17 feb. 1999
3 minuten
Van sportschoenen tot auto-interieurs, klanten willen steeds meer individueel ontworpen producten. Het economisch en concurrerend vervaardigen van industriële en consumptiegoederen met een hoge mate van maatwerk en kwaliteit in overeenkomstig kleinere hoeveelheden, vereist geschikte fabricageprocessen. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) werken samen met industriële partners om een nieuw type productieplanningssysteem te ontwikkelen dat de hoge productiviteit en nauwkeurigheid van speciale machines combineert met de flexibiliteit en veelzijdigheid van industriële robots – en dat eenvoudig te bedienen is.
Bedrijven die inspelen op de toenemende vraag naar een grotere variëteit van hun producten, hebben een concurrentievoordeel, maar hun prijzen moeten vaak concurreren met die van producten uit efficiënte, geautomatiseerde en rigide productie. Je moet dan kiezen tussen starre productielijnen met een hoge productiviteit of flexibele productie met een laag rendement. Het doel van het waardestroom kinematica-onderzoeksproject is om dit conflict te doorbreken en een hoge flexibiliteit te combineren met een hoge productiviteit.
Dit is nog nieuw. "Geschikte productiesystemen, die worden gekenmerkt door een hoge mate van flexibiliteit en een hoge mate van automatisering, bestaan nog niet of zijn rudimentair. Onze aanpak dicht deze kloof ", zegt Edgar Mühlbeier van het wbk Instituut voor Productietechnologie aan het KIT.
"De kinematica van de waardestroom kan een revolutie teweegbrengen in het huidige productielandschap", zegt Jürgen Fleischer, hoofd van de wbk en initiatiefnemer van de nieuwe productieaanpak. "Je kunt grote hallen overbodig maken en lange toeleveringsketens of productie-uitval door leveringsknelpunten voorkomen. De huidige crisis als gevolg van de pandemie heeft aangetoond hoe snel de productielijnen kunnen stilvallen als voorraden voor productie uit het buitenland niet op tijd beschikbaar zijn. Als onze flexibele systemen in gebruik waren, konden regionale bedrijven de ontbrekende onderdelen vervaardigen. Het verminderen van transportroutes zou ook het milieu en hulpbronnen sparen."
Het systeem is opgebouwd uit meerdere uniforme en vrij configureerbare individuele units (kinematica). Ze voeren de gebruikelijke handlingtaken in de robotica uit en kunnen verschillende productiegereedschappen koppelen voor verschillende processen, zoals assemblage, additive manufacturing, snij- en verbindingsprocessen, evenals bewerkingstaken en kwaliteitsborging. En dit volledig automatisch en binnen een multi- gelaagde productiestroom. "Door deze structuur kan het productiesysteem frequent en flexibel worden omgebouwd zonder dat daarvoor dure extra apparatuur moet worden aangeschaft", benadrukt Mühlbeier. Om deze veeleisende taken op te lossen, is het nodig om het nieuwe systeem op verschillende manieren te optimaliseren in vergelijking met conventionele verticale knikarmrobots, vooral met betrekking tot hun stijfheid.
Het flexibele productiesysteem maakt u onafhankelijk van individuele machines. Om de productiviteit te verhogen, kunnen bijvoorbeeld tijdelijk units worden aangekoppeld. Afbeelding: wbk, KIT
Met behulp van innovatieve tandwieltechniek en softwareondersteuning willen de onderzoekers bijvoorbeeld tijdens het frezen tot op enkele honderdsten van een millimeter nauwkeurige baangeleiding realiseren. De afzonderlijke bewerkingsstappen, zoals snijsnelheden en het gebruik van kracht, moeten nauwkeurig worden gepland. "De specialiteit van ons productiesysteem is: de afzonderlijke units kunnen worden gekoppeld om samen te werken en zo de huidige speciale machines voor bepaalde taken en processen te vervangen", zegt Mühlbeier. Na voltooiing van de taak kunnen ze weer worden ontkoppeld en afzonderlijk worden gebruikt. Op deze manier kunnen bedrijven het aantal – vaak erg dure – productiemachines terugdringen.
Snelle installatie, kortere planning en inbedrijfstellingstijden
De snelle, gemakkelijke en exacte positionering van de flexibele waardestroomkinematica in de ruimte maakt een raster mogelijk dat zich over het gehele productiegebied uitstrekt, "vergelijkbaar met een legobord waarop de bouwstenen naar wens kunnen worden geplakt", zegt Mühlbeier. De constructie van het productiesysteem kan hierdoor aanzienlijk worden versneld. