Robotik in der Oberflächentechnik – Mit maschineller Intelligenz zur autonomen Produktion

Immer kleiner werdende Losgrößen bei zunehmend individuellen Kundenwünschen und aufwändigen Rüstzeiten: Dieser Herausforderung stand auch das Unternehmen Düspohl aus Schloß Holte-Stukenbrock gegenüber. Die Lösung: Der international agierende Entwickler von Profilummantelungsmaschinen sowie Kaschier- und Peripherieanlagen für die Holz- und Kunststoffindustrie setzte auf die durchgängige Automatisierung der Prozesskette. Ziel war es, Rüstzeiten zu minimieren und die Fertigung kleiner Losgrößen mit individuellen Dekors effizient und flexibel umzusetzen. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM entwickelte Düspohl im Rahmen des 2012 gestarteten Projekts RoboWrap die erste vollautomatisierte Profilummantelungsanlage weltweit. Mittlerweile sind die Maschinen bei namhaften Profilherstellern im Einsatz und die Technologie wird kontinuierlich weiterentwickelt.

Die Automatisierung des Ummantelungsprozesses wurde durch eine große Zahl intelligent programmierter Roboter erreicht. Die Forscher des Fraunhofer IEM entwickelten die Softwarearchitektur, erarbeiteten die Roboteranordnung und spezifizierten die Maschinentopologie. Dabei waren unterschiedliche Fragen zu lösen und Anforderungen zu definieren: Wie können die Roboter mit den notwendigen hohen Kräften und doch nachgiebig arbeiten? Wie finden sie exakt ihre Position wieder? Wie können Winkelfehler beim Anbringen des Dekors vermieden werden? Und wie ist eine reibungslose Konfiguration zu gewährleisten?

Das Projektteam, das für seine Arbeit 2012 mit dem OWL-Innovationspreis ausgezeichnet wurde, entwickelte eine Anlage, die auf Basis künstlicher Intelligenz neue Profile vollautomatisch fertigen kann – ohne eine Rüstzeit von fünf Minuten zu überschreiten. Werden die Positionierungen der Andruckrollen aktuell noch vom Bediener der Maschine programmiert, soll auch dieser Schritt zukünftig automatisiert vonstatten gehen. Aktuell arbeiten Düspohl und das Fraunhofer IEM im Rahmen eines KI-Marktplatz-Verbundprojekts daran, auch den Einrichtungsprozess der Anlage zu automatisieren und eine völlig autonome Produktion beliebiger Profile zu ermöglichen. Hierzu verbindet das Fraunhofer IEM konventionelle Modellbildung mit Maschinellem Lernen und demonstriert, wie intelligente Arbeitssysteme im deutschen Mittelstand zukünftig gestaltet werden können.