Plasma-Brenntechnik ersetzt bis zu sieben Maschinen

Der Roboter als Schweizer Taschenmesser

Als erster Betrieb in Europa setzt seit Ende 2010 der baden-württembergische Stahlbauer IBB Bönnigheim einen Plasma-Brennroboter für unterschiedliche Aufgaben ein. Je nach Komplexität der Werkstücke werden dadurch Zeiteinsparungen von 20 Prozent bis mehr als 50 Prozent erreicht. Ein Roboterarm in Schlangenoptik, der sich über dem Werkstück windet, um aus jeder Position und aus jedem Winkel arbeiten zu können, ist das Markenzeichen der Anlage mit dem bezeichnenden Namen ¿PythonX¿. Als Klaus Stamm, Geschäftsführer von IBB von der Neuentwicklung hörte, fuhr er selbst zum Hersteller nach Kanada, um sich ein Bild von deren Leistung zu machen. "Wir haben uns auch auf dem europäischen Markt nach etwas Vergleichbarem umgesehen, da ja die Hauptkomponenten, Plasmaquelle und Roboter, aus Europa kommen", berichtet Stamm. "Allerdings hatte keine der anderen Anlagen eine derart ausgereifte Software, weshalb auch keine eine solche Schnittpräzision erreichte."

Roboter erstellt Schnittsequenz automatisch

Das 30.000 Grad C heiße Plasma erreicht eine Schnittpräzision ähnlich einem Laser. Ein Druckluftgebläse entfernt die entstehende Schlacke sofort. (Fotos: Industriebau Bönnigheim)

So kann der Brennroboter Löcher mit dem halben Durchmesser der Materialstärke herstellen. Um diese hohe Bearbeitungsqualität zu erreichen, ist die Software so ausgelegt, dass DSTV- und DXF-Daten aus fast allen herkömmlichen CAD-Programmen direkt ins System des Roboters übertragen werden können. Dieses identifiziert in der Vorlage alle Besonderheiten und Abmessungen und generiert automatisch die notwendige Schnittsequenz für das gesamte Werkstück. Entscheidend ist jedoch die exakte Steuerung des Brenners durch die Software, um präzise Schnitte in allen Dimensionen zu gewährleisten. Ist das Rohteil in die Anlage geladen, prüft der Roboter dessen genaue Lage und seine tatsächlichen Dimensionen, bevor der Schneidevorgang beginnt. Durch dieses Abtasten können nicht nur Walztoleranzen im Material kompensiert werden, das Gerät setzt so auch nach Unterbrechungen im Brennprozess sofort wieder an der zuletzt bearbeiteten Position an. Die Anlage selbst besteht aus Plasmaquelle, Roboterarm und Plasmabrenner. Durch seine 6-Achs-Konstruktion kann der Arm jede gewünschte Stellung zum Werkstück einnehmen. Gleichzeitig ist das flexible Gerät so robust ausgelegt, dass es auch rund um die Uhr im Einsatz sein kann. Hat der Arm die richtige Position, erzeugt der Brenner einen Lichtbogen, wodurch 30.000 Grad Celsius heißes Plasma gebildet wird, das mühelos mit einer Laser-ähnlichen Präzision durch den Stahl schneidet. Eine Druckluftzuleitung bläst die dabei entstehende Schlacke direkt aus. Bearbeitet werden die Werkstücke in einem Arbeitsbereich von circa ein Quadratmeter Fläche. Eine speziell kalibrierte Messrollenmechanik, die eine maximale Abweichung von en Millimeter über die gesamte Länge des Werkstücks garantiert, bewegt das Bauteil nach Anweisung der Software durch diesen Bereich.

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Flexibel ohne Werkzeugwechsel

Sowohl I-Träger, Winkel, Rechteck- und Quadratrohre als auch Flachmaterial lassen sich mit dem Brennroboter bearbeiten, wobei das Material standardmäßig 32 mm dick beziehungsweise mit einem Upgrade sogar 51 Millimter dick sein darf. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Längsschnitten, etwa zur Herstellung von T-Trägern, über Gehrungsschnitte und Ausklinkungen bis zu Rundlöchern, Schlitzen und Schweißnahtvorbereitung. Auch alle Arten von Markierungen ¿ Text, Zahlen oder Konstruktionszeichen ¿ können eingebrannt werden. ¿Damit ist es zum ersten Mal möglich, alle Produktionsaufgaben ohne mechanische Komponenten wie Bohr-, Stanz- oder Markiereinheit mit nur einer Maschine zu erledigen¿, erklärt IBB-Geschäftsführer Stamm seine Entscheidung für die Anlage. Das Unternehmen legt schon lange Wert auf fortschrittliche Technologien: So wurde unter anderem 1993 einer der ersten Ausklinkroboter Deutschlands in Bönnigheim installiert, der anders als damalige Säge-Bohr-Systeme bereits Ausklinken und Ablängen in einem Arbeitsgang zusammenfasste. Der neue Brennroboter kann jetzt sogar die Aufgaben von bis zu sieben Einzelanlagen übernehmen: Bohrmaschine, Winkelbearbeitungsanlage, Bandsäge, Markiersystem, Platten-/ Flachmaterialbearbeitungslinie und Ausklink-Maschine. "Besonders von Vorteil für uns ist, dass alles auf einer Anlage gemacht wird. Dadurch reduzieren sich die Transportzeiten enorm oder entfallen ganz¿, so Stamm. Musterversuche anhand der bisherigen und der geplanten Produktionsabläufe hätten Zeiteinsparungen von 50 Prozent und mehr ergeben. ¿Je nach Komplexität des Werkstücks wird die Bearbeitungsdauer um mindestens 20 bis 25 Prozent verkürzt." Notwendige Verlagerungen des Bauteils übernimmt der Roboter automatisch. Bei Rechteckrohren wird beispielsweise nach der dreiseitigen Bearbeitung das Werkstück gedreht und für die weiteren Arbeitsschritte von oben oder von den Seiten wieder exakt ausgerichtet. Dadurch wird zudem vermieden, dass herabtropfende Schlackereste den Brennerkopf beschädigen. Zwei ältere Maschinen, eine Säge-Bohr-Straße und eine Brenn-Bohranlage konnten bei IBB durch den neuen Roboter ausgemustert werden. Spezielle Umbauten der Werkshalle waren nicht nötig. Auch das Einlernen sei dank der benutzerfreundlichen Software und der ausführlichen Handbücher sehr schnell gegangen, berichtet Stamm. Nach einem zweimonatigen Testbetrieb ist der Plasma-Brennroboter inzwischen vollständig in den Fertigungsablauf integriert. bw

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