließend in den Schweißbereich des Roboters schwenkt. Während auf der einen Seite geschweißt wird, kann die andere Seite des Positioniertisches bereits wieder mit einem weiteren Bauteil beschickt werden.

Mittels des Offline-Programmiersystems Delfoi Arc wird in der Arbeitsvorbereitung das jeweilige Schweißprogramm für den Roboter erstellt. Bisweilen schweißt man bei Scheuch hauptsächlich Schaufelräder von Ventilatoren in der neuen Roboteranlage: „Jedes dieser Laufräder unterscheidet sich in Höhe, Durchmesser sowie Schaufelwinkel und -radius. Dank der Offline-Programmierung ohne einem zuvor aufwändigen Teachen des Roboters gewährleistet die neue Schweißzelle eine wirtschaftliche Schweißfertigung auch in Losgröße 1 – und das mit höchster Produktivität.“

Im Vergleich mit dem Handschweißen erzielt Scheuch mit der Roboterzelle beim Schweißen von Schaufelrädern eine Zeitersparnis von fast 50 %

Ein praktischer Vergleich mit dem Handschweißen liefert den Beweis dafür: „Ein Laufrad, das ein Schweißer in rund zwei Stunden fertigstellt, schweißt der Roboter in 38 Minuten. Wenn man die Programmierzeit von rund 30 Minuten miteinberechnet, erzielen wir eine Zeitersparnis von fast 50 %“, bringt sich Daniel Fink, Schweißroboterprogrammierer bei Scheuch Components, ein. Bei wiederkehrenden Teilen spare man sich zudem auch noch den Programmieraufwand. „Der Umgang mit der Software ist sehr einfach und war für mich als Neuling in der Offline-Programmierung schnell zu erlernen“, ergänzt er. Sehr praktische, vorgefertigte Templates verkürzen dabei die Programmierzeit deutlich. Darüber hinaus werden mittels Simulation und eines sogenannten Pathchecks, der innerhalb von Sekunden jede einzelne Schweißposition überprüft, mögliche Kollisionen im Vorhinein erkannt.

Die Zusammenarbeit mit Kuka hat auch bei diesem Projekt erneut ausgezeichnet funktioniert. Vor allem die Machbarkeitsanalysen und Schweißversuche im Kuka-Applicationscenter in Steyregg waren abermals für die Anlagenumsetzung immens wichtig.

Walter Kohlbauer, Geschäftsführer von AGS-Engineering

Automatisierung und Losgröße 1 schließen einander nicht aus

Neben den Schaufelrädern für Ventilatoren werden in der neuen Roboterschweißzelle auch unterschiedliche Zellradschleusen inklusive Rotoren sowie Komponenten für Förderschnecken gefertigt. „Es kommen täglich neue Bauteile hinzu. Künftig werden wir sicherlich auf mehr als 500 unterschiedliche Teile kommen, die auf der Anlage wirtschaftlich geschweißt werden können“, betont Hubert Puttinger, der noch weitere Vorteile des Roboterschweißens erwähnt: „Ein Roboter schweißt immer in gleichbleibend hoher Qualität. Dadurch, dass der Roboter keine Pausen macht und somit das Werkstück gleichmäßig erwärmt und abgekühlt wird, konnte zudem der Verzug am Bauteil minimiert werden.“

Der Teileausstoß bei der Fertigung von Schaufelrädern für Ventilatoren konnte durch die neue Schweißzelle deutlich gesteigert werden

Demnach hat der Fertigungsleiter eine klare Vision, in der nicht nur eine, sondern mehrere Schweißroboterzellen in der Produktionshalle der Oberösterreicher ihre Aufgaben hochproduktiv und in bestmöglicher Qualität erfüllen: „Um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist eine verstärkte Automatisierung unserer Prozesse zwingend erforderlich. Die Anlage von AGS und Kuka gibt zudem ein ideales Beispiel ab, dass Automatisierung und eine Fertigung in Losgröße 1 einander nicht ausschließen.“

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