Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 09/2017, 15.09.2017

Portalroboter eröffnet neue Wege im Holzbau

48 624 Holzelemente formen das 2308 m2 grosse Dach des neuen Arch_Tec_Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich. Die gewölbte Dachstruktur für diese architektonische Herausforderung lieferte die Erne AG Holzbau. Um das Dach mit hoher Massgenauigkeit herzustellen, setzte das Schweizer Unternehmen einen Portalroboter von Güdel samt Vakuumtechnik von Schmalz ein.

Der Holzspezialist zeigt damit, wie sich moderne Fertigungstechniken erfolgreich in diesem Bereich einsetzen lassen. «Ohne den Roboter hätten wir dieses Projekt nicht so zügig umsetzen können», sagt Thomas Wehrle, Mitglied der Geschäftsleitung bei Erne. Die Erne AG Holzbau hat sich seit 1965 mit dem innovativen Gebäudebau aus vorfabrizierten Elementen etabliert und ist Teil der seit 111 Jahren bestehenden Erne Gruppe.

Ein wichtiges Unternehmensziel ist es, die Nutzung von sogenannten Raumzellen in Holzbauweise voranzutreiben. Solche modularen Elemente lassen bei Bedarf Gebäude ohne grossen Aufwand wachsen. Ist etwa eine Schule nach fünf Jahren zu klein, kann Erne in kurzer Zeit weitere Klassenzimmer im Systembau zur Verfügung zu stellen.

Für die Produktion von Böden und Decken setzt der Holzverarbeiter schon seit einigen Jahren eine automatisierte Anlage ein. Hinzu kam der Wunsch, auch die Wandproduktion zu automatisieren. «Als wir die Anfrage der ETH Zürich erhielten, die geschwungenen Deckenelemente aus Kanthölzern zu fertigen, war schnell klar, dass eine solche Anlage nicht nur Wände, sondern auch Sonderkonstruktionen produzieren muss», schildert Thomas Wehrle (siehe Artikel Seite 88). Für das geschwungene, frei geformte Dach waren 168 bis zu 15 m lange Fachwerkträger herzustellen. Dazu nahmen die Verantwortlichen Kontakt mit verschiedenen Maschinenbauern auf. Kopfzerbrechen bereiteten die veranschlagten hohen Kosten. Eine Standardanlage kam wegen den anspruchsvollen Anforderungen nicht in Frage. Der Kontakt zur Güdel AG kam auf Empfehlung der ETH Professur für digitale Fabrikation zustande. Der Automatisierungsspezialist mit Sitz in Langenthal liefert abgestimmte und parametrisierte Handling- und Produktionseinheiten, die sich leicht in Prozesse integrieren lassen. Die Partner waren sich schnell einig: Die vorgeschlagene Portalanlage deckt einen grossen Arbeitsbereich ab und erfüllt die erforderlichen Freiheitsgrade; für Handlingaufgaben kommen Vakuumgreifer der Schmalz GmbH zum Einsatz.

Nur wenige Monate nach dem Bestellen der Anlage baute Erne die ersten Träger. Die Kooperation mit Güdel und Schmalz verlief sehr konstruktiv. «Güdel hat das Projekt zügig umgesetzt, und der Vakuumgreifer von Schmalz wurde prozesssicher integriert», erklärt Wehrle. Beide Partner zeichneten sich durch ihre lösungsorientierte Herangehensweise aus. Auch mit der Leistung der Mitarbeiter in der Projektphase und im Aftersales ist Wehrle sehr zufrieden: «Wir haben uns für Güdel wegen der hohen Kompetenz in Maschinenbau und Automatisierung entschieden.»

Schmalz war zwar von Güdel ins Gespräch gebracht worden, aber Wehrle kannte das Unternehmen bereits: «Ich kenne Schmalz aus der Vakuumtechnik und weiss um das Know-how. Das hat von Anfang an für Vertrauen gesorgt.» Gemeinsam führten die Projektpartner vor Ort Tests an Materialien wie Grobspanplatten (OSB), Gipsfasern und mitteldichten Faserplatten (MDF) durch. Dabei lernten die Projektbeteiligten noch dazu: «Unsere MDF und Gipsfaserplatten sind stark durchlässig und erfordern eine spezielle Greiferlösung. Das hat mich überrascht», schildert Wehrle.

Mit Hilfe des schliesslich installierten Linearportals, mit einer Länge von 53 m und einer Breite von 12,40 m lassen sich Wände, Decken, Fassaden oder konstruktive Bauteile herstellen. Das Portal holt sich je nach Bedarf verschiedene Aufsätze, die sägen, fräsen, schrauben oder nageln. Darüber hinaus führt der Roboter Kantholz zum Beschnitt an der Kreissäge zu. Die Anlage verarbeitet bis zu 48 m lange, 5,60 m breite und 1,40 m hohe Werkstücke. Den Transport der gros-sen Holzplatten übernimmt eine an der Portalanlage befestigte Saugspinne von Schmalz. Das System nimmt die Platten vom Stapel auf und führt sie präzise der Bearbeitungsstation zu.

Die Spinnen sind hochflexibel. Schmalz konfiguriert seine Lösungen aus mehr als 3500 Bausteinen – individuell zugeschnitten auf die jeweiligen Kundenanforderungen. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstückbeschaffenheit empfahlen die Systemberater von Schmalz bei diesem Projekt den Einsatz von acht Saugplatten. Insbesondere das Abstapeln der verschiedenen Materialien vom Stapellager wurde über verschiedene Techniken mit nur einem Greifer zuverlässig gelöst.

Mit der Gesamtleistung der Portalanlage ist Erne sehr zufrieden: «Die Technologie macht uns kreativer und flexibler», hält Wehrle fest. Mit dieser automatisierten Fertigung hat das Unternehmen die Positionierung am Markt gestärkt. Der Portalroboter schneidet schnell und präzise, kantet sauber ab und transportiert die unterschiedlich grossen Holzelemente zuverlässig.

Den Automatisierungsprozess will Erne auch in Zukunft vorantreiben. Entwicklungspotenzial sieht das Unternehmen insbesondere in der weiteren Digitalisierung. Holz als lebendiges Material ist nicht immer in gleicher Güte einzukaufen. «Beim Verbauen haben wir zum Teil die Herausforderung, dass minimale Ungleichheiten zu Abweichungen führen können. Der Roboter erkennt das noch nicht zuverlässig», schildert Wehrle. Das System müsse noch lernen, solche Abweichungen zu registrieren und diese auszugleichen. Nach einer geeigneten Lösung werde bereits gesucht. Um entsprechende Unterstützung macht sich Wehrle keine Sorgen. «Die Firmen Güdel und Schmalz haben ganze Arbeit geleistet und sind für mich eine Empfehlung.» (msc)

Erne AG Holzbau
5080 Laufenburg, Tel. 062 869 81 81
info@erne.net

Güdel Group AG
4900 Langenthal, Tel. 62 916 91 91
info@ch.gudel.com
Motek Halle 7 Stand 7319

Schmalz GmbH
8309 Nürensdorf, Tel. 044 888 75 25
schmalz@schmalz.ch
Motek Halle 3 Stand 3101



Das Güdel-Portal mit 53 m Länge bei 12,4 m Breite wird kombiniert mit einem 7-Achsroboter; die Anlage verarbeitet bis zu 48 m lange, 5,60 m breite und 1,40 m hohe Wände-, Decken- und Fassadenelemente. (Bilder: Schmalz)


Die Vakuumsaugspinne von Schmalz nimmt mit acht Saugern Platten unterschiedlicher Beschaffenheit auf und transportiert sie prozesssicher.