Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 04/2018, 12.04.2018

Roboter eroberen weiteres Terrain

Wie wichtig mittlerweile der Roboter und damit die Automatisierung generell für die Rohrbearbeitung ist, zeigt ein Blick auf die diesjährige Messe «Tube», die zusammen mit der «Wire» vom 16. bis 20. April in Düsseldorf stattfindet. Und: Neben reinen Schweiss- oder Biegetätigkeiten finden Roboter zunehmen ihren Platz in der digitalen Transformation.

Roboter sind im Allgemeinen weit verbreitet in der Schweisstechnik. Allerdings kaum, wenn es um das WIG-Schweissen geht. Angewendet wird das WIG (Wolfram-Inertgasschweissen) «so gut wie überhaupt nicht in Verbindung mit Engspaltschweissen und Rohr-in-Boden-Schweissen», weiss Polysoude-CEO Hans-Peter Mariner. Der Grund hierfür sind gesetzliche Auflagen. Dazu gehört beispielsweise eine abgeschirmte Zone, ohne Zugang für den Bediener – im Gegensatz zu herkömmlichen Automatisierungslösungen. Polysoude aber ermöglicht den Einsatz von Robotern beim WIG-Schweissen.

Für den Marktführer im Bereich des Orbital- und automatisierten Schweissens bildet der Roboter eine Ergänzung zu herkömmlichen Automatisierungslösungen. Er ermöglicht die Führung des Brenners für das WIG an Rohren selbst unter beengten Platzverhältnissen. Und er gewährleistet «eine qualitativ hochwertige Naht dank seiner Präzision und Reproduzierbarkeit der Bewegungsabläufe bei komplexen Geometrien», sagt Hans-Peter Mariner.

Das wesentliche Entscheidungskriterium für einen bestimmten Robotertyp ist seine Präzision, die beim WIG-Schweissen selbst unter Volllast im Bereich von 0,5 mm liegen kann. Ausserdem «gilt der Anspruch auf einfache Programmierung und Verfügbarkeit von Sensorik, insbesondere intelligente Nachverfolgung», ergänzt der CEO von Polysoude.

Zu einer gewissen Berühmtheit gelangte das WIG-Schweissen mit Robotern bei «Iter» (International Thermonuclear Experimental Reactor), einem der weltweit ambitioniertesten Projekte. Das 15-Mrd.-Euro-Vorhaben, das seit 2007 beim französischen Kernforschungszentrum Cadarache gebaut wird, soll beweisen, dass die Kernfusion als Energiequelle ohne CO2-Emissionen in grossem Umfang zur Stromerzeugung dienen kann.

Polysoude lieferte eine Anlage zum Roboterschweissen an die italienische Firma Simic für deren Konstruktion von für Iter bestimmte Radialplatten aus rostfreiem Stahl mit einer Wandstärke von 100 mm. Das Zusammenfügen der Bauteile erweist sich als aussergewöhnliche Herausforderung: Es wird vor Ort in Südfrankreich umgesetzt, bedingt durch die hohe Anforderung an Präzision beim Verbund und eine Null-Fehler-Qualität.

Das WIG-Heissdraht-Engspaltschweissverfahren erwies sich als die beste Wahl, um Teile mit diesen sehr grossen Wandstärken zusammenzufügen. Die Werkzeugträger für Engspaltbrenner, wie eben Roboter und Schweissfahrwerke, sind jeweils an die Grösse und Geometrie der zu schweis-senden Verbindung angepasst. Angewendet werden kann die WIG-Engspaltschweisstechnologie übrigens bei Werkstücken von bis zu 400 mm Wandstärke.

Auch der Roboterhersteller Kuka sieht seit einigen Jahren einen stetig wachsenden Markt für den Roboter in der Rohrbearbeitung. Bisher standen vor allem Bearbeitungsprozesse mit relativ niedrigen Genauigkeitsansprüchen im Fokus. Hier kam entweder über das Prozesswerkzeug ein genauigkeitsausgleichendes Element – Polierscheibe, Schleifkopf, auslenkbare Entgratspindel – in die Prozesskette, oder die Bearbeitungsgenauigkeiten waren mehr oder weniger irrelevant. «Diese Bearbeitungsprozesse werden heute noch oftmals von Menschen ausgeführt, aber infolge zunehmenden Kostendrucks, gleichmässiger Qualitätsanforderungen oder mangels personeller Ressourcen zunehmend maschinell und automatisiert umgesetzt», prognostiziert Alexander Bay, Marktsegmentmanager CNC/Machining bei Kuka Roboter.

Auch der zunehmend attraktivere Markt der Kunststoffrohre ist Kuka wichtig. So lieferte das Unternehmen nicht nur den Kuka «120 R2700 extra HA»-Roboter, sondern auch die Lineareinheit «KL 1500-3 T», zwei Kuka-Servomotoren «MG 360» für die externe Drehachse sowie die Steuerung Kuka-CNC an die vom Sondermaschinenbauer Eugen Riexinger GmbH entwickelte vollständig integrierte Automatisierungslösung zur Herstellung von Rohren für den Weholite-Lizenznehmer Asset International Ltd. im südwalisischen Newport. Die Automatisierungslösung ermöglicht das präzise Fräsen riesiger Rohre mit einem Durchmesser bis zu 3,5 m.

