So werden Fertigungsschritte flexibel verknüpft

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Roboterbasiert, modular und flexibel: Das Modular Transport System der Zimmer Group wurde mit dem German Innovation Award 2019 ausgezeichnet.

Der German Innovation Award zeichnet branchenübergreifend Produkte und Lösungen aus, die sich vor allem durch Nutzerzentrierung und einen Mehrwert gegenüber bisherigen Lösungen unterscheiden.

Das Transport System, kurz MTS, der Zimmer Group ist Teil einer roboterbasierten, hochflexiblen und modularen Fertigungszelle. Der Werkstücktransport erfolgt dabei innerhalb der Zelle. Das System verknüpft dabei die Be- und Entladestationen mit den Bearbeitungs- und Messstationen. Mit an Bord: Individuell gesteuerte Shuttles, die je nach Anforderung als Master oder Slave eingesetzt werden und dabei entweder einzeln oder im Verbund agieren. Eine starre Kopplung des Transports, etwa über ein durchgehendes Transportband, wird dadurch überflüssig.

Das Transportsystem ist so konzipiert, dass die Shuttles bei Bedarf im Betrieb einzeln ausgeschleust und ausgetauscht werden können. Alle anderen Anlagenkomponenten sind so ausgelegt, dass im Servicefall oder bei Wartungsarbeiten keine unnötigen Demontagen erforderlich sind.

Laststromspitzen und Energieverbrauch senken

Die Transporteinheiten, die je nach Anforderung des MES-Systems als Master oder als Slave eingesetzt werden, agieren entweder einzeln oder im Verbund. Foto: Zimmer Group

Eine weitere Neuheit des MTS: Die integrierte 48 V Akku-Zwischenkreispufferung. Laut Unternehmensangaben reduziert diese in Kombination mit der Rekuperationsfunktion der Transporteinheiten die Laststromspitzen um circa 85 % und somit den Energieverbrauch der Anlage um mehr als 8 %. So kann die Zelle direkt an ein MES-System angebunden werden. Mittels Barcode können auch die einzelnen Werkstücke eindeutig identifiziert werden.

Das System ist darüber hinaus nahezu beliebig skalierbar und für variable Werkstücke in Losgröße 1 ausgelegt. Der Ausbau der Zellen reicht von wenigen Metern mit ein oder zwei Bearbeitungsstationen bis zu 100 Metern mit mehr als 30 Bearbeitungsstationen. Durch die Modularität kann jedes Modul einzeln vorab getestet werden. So können die Hochlaufzeiten im Vergleich zu klassischen Bearbeitungsmaschinen deutlich reduziert werden.

Digitaler Zwilling an Bord

Für jedes Module existiert darüber hinaus ein digitaler Zwilling: Die Software ist somit bereits für jedes Modul vorhanden und an einem Hils-System („Hardware in the Loop- System“) getestet. Wird eine neue Kombination von Modulen benötigt, kann bereits vor der Disposition ein digitaler Zwilling der gesamten Zelle erzeugt, der Materialfluss  getestet und die Leistungsfähigkeit der Anlage in Echtzeit überprüft werden.

Das zentrale Bearbeitungsmodul besteht aus zwei Industrierobotern, die jeweils mit einer Multibearbeitungseinheit ausgerüstet sind. Die beiden kooperierenden Roboter arbeiten in einem räumlich begrenzten Bereich. Hier wird das Werkstück innerhalb eines sonst fließenden Prozesses kurzzeitig angehalten. Durch den begrenzten Bearbeitungsraum können auch die Bearbeitungstoleranzen minimiert werden. Eine weitere große Herausforderung ist es, mit handelsüblichen Robotern eine auf +/- 0,1 mm genaue Fertigung zu ermöglichen. Dazu hat das Unternehmen eine sensorische Inline-Korrektur-Funktion entwickelt, welche die geforderte Präzision permanent überwacht und gegebenenfalls automatisch nachkorrigiert.

db

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