Equipment für smarte Fertigung

Interview

Digitalisierung der Automation – »Die industrielle Fertigung steht vor einem grundlegenden Wandel«, so die Überzeugung von Dr. Markus Klaiber, Technischer Geschäftsführer/CTO bei Schunk. Im Interview erläutert er, wie sich der Greifsystem- und Spannmittelhersteller darauf einstellt und was auf Fertigungsunternehmen zukommt. Das Gespräch führte Hajo Stotz

06. November 2017

Welche Aspekte bringen Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung der Produktionsprozesse für Fertigungsunternehmen mit sich?

Wir beobachten die derzeitige Entwicklung des Marktes sehr genau, indem wir unter anderem einen intensiven Austausch mit der Automotiveindustrie pflegen und dort als kompetenter Gesprächspartner gefragt sind. Hier gibt es derzeit zwei wesentliche Forderungen: zum einen Flexibilität und Wandlungsfähigkeit. Die steigende Varianz bei Fahrzeugen, die wir Tag für Tag im Straßenverkehr sehen, wird künftig immer häufiger auf einer Linie produziert werden. Damit muss auch das Equipment, das wir zur Verfügung stellen, entsprechend flexibel und wandlungsfähig sein. Ähnliche Forderungen kommen auch aus der Elektronik- und Konsumgüterindustrie. Die zweite Forderung ist die Möglichkeit zur Mensch-Maschinen-Kollaboration. Kernziel ist eine umfassende Flexibilisierung der Produktionsprozesse, und dies bei maximaler Transparenz und maximaler Wirtschaftlichkeit.

Kommt dabei auch Spannmitteln und Greifsystemen eine Bedeutung zu?

Mit unseren Greifern und Spannmitteln befinden wir uns seit jeher »closest to the part«, sprich unmittelbar am Werkstück. Unser Ziel ist es, diese exponierte Position im Prozess zu nutzen, um für Anwender Mehrwerte zu generieren. Konkret geht es darum, jeden einzelnen Prozessschritt detailliert zu überwachen und die Anlagensteuerung, das übergeordnete ERP-System, aber auch Analyse-Datenbanken und Cloudlösungen permanent mit Prozessdaten zu versorgen und flexibel auf die jeweiligen Ereignisse zu reagieren. Künftig werden unsere Module systematisch Informationen über das gegriffene Bauteil, den Prozess und auch über die Komponenten selbst erfassen, verarbeiten und entsprechende Reaktionen ausführen. Hierfür nutzen wir die Daten mehrerer Sensoren, können damit durch Datenkorrelation neue Informationen erhalten und so intelligent Entscheidungen treffen. Mittel- und langfristig sprechen wir vom autonomen Greifen. Der Greifer selbst wird Kollisionen vermeiden. Er wird wissen, wie Werkstücke zu greifen sind und im intelligenten Zusammenspiel mit dem übergeordneten Handhabungssystem die optimale Greifstrategie entwickeln. Das wird ein vollkommen anderes Greifen sein als heute. Komponenten von morgen werden in der Lage sein, Prozesse durch Lernalgorithmen autonom zu optimieren. In Teilbereichen werden sie sogar intelligenter sein als der Mensch.

Was bietet Schunk diesbezüglich bereits heute an?

Unser aktuelles Portfolio umfasst bereits eine Vielzahl kommunikationsfähiger Greifer, Kraftspannblöcke, vollautomatisierbarer Palettiersysteme und Schnellwechsellösungen für die flexible Fertigung. Was damit möglich ist, zeigen wir anhand einer funktionsfähigen Fertigungszelle, in der ein intelligenter, auf Kraft und Position regelbarer Schunk EGL Profinet Greifer autonome Handhabungsszenarien ermöglicht und eine vollautomatische Qualitätssicherung gewährleistet. Ohne Einsatz externer Sensoren erkennt der Greifer ein fehlerhaftes Bauteil und entscheidet autonom, ob das Teil aus dem Prozess auszuschleusen ist. Zugleich versorgt er ein übergeordnetes Cloudsystem oder jede beliebige andere Datenbank mit Prozessdaten. Dort können die Daten wiederum analysiert und der Prozess statistisch ausgewertet und im Anschluss verbessert werden.

