Sucking Engineering!

Greifer & Onlinekonfiguration – Konstruktion und Engineering sind bei Herstellern und Kunden große Zeitfresser. Schmalz hat nun mit dem SLG ein Vakuumgreifer-System entwickelt, das Anwender ohne Vorkenntnisse sehr schnell und individuell online konfigurieren können. Die Konstruktionszeit konnte damit um 90 Prozent gesenkt werden. Der Geschäftsführer Dr. Kurt Schmalz erläutert im Gespräch mit Chefredakteur Hajo Stotz die Hintergründe.

12. November 2019
GLATTEN, GERMANY - NOVEMBER 24: Shooting GF J.Schmalz GmbH on November 24, 2017 in Glatten, Germany.  (Photo by Matthias Hangst/Getty Images for J.Schmalz GmbH)
Dr. Kurt Schmalz, geschäftsführender Gesellschafter der J. Schmalz GmbH in Glatten, sieht sehr gute Chancen für den Geschäftsbereich Energiespeicher-Systeme, der derzeit im Aufbau ist. (© Schmalz)

Herr Dr. Schmalz, der neue Leichtbaugreifer SLG betritt für Schmalz Neuland: In 3D-Druck gefertigt und vom Kunden online, auch ohne Vorkenntnisse, schnell konstruiert. Wie funktioniert das?

Die digitale Plattform dafür hat Schmalz zusammen mit einem Partnerunternehmen entwickelt. Der Spezialist für 3D-Druck-Anwendungen brachte seine Cloud-Technologie und sein Know-how rund um die automatisierte Konstruktion und Konfiguration ein, Schmalz sein Expertenwissen rund um die Vakuum-Automation mit Cobots. Entstanden ist ein intuitives Engineering-Tool – der Nutzer kann sich ausschließlich auf die Lösung seiner eigentlichen Aufgabe konzentrieren.

Die Konfiguration ist kostenlos? Und wie schnell erfolgt im Bestellfall die Lieferung?

Die Konfiguration des Greifers ist für den Anwender völlig kostenlos, das geht, wie gesagt, auch in wenigen Minuten. Nach der Konfiguration erhält der Kunde den Preis und den fertigen Greifer dann innerhalb von fünf Tagen.

Der Leichtbaugreifer wird im 3D-Druck-Verfahren hergestellt. Was sind hier die Vorteile?

Die moderne, additive Fertigungstechnologie ist der Schlüssel für eine kosteneffiziente und schnelle Einzelteilfertigung. Darüber hinaus reduziert der 3D-Druck Störkonturen. Das Greifsystem ist mit verschiedenen Vakuum-Komponenten wie der CobotPump ECBPi oder dem Vakuum-Schalter VSi kombinierbar. So fertigt Schmalz in kurzer Zeit besonders leichte und robuste Greifer, die auf die jeweilige Anwendung ausgelegt sind. Adaptiert an Leichtbauroboter und Cobots hält die Schmalz-Lösung bis zu zehn Kilogramm schwere Lasten.

Bei dem Online-Konfigurator sehen Sie aber noch nicht das Ende der Fahnenstange in der Entwicklung?

Nein, in der Online-Konfiguration sehen wir noch viel Potenzial: die richtige Vakuumerzeugung, der richtige Sauggreifer, also nicht nur die Größe oder das Material, sondern auch wie gegriffen wird – das Angebot werden wir noch kräftig ausbauen.

Wird es auch eine Verbindung mit Simulationstools geben?

Exakt – das ist genau die Richtung. Wir werden dem Nutzer einen digitalen Zwilling zur Simulation zur Verfügung stellen.

Ihr Unternehmen ist ja Vorreiter bei nachhaltiger Fertigung. Konnten Sie bei dem Leichtbaugreifer SLG auch den ökologischen Fußabdruck weiter reduzieren?

Das Thema Nachhaltigkeit ist seit 109 Jahren in unseren Genen. Mein Großvater hat die Fabrik in Glatten gebaut, weil sie sich dort mit Wasserkraft betreiben ließ. Bei jedem neuen Produkt versuchen wir, den ökologischen Fußabdruck weiter zu verringern.

»Wir sind wesentlich schneller in der Konstruktion, erzielen eine erhebliche CO2- und Gewichtsreduktion und das bei deutlich geringeren Kosten.«

— Dr. Kurt Schmalz, geschäftsführender Gesellschafter, Schmalz

Zu Ihrer Frage: Beim Leichtbaugreifer SLG konnten in mehreren Richtungen ganz erhebliche Fortschritte erzielt werden, nicht nur beim ökologischen Fußabdruck. Wir haben dazu einige Kennzahlen errechnet im Vergleich zu einem konventionellen Greifer aus Aluminiumprofilen: Beim SLG konnten wir das CO2-Äquivalent um 90 Prozent verringern. Beim Gewicht kommen wir bei gleicher Traglast auf eine Reduzierung von knapp 75 Prozent. Des Weiteren ist es uns beim SLG gelungen, die Konstruktionszeit um 90 Prozent zu reduzieren, und auch die Kosten für uns und damit den Preis für den Kunden ganz deutlich um 80 Prozent – aber das ist natürlich abhängig von der Konfiguration. Wir sind damit also ganz wesentlich schneller in der Konstruktion, erzielen eine erhebliche CO2- und Gewichtsreduktion und das bei deutlich geringeren Kosten.

Können Sie das noch ein wenig verdeutlichen?

Dieses Ergebnis erzielen wir durch die Kombination aus der Konfigurations-Software und dem 3D-Druck: Der Greifer wird bei der Auslegung, angelehnt an bionische Strukturen, so optimiert, dass eben ein absolutes Leichtbauprodukt entsteht. Bionische Strukturen bauen praktisch nur auf tragenden Strukturen auf. Der Greifer lässt sich so auch nur in 3D-Druck herstellen.

Der zweite wesentliche Grund für diese Reduzierungen ist die Herstellung auf Basis von Kunststoff. Dieser hat generell einen wesentlich niedrigeren CO2-Abdruck als Aluminium. Auch wenn Kunststoffe heute teilweise kritisch gesehen werden: Im Vergleich zu Aluminium ist es – in unserem Fall – die wesentlich umweltfreundlichere Alternative. Aluminium ist elektrischer Strom in Metallform.

Die Greifer sind ja meist an Robotern im Einsatz: Laut Interact Analysis werden in einigen Jahren 30 Prozent aller verkauften Roboter kollaborativ sein. Was bedeutet das für Schmalz?

Viel Arbeit – im positiven Sinn. Wächst der Markt für Cobots, steigt auch der Bedarf an neuen Greifern. Allerdings stellen die Leichtbauroboter völlig andere Anforderungen an die Endeffektoren als herkömmliche Industrieroboter. Um die maximale Traglast nicht zu sehr zu reduzieren, müssen sie leicht und dennoch stabil sein. Die kleineren Roboter sind einfach in der Programmierung und erlernen schnell neue Aufgaben.

Diese Flexibilität erwarten Nutzer auch von den Greifern – sei es, indem sie zügig auszutauschen sind, universell eingesetzt oder in kürzester Zeit konfiguriert und geliefert werden können. Weil die kollaborativen Helfer im direkten Umfeld des Menschen arbeiten, müssen wir schon bei der Konstruktion sämtlicher Komponenten die Sicherheitsaspekte berücksichtigen. Vakuum-Erzeuger sind ebenso zu integrieren wie Sensoren und Schnittstellen, die Daten sammeln und an die übergeordnete Steuerung weiterleiten können. Das ermöglicht effizienz- und produktivitätssteigernde Funktionen wie Condition Monitoring und Predictive Maintenance, die Anwender heute für ihre moderne Fertigung erwarten. Die Automatisierung einer individualisierten Produktion – bei der Cobots mittlerweile auch für KMU eine wirtschaftliche Lösung sind – ist die Zukunft und funktioniert nur über die Digitalisierung.

Sie sehen in der Digitalisierung noch weiteres Potenzial?

Auf jeden Fall. Interessant wird es, wenn Greifer selber lernen und sich somit eigenständig auf wechselnde oder unbekannte Werkstücke anpassen können. Dafür benötigen sie allerdings mehr Informationen, beispielsweise durch die Verknüpfung mit einem Kamera-System. Das ist ebenso für die Vereinzelung chaotisch bereitgestellter Objekte wichtig, also die Koordination von visueller Wahrnehmung und Bewegungsapparat. Auch hier gibt es noch viel Entwicklungspotenzial. Sie sehen, die Digitalisierung hat uns ein Tor zu einer neuen Welt geöffnet, die wir entdecken und uns erschließen.

Den Einstieg in ML haben Sie bereits vollzogen, sagten Sie – können Sie uns ein konkretes Beispiel nennen?

Wir haben bei Siemens in Amberg Greifer an einem Roboter, der Kartons handhabt. Der Kunde hatte aber immer wieder Probleme: Das System blieb stehen, weil das Vakuum nicht mehr richtig aufgebaut werden konnte. Ursache war Verschmutzung durch Fasern der Kartons. Dort haben wir kürzlich eine Machine-Learning-Lösung installiert. Unsere Greifer kommunizieren nun über unsere Sicon-Software und Siemens-Edge mit Siemens-Mindsphere, dort werden die Zustandsdaten der gesamten Anlage gesammelt. Die eigentlichen Rohdaten verarbeiten wir bereits in unserer Software, die von unserer Tochterfirma GPS entwickelt wurde. Die filtert aus den Rohdaten die Zustandsdaten und meldet die nach Mindsphere. Dort kommt dann in Echtzeit vom Greifer die Nachricht an: »Es geht mir gut« oder »Ich benötige in Kürze eine Wartung«. Diese Form der Greiferkommunikation ist ein echtes Novum.

Infobox

Wie sich bei Schmalz …

… die Entwicklungsprozesse verändern, wie der Anwender bei der Konfiguration genau vorgeht, welches weitere Potenzial die Digitalisierung noch bietet und wo die Herausforderungen dabei liegen – das und mehr lesen Sie im kompletten Interview mit Dr. Kurt Schmalz online auf:

Damit haben wir das Problem komplett gelöst. Man sieht heute rechtzeitig, wann eine Wartung notwendig ist, und kann sie dann in einer Schichtpause vornehmen. So haben wir für eine ganz deutliche Prozessstabilisierung gesorgt.

Von den Greifern zu einem anderen Thema: 2017 haben Sie Redox-Flow-Energiespeicher als neues Geschäftsfeld vorgestellt. Wie entwickelt sich das?

Die Redox-Flow-Technik erlebt gerade einen sehr großen Zuspruch, das haben wir auf der Intersolar in München im Sommer erlebt. Denn diese Batterien bieten im Vergleich zu anderen Systemen entscheidende Vorteile: Sie erreichen einen hohen Wirkungsgrad, außerdem sind sie beispielsweise im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus deutlich langlebiger. Diese Vorteile erkennt der Markt nun.

Und wir entwickeln unsere Stack-Technologie weiter. Wir sind dabei, die Herstellkosten und damit den Preis für den Verbraucher zu reduzieren. Das erreichen wir durch Effizienzgewinne, aber auch durch neue Produktionsanlagen, die gerade aufgebaut werden. Wir sehen da also, bedingt natürlich auch durch die Energiewende- und Klimadebatte, sehr gute Chancen für eine hervorragende Entwicklung dieses neuen Geschäftsbereichs. T

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 5 bis 36