Zum Einsatz kommen diese überdimensionalen Rohre unter anderem in der Schwerkraftkanalisation, bei der Entwässerung, in unterirdischen Kanälen, Rückhaltebeckensystemen oder Niederdruckanwendungen. Dank der Barrierefreiheit der Anlage kann der Roboter auf der Lineareinheit direkt an das zu bearbeitende Kunststoffrohr heranfahren und dann das Bauteil flexibel nach Bedarf bearbeiten. «Die Lösung hat dafür gesorgt, dass wir die Produktivität signifikant steigern konnten», freut sich Graham Bennett, Operation Manager bei Asset International. Bei kürzeren Fertigungszeiten habe man die Kapazitäten um mehr als 50 Prozent erhöht. Der Roboter ist auch ein wichtiger Baustein bei Bearbeitungszentren der Transfluid Maschinenbau GmbH, die bei der Fertigung von Klimaleitungen eingesetzt werden. Neben dem Kamerakontrollsystem verfügt die Bearbeitungsanlage über ein Magazin, ein 4-Achshandlingssystem, zwei Kombinationsmaschinen zur Rohrumformung, eine Biegemaschine, eine Anfaseinheit, einen Nadeldrucker und zwei Roboter. Eine Seite des Rohres wird vor dem Biegevorgang immer mit einer Rohrumformmaschine in Kombination bearbeitet, während die zweite Seite nach dem Biegevorgang spanlos nachbeschnitten und danach ebenfalls umgeformt wird.

Falls erforderlich, hält der Roboter das bearbeitete Rohr anschliessend in eine Entgratvorrichtung. «Beide Enden können mithilfe der Kamera optisch kontrolliert werden», erläutert Stefanie Flaeper, Geschäftsführerin bei Transfluid. «Alternativ hält der Roboter das Rohr in eine Beschriftungseinheit, in der es dann an allen Positionen markiert werden kann – und zwar ganz ohne Spannvorrichtung.»

Roboter haben sich bei der Rohrbearbeitung bewährt. Sie «sorgen für kontrolliertes Handling», betont Flaeper. Ein Roboter sei optimal für die Fertigung von gebogenen Bauteilen geeignet. «Dagegen haben sie eher eine geringe Bedeutung beim Handling langer und gerader Rohre. Hier sind Linearsysteme schneller.» Vor allem in der Verarbeitung sind Roboter weit verbreitet, «weil hier komplexe Handlingaufgaben oder relativ schwere Bauteile manipuliert werden müssen.»

Roboter fügen sich zunehmend auch als Bestandteil in die digitale Transformation ein. Sie werden in der Lage sein, Produktionsdaten zu sammeln und diese mit den IT-Systemen auszutauschen, sieht Kuka-Manager Bay voraus: «Produktionsabläufe werden dadurch noch effizienter, und die Systeme können schnell auf individualisierte Kundenwünsche reagieren.» Ein weiterer Trend ist die Vereinfachung der Programmierung und die Onlineverknüpfung der Roboter, um Daten aus externen Systemen, zum Beispiel CAD, übernehmen zu können, ergänzt Transfluid-Geschäftsführerin Stefanie Flaeper. Eine Herausforderung sei es, die Roboter auch für sehr kleine Produktionsgrössen einsetzen zu können, was heute nur bedingt möglich ist.(pi)

Kuka Roboter GmbH
5033 Buchs, Tel. 062 837 43 20
info@kuka-roboter.ch

Polysoude (Schweiz) AG
8108 Dällikon, Tel. 43 243 50 80
contact@polysoude.ch

Tube Halle 6 Stand G03

Transfluid Maschinenbau GmbH
DE-57392 Schmallenberg, Tel. +49 2972 97 15-0
info@transfluid.de

Tube Halle 5 Stand G34



Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden Roboter zukünftig noch flexibler machen und den reinen Schweiss- oder Biegeroboter ablösen. (Bild: Kuka)


Die Präzision des WIG-Schweissroboters liegt selbst unter Volllast bei 0,5 mm. (Bild: Polysoude)

Fact Sheet

«Wire» und «Tube»

Was: Wire: Internationale Fachmesse Draht und Kabel

Tube: Weltleitmesse der Rohr- und rohrverarbeitenden Industrie

Wann: 16. bis 20. April 2018, Montag bis Donnerstag 9:00 bis 18:00 Uhr, Freitag bis 16:30 Uhr

Wo: DE-Düsseldorf

Tickets:Tageskarte Euro 40 (online); Dauerkarte Euro 80 (online)

Weitere Informationen unter wire.de, tube.de