Im Bereich der Spanntechnik forciert Schunk mit dem weltweit ersten elektrisch gesteuerten 24V-Nullpunktspannmodul VERO-S NSE-E mini 90-25 den Trend zur fluidfreien, hochvernetzten Werkzeugmaschine. Die Technologiestudie ermöglicht eine permanente Überwachung von Einzugskraft, Spannschieberstellung, Innentemperatur und Zyklenzahl. Zudem kann das Modul die Anwesenheit der Werkstücke beziehungsweise Spannpaletten detektieren. So ist sichergestellt, dass der gesamte Spannprozess jederzeit unter optimalen Bedingungen abläuft.

Gibt es bereits realisierte Projekte?

Wie es gelingt, Produktionsprozesse bereits heute flexibel und wirtschaftlich zu gestalten, präsentierte Schunk auf seinem Kompetenztag in vier hochklassigen Case Studies, die für den Schunk Kompetenz-Award 2017 nominiert worden waren. Dazu zählte eine flexible Highspeed-Montageanlage der Aerne Engineering AG aus der Schweiz ebenso wie die effiziente Fertigung von Leichtbauwaschtischen für die Luftfahrtindustrie der Schüschke GmbH & Co. KG, das wirtschaftliche Schleifen von Planetenrädern bei der Preinfalk GmbH sowie eine vollautomatisierte Prüfzelle für Bremsventile der Tries GmbH & Co. KG. Dass die Aerne Engineering das Publikums-Voting für den Gewinn des Schunk Kompetenz-Awards 2017 für sich entscheiden konnte, lag wohl auch an den beeindruckenden Möglichkeiten der Anlage: Bei einer Umrüstzeit von maximal 12 min und einer Taktzeit von 1,2 s lassen sich 50 unterschiedliche Baugruppenvarianten vollautomatisch produzieren.

Haben Sie die eigene Fertigung ebenfalls bereits auf Smart Factory umgestellt?

In der Schunk Werkzeughalter- und Spannbackenfertigung nutzen wir bereits zahlreiche smarte Möglichkeiten zur Flexibilisierung der Produktion. So gewährleistet die Kombination von Nullpunktspannsystemen, Spannblöcken, Schnellwechselbacken und Präzisionswerkzeughaltern eine hochflexible Spannbackenproduktion bei maximaler Autonomie. Bis zu 30 Stunden laufen die Anlagen mannlos. Ebenfalls hocheffizient sind wir bei der Produktion von Sonderteilen mit kleinen Stückzahlen unterwegs. Hier betreiben wir ein Dreh-Fräs-Zentrum mit einem Roboter ohne Schutzzaun. Durch kürzeste Rüstzeiten sind wir hochflexibel. Von Schunk kommt unter anderem ein Schnellwechselfutter zum Einsatz.

Noch enger wird die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter in der Greifermontage: Hier haben wir mithilfe des DGUV-zertifizierten Schunk-Co-act-Greifers EGP eine selbst entwickelte kollaborative Montageanwendung in Betrieb, die von der BG zertifiziert wurde.

Schunk baut derzeit auch das Programm seiner »Smart Services« weiter aus. Was bedeutet das für den Kunden?

Die Schunk Smart Services beziehen sich auf die fünf Phasen des Anlagenlebenszyklus, von der Auslegung und Bestellung über die Inbetriebnahme und den laufenden Betrieb bis hin zur Wartung. Konkret geht es darum, mithilfe unterschiedlicher digitaler Services den Aufwand unserer Kunden für Planung, Konstruktion, Bestellung, Inbetriebnahme und Instandhaltung zu reduzieren und die Prozessstabilität und Transparenz im laufenden Betrieb zu erhöhen. Diverse Konstruktions- und Inbetriebnahmetools zählen ebenso dazu wie eine integrierte Real-Time-Prozessüberwachung und -optimierung, automatische Fehlerdiagnosen, die Möglichkeit zum Fernzugriff sowie die Datenbereitstellung für die vorbeugende Instandhaltung und für Langzeitstudien.

»Gripping Meets Industrie 4.0« steht auf Ihrer Website. Eine zentrale Rolle spielen dabei Kommunikationsfähigkeit und Vernetzbarkeit der Komponenten in der Iot-Welt. Sie arbeiten ja bereits eng mit Siemens zusammen – unterstützen Sie auch deren offene IoT-Plattform Mindsphere?

