Robotermontage

19 Millisekunden für den Qualitätstest

Robotergestützte Montagelinie für Airbagmodule in Großbritannien. Bis vor kurzem lief die Produktion von Airbagmodulen bei TRW am britischen Standort Peterlee noch zu einem großen Teil in Handarbeit. Mit der Investition in eine vollautomatische Montagelinie setzt das Werk Maßstäbe.

Deckenmontierte Sechsachser des Typs TX60 erledigen Qualitätssicherungsaufgaben. Bei der Airbagherstellung in Peterlee. (Foto: Stäubli)

TRW Systems in Peterlee im britischen County Durham zählt zu den Marktführern bei der Herstellung intelligenter Sicherheitssysteme. Das Unternehmen beliefert alle führenden OEM im Automobilsektor und gilt seit vielen Jahren als renommierter Lieferant von Airbagmodulen. Dabei setzt der britische Hersteller bei der Endmontage der Systeme auf eine Kombination aus eigenen und zugekauften Komponenten.

Steigende Nachfrage und der Wunsch nach höherer Fertigungs- tiefe machten Investitionen in eine neue Montagelinie nötig. Für deren Realisierung wandte sich TRW an Stäubli Robotics und seine Systemintegratoren Grohmann und IPTE.

Manuelle Arbeit kann nicht konkurrieren
Bereits nach kurzer Planungsphase und ersten Analysen stand fest: Die anfangs diskutierte manuelle Ausführung der Linie konnte weder in puncto Output noch in Sachen Wirtschaftlichkeit mit einer vollautomatisierten Roboterlösung konkurrieren. Da war die Entscheidung im Hause TRW nur konsequent, die neue Montagelinie mit einer Kombination aus Vier- und Sechsachsrobotern vollständig zu automatisieren, um ein Maximum an Qualität und Wirtschaftlichkeit zu erreichen.

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Ein Stäubli TS60 bei der Airbagmontage: Greifen positionieren und einpassen. (Foto: Stäubli)

Komplett neue Montagelinie
Die neue Produktionslinie besteht aus mehreren hintereinander geschalteten Zellen, die allesamt mit Stäubli-Robotern ausgestattet sind. Im ersten Schritt ist eine Metallbuchse in die Platine einzusetzen. Diesen Vorgang übernehmen zwei Stäubli Scara des Typs TS60: Während der erste Roboter den Metalleinsatz greift und exakt positioniert, passt der zweite Roboter die Buchse fest, aber mit der gebotenen Vorsicht, in das Board ein. In jede Platine sind bis zu 48 Sensoren zu integrieren.

Anschließend gelangen die Platinen in die angrenzende Zelle, wo die Elektrokontakte von einer Vorschubrolle getrennt und in das Board eingesetzt werden. Nach diesem Arbeitsschritt folgt die Qualitätsprüfung an einer Bildverarbeitungsstation. Die Handhabung der Bauteile ist Aufgabe eines weiteren Stäubli TS60. Die Positionierung der Elektrokontakte ist äußerst kritisch und muss in einem Bereich von plus/minus 0,1 Millimeter sein, um einen korrekten Betrieb des Moduls zu gewährleisten.

Nach dem Durchlaufen einer Vorwärmstation gelangen die Module zu einer weiteren Zelle, an der das Umspritzen auf dem Programm steht. Hier arbeiten zwei große Stäubli-Sechsachser. TRW hat sich aus gutem Grund für die beiden RX160 entschieden: Die Roboter weisen eine außergewöhnliche Reichweite und hervorragende Dynamik auf. Die Komponenten sind in Achter-Trays angeordnet. Der erste Prozessschritt besteht im Auftragen eines thermoplastisches Elastomers gefolgt von einer zweiten Schicht aus glasfaserverstärktem Nylon.

In der Montagelinie kommen durchgängig Roboter von Stäubli zum Einsatz.

Die beiden RX160 übernehmen die komplette Handhabung der Komponenten in der Zelle inklusive deren exakter Positionierung. Die Zykluszeit dafür beträgt gerade einmal 30 Sekunden.

Reduzierte Fehlerrate
Nach dieser Prozedur übergeben die Roboter die Module an die abschließende Qualitätssicherungsstation. Hier wird die korrekte Auslösung im Falle eines Unfalls getestet.

Die Reaktionszeit für das Airbagsignal darf maximal 19 Millisekunden betragen, soll der Test als bestanden gelten. Die Fehlerrate bei diesen Prüfungen konnte durch die neue Montagelinie drastisch gesenkt werden und liegt heute bei unter 0,1 Prozent – eine bemerkenswerte Verbesserung zu den manuellen Systemen mit einem höheren Anteil an Zukaufkomponenten. An der letzten Station der Linie stehen Beschriftung und Etikettierung an, um eine hundertprozentige Rückverfolgbarkeit zu garantieren.

Mit ihrer ersten Investition in eine robotergestütze Montagelinie konnte TRW Peterlee anfängliche Bedenken bezüglich Bedienung und Schulungsaufwand zerstreuen. Die Befürchtungen stellten sich schnell als unbegründet heraus. Die Bediener konnten die Vorteile der neuen Anlage mit den Stäubli Robotern in kürzester Zeit und in vollem Umfang nutzen. Die Produktionslinie lief bereits in den ersten sieben Monaten 24 Stunden pro Tag an sechs Tagen in der Woche. Nennenswerte Probleme traten dabei zu keinem Zeitpunkt auf.

Roboter sorgen für Flexibilität
Aufgrund der Flexibilität der neuen Linie lässt sich eine Vielzahl unterschiedlicher Airbagmodule montieren. Derzeit laufen zwölf Varianten über die Anlage. Im Vergleich zum manuellen System kommt die Anlage mit einer um zwölf Arbeitskräfte reduzierten Bedienmannschaft aus. Zudem ist die vollautomatisierte Lösung optimal für eine schlanke just in time-Produktion prädestiniert.

Eine zweite Linie wird kommen
Besonders beeindruckt zeigte sich TRW von der Performance der Anlage, allem voran von den Stäubli Robotern und der kurzen Amortisationszeit von unter einem Jahr.

In Peterlee planen die Verantwortlichen bereits eine zweite Anlage nach dem Muster der ersten und mit dem gleichen Automatisierungsgrad.

Das Werk in Peterlee rangiert jetzt im Konzern als Benchmark und bildet den Mittelpunkt der europäischen Produktion. bw

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