Kollaborative Robotik für flexibles Schweißen

TALENTED: Kollaboratives Schweißen – Mensch und Roboter arbeiten Hand in Hand

Forschungsprojekt

Motivation und Problemstellung

Die MIT Moderne IndustrieTechnik GmbH entwickelt kundenspezifische Systemarmaturen, Montage- und Schweißbaugruppen sowie Sonderarmaturen. Die Einführung von Automatisierungslösungen war für das Unternehmen aufgrund geringer Stückzahlen bisher nicht attraktiv, da diese oftmals hohe Investitionen voraussetzen. Was fehlt, sind effiziente Lösungen, die auch bei Losgröße 1 wirtschaftlich einsetzbar sind. Wie Industrie 4.0 in Form von flexiblen Automatisierungsmaßnahmen und kollaborativen Robotern (Cobots) auch Einzug in den Mittelstand halten kann, beweisen das Fraunhofer IEM und MIT in dem gemeinsamen Forschungsprojekt TALENTED. 

Projektziele und Lösungsansatz

Im Rahmen von TALENTED entwickeln die Projektpartner eine kollaborative Lösung für einen vormals rein manuellen Schweißprozess. Ziel ist es, die im Sondermaschinenbau häufig manuell ausgeführten Arbeitsschritte in der Fertigung durch intelligente Automatisierungsmaßnahmen effizienter zu gestalten. Hierfür werden für MIT Moderne IndustrieTechnik maßgeschneiderte Sensorlösungen im Werkzeugkopf eines Schweißroboters integriert. Mit Hilfe einer intelligenten Informationsverarbeitung werden die Bilddaten automatisch ausgewertet und zur Nachführung des Werkzeugs beim Schweißvorgang genutzt. Über ein Bedienpanel wählen Mitarbeiter am 3D-Modell des Werkstücks nur noch die zu bearbeitenden Flächen oder Kanten aus und konfigurieren den Schweißvorgang.

Der sonst für jedes Werkstück nötige individuelle Programmieraufwand entfällt. Die Sensoren erfassen die Konturen des Werkstücks, das System erkennt Abweichungen vom Konstruktionsmodell und gleicht diese während der Bearbeitung selbständig aus.
Der Prozess läuft teilautomatisiert ab, Mensch und Roboter arbeiten als Team zusammen. Der kollaborative Roboterarm wird vom Mitarbeiter flexibel und ohne Programmierkenntnisse eingerichtet. Er nimmt ihm schwere körperliche Arbeit ab, überlässt dem Mitarbeiter aber stets die Kontrolle über den Schweißprozess. Auf diese Weise können die Effizienz des Arbeitsgangs deutlich erhöht, die Fehleranfälligkeit sowie die körperlich anstrengende Arbeit reduziert werden.

Projektsteckbrief

Projekttitel

TALENTED - Automatic and flexible self-monitored welding system for small batch sizes

Laufzeit

03/2019 bis 02/2022

Förderung

Canada-Germany 2+2 Programm - BMBF (DLR)

Projektvolumen

ca. 2.1 Mio. €

Fördervoumen

ca. 1,3 Mio. €

Kooperationspartner
  • MIT Moderne Industrietechnik GmbH & Co. KG
  • Novarc Technologies Inc.
  • University of British Columbia UBC (Department of Electrical and Computer Engineering der Fakultät für angewandte Wissenschaft)
Projektleiter

Dr.-Ing. Christian Henke

Ziele Ziel ist die Entwicklung eines roboterbasierten kollaborativen Schweißsystems, das automatisch zu verschweißende Nähte lokalisiert und präzise verfolgt. Das Schweißsystem ist ausgelegt auf Produkte mit kleinen und kleinsten Stückzahlen, bei denen überdies hinaus Abweichungen zwischen realem Bauteil und zugehörigen CAD-Daten etwa aufgrund von Materialschwankungen oder Schweißverzug innerhalb des Schweißprozesses auftreten. Angestrebt wird eine Minimierung des Aufwandes, der für die Adaption (Einrichtung, Kalibrierung) des Systems auf die unterschiedlichen Werkstücke nötig ist, wobei die Notwendigkeit von system- oder roboterspezifischer Programmierung komplett entfallen muss. Um neben der Zeiteinsparung bei der Adaption des Schweißsystems die Qualität der resultierenden Schweißnähte zu erhöhen, werden zudem selbstlernende Ansätze und Selbstoptimierung integriert.

Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Strategie der Bundesregierung zur Internationalisierung von Bildung zur Förderung von Forschungsprojekten mit Kanada unter der Beteiligung von Wissenschaft und Wirtschaft (2+2-Projekte) gefördert und vom Projektträger Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreut. Die Projektlaufzeit beträgt drei Jahre (04/2019–03/2022).