Entscheidend für den Erfolg von Industrie-4.0-Projekten ist die Akzeptanz beim Kunden. Angesichts der großen Zahl von Kommunikationsprotokollen, Cloudplattformen und Betriebssystemen ist es aus unserer Sicht wichtig, sehr nah am Kunden zu entwickeln, sprich unsere Lösungen individuell auf die jeweiligen Anforderungen zuzuschneiden. Dazu zählen auch offene Plattformen wie Mindsphere. Unsere Aufgabe ist es, sich der Herausforderung unterschiedlicher Kommunkationsarten, Protokolle und Betriebssysteme zu stellen. So werden wir mittelfristig in der Lage sein, mit jeder Cloud und jedem System zu kommunizieren.

Gibt es auch bei den klassischen Lösungen, also mechanischen Spann- und Greifsystemen, etwas Neues?

Auf der EMO feierte Schunk die Premiere des neuen Flaggschiffs in der Nullpunktspanntechnik: Das komplett abgedichtete Nullpunktspannmodul Vero-S NSE3 138 erzielt Höchstwerte bei der Einzugskraft und ist äußerst formstabil, sodass auch höchste Kippmomente und Querkräfte zuverlässig aufgenommen werden. Optional kann es mit einem federbetätigten Konusverschluss ausgestattet werden, einer Weltneuheit, die die Wechselschnittstelle der Module automatisch verriegelt, sobald der Spannbolzen ausgehoben wird.

In Verbindung mit der integrierten Ausblasfunktion verhindert der Schnellverschluss, dass sich Späne oder Schmutz in der Schnittstelle festsetzen. Zudem präsentiert Schunk mit dem Leichtbau-Drehfutter Rota NCE sowie mit neuen Leichtbaubacken gewichtsreduzierte Komponenten für mehr Effizienz beim Drehen. Highlight im Bereich der Werkzeughalter ist das schlanke, schwingungsdämpfende Hydro-Dehnspannfutter Schunk Tendo Slim 4ax. Es vereint die schlanke Außengeometrie von Warmschrumpfaufnahmen mit den unschlagbaren Vorteilen der Hydro-Dehnspanntechnik.

Auf der Motek stellte Schunk die 24V-Technologie bei den Greifsystemen in den Fokus. Was sind denn die Vorteile von 24V-Gleichstrom gegenüber Wechselstrom >400V?

Ein wesentlicher Vorteil ist, dass der Verkabelungsaufwand sinkt: Bei elektrisch angetriebenen Aktoren im Spannungsbereich über 400 V wird jedes Modul einzeln mit dem Schaltschrank verbunden. Da kommen schnell 30 Meter Kabel zusammen, die pro Aktor verlegt und angeschlossen werden müssen. Das ist bei 24V-Modulen nicht nötig. Zudem liegen die Investitionskosten für die Gleichstrommodule in der Regel unter denen herkömmlicher elektrischer Komponenten.

Gibt es Aspekte, die vom Konstrukteur beim Verwenden von 24V-Greifern besonders beachtet werden müssen?

Nein, für den Einsatz der 24V-Greifer ist kein spezielles Know-how erforderlich. Das ist ja der große Vorteil. Die Ansteuerung erfolgt einfach über digitale I/O. Die Greifer können daher ohne mechatronisches Know-how eingesetzt werden. Vorhandene pneumatische Module lassen sich einfach und steuerungsneutral durch 24V-Module ersetzen.

Ist denn sieben Wochen nach der Motek überhaupt etwas Neues bei Schunk auf der SPS in Nürnberg zu sehen?

Ja, durchaus. Während unser Fokus bei der Motek auf der 24V-Technologie lag, wird Schunk in Nürnberg zusätzlich die Themen Smart Gripping und die Mensch-Roboter-Kollaboration in den Blick nehmen. hjsz

Vita

Dr. Markus Klaiber

• 1982: Abitur am Moll-Gymnasium Mannheim

• 1983 – 1988: Maschinenbaustudium an der Universität Karlsruhe (TH)

• 1988 – 1992: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugma-schinen und Betriebstechnik (wbk)

• 1992: Promotion »Produktivitätssteigerung durch rechnerunter-stütztes Einfahren von NC-Programmen«

• 1992 – 1993: Oberingenieur am wbk

• 1993 – 1995: SEW-Eurodrive, Assistent des Geschäftsführers Produktion

• 1995 – 1996: SEW-Eurodrive, Hauptabteilungsleiter Qualitätssicherung

• 1996 – 2013: SEW-Eurodrive, Werkleiter Werk Graben Fertigung

• Seit 2013:Schunk GmbH & Co. KG, Technischer Geschäftsführer (CTO)

Erschienen in Ausgabe: 08/2017