Stanz- und Klebeanlage

Wenig Platz, viele Möglichkeiten

Produktionssystem für Pkw-Stoßfänger stanzt und klebt. Indat stellt ein robotergestütztes Produktionssystem zum Stanzen der Löcher in Kunststoff-Stoßfänger vor, das zugleich Bauteile oder Halterungen klebt. In diese vollautomatische Maschinenlösung sind zwei Roboter integriert.

Auf der Produktionsanlage lassen sich auf nur 30 Quadratmetern eine unbegrenzte Anzahl an Modellderivaten bearbeiten. (Foto: Indat)

In der Automobilindustrie steigt die Modellvielfalt, die Produktlebenszyklen werden kürzer, die Losgrößen sinken. Heute verlassen eine Vielzahl an Modellen in unterschiedlichen Konfigurationen die Werke. Diese kundenindividuelle Serienproduktion erfordert eine nachhaltige Flexibilisierung der Produktion, um weiterhin schnell und wirtschaftlich fertigen zu können und wettbewerbsfähig zu bleiben. Im Auftrag eines Automobilherstellers hat Indat Robotics eine robotergestützte Produktionsanlage entwickelt und gebaut, die die Fertigung von Pkw-Stoßfängern im Sinne der sich verändernden Anforderungen gestaltet. Die Anlage ermöglicht die Bearbeitung einer unbegrenzten Anzahl an Modellderivaten und kombiniert die Fertigungsschritte Stanzen und Verkleben typspezifischer Bauteile auf minimaler Fläche.

Anhand der Fertigung von Pkw-Stoßfängern beispielsweise lassen sich die Probleme herkömmlicher Prozesse und die künftigen Anforderungen gut darstellen. In die Kunststoff-Stoßfänger müssen nach dem Spritzgießen und Lackieren Öffnungen mit einer Prägung zum Beispiel für die Aufnahme der Sensoren der Einparkhilfe gestanzt und deren Halter von hinten verklebt beziehungsweise verschweißt werden. Heute kommen dazu Einzelmaschinen mit einer Abmessung von rund vier mal zwei Meter zur Anwendung. Da bei diesen Maschinen der Wechsel auf unterschiedliche Werkzeuge und Aufnahmen mit hohen Rüstzeiten verbunden ist, wird üblicherweise für jeden Werkstücktyp eine solche Stanz-/Klebemaschine angeschafft. Da ein typischer, moderner Pkw mindestens drei verschiedene Frontgesichter mit entsprechend drei verschiedenen Stoßfängertypen hat, müssen mindestens auch jeweils drei Maschinen für die Front- sowie für die Heckvarianten beschafft werden. Der Zyklus der Modellpflege im Automotivbereich von neuen Autos beträgt maximal drei Jahre. Die Lieferbarkeit der Stoßfänger beträgt mindestens zehn Jahre nach EOP. Das heißt: Alle drei Jahre müssen entsprechend neue Stanz-/Klebemaschinen neu angeschafft werden; diese Anlagen müssen mehr als zehn Jahre bereitstehen und funktionsfähig sein. Service- und Platzbedarf sind hoch – die anfallenden Kosten erst recht. Im Zuge einer weiteren Individualisierung der Produktion sind hier die Grenzen also schnell erreicht.

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Im Auftrag eines führenden Automobilherstellers hat Indat mit Sitz in Ginsheim-Gustavsburg ein neues Konzept für eine Anlage entwickelt, das den herkömmlichen Produktionsprozess revolutioniert, da sie eine unbegrenzte Anzahl an Stoßfängerderivaten bearbeiten kann und dabei mit nur knapp 30 Quadratmeter Produktionsfläche auskommt. Das robotergestützte Produktionssystem ermöglicht nicht nur das Stanzen der Löcher für zum Beispiel PDC-Sensorik, Waschdüsen oder Reflektoren, sondern im selben Fertigungsschritt auch das Verkleben der entsprechenden Bauteile oder der nötigen Halterungen. Stanzen und Kleben wurden dabei als eine vollautomatische Maschinenlösung mit zwei Robotern konzipiert. Indat hat die komplette Anlage von der Prozessanalyse über die Konstruktion und Softwareentwicklung bis zur Inbetriebnahme als schlüsselfertige Lösung geliefert. Inzwischen sind sechs dieser Systeme beim Hersteller in Betrieb.

Derivatspezifische Warenträger dienen als Aufspannvorrichtung für die Stoßfänger. (Fotos: Indat)

Flexibilität und Redundanz für mindestens zwölf Stoßfängerderivate sowie eine Ausbringungsleistung von 30 Sekunden pro Stoßfänger auf zwei Bearbeitungslinien waren die Anforderungen. Das Umrüsten auf ein neues Derivat darf keinen Einfluss auf die Ausbringungsleistung haben. Außerdem muss die Roboterzelle mit der kleinen Fläche von drei mal zehn Meter auskommen. Bereits 2010 hatte Indat gemeinsam mit dem Zulieferer Magna eine Anlage für das Stanzen von Kunststoff-Stoßfängern entwickelt, nun ließ sich auf dieser Erfahrung aufbauen und das Konzept optimieren.

Während der vordere Roboter die Handhabung des Stoßfängers übernimmt, führt der hintere zeitgleich, also taktzeitneutral, den Werkzeugwechsel an der aktuell inaktiven Seite der Doppelstanze durch. Als Aufspannvorrichtung spezifisch für ein Stoßfängerderivat dienen Warenträger, die in einem Regal liegen. Bei Start der Anlage holt der Roboter einen der Warenträger und präsentiert diesen dem Werker. Der legt den Stoßfänger auf und bestückt eine spezielle Aufnahmeschiene, die Teil des Warenträgers ist, mit Sensorhaltern. Anschließend bewegt der Roboter den Warenträger mit der Aufnahmeschiene zur Stanzanlage, übergibt die Aufnahmeschiene an eine vertikale Zuführachse und positioniert den Warenträger mit dem Stoßfänger in der Stanzanlage. Mit hoher Präzision werden die Löcher gestanzt und in gleicher Position die Bauteilhalter für PDC-, SPRA- und andere Sensoren verklebt. Damit ist die geforderte exakte Orientierung der Klebehalter zum Stanzloch im Ein-Zehntel-Millimter-Bereich möglich. Parallel erfolgt der Wechsel des Stanzwerkzeuges im Hintergrund durch den anderen Roboter. Die Stanzseite mit dem neuen Werkzeug wird nach vorn gedreht und der Warenträger für die nächste Stanzung ausgerichtet. Nach diesem Schema werden alle ausstattungsgemäßen Sensorhalter eingebracht. Am Schluss entnimmt der Werker den fertigen Stoßfänger aus dem vom Roboter präsentierten Warenträger. pb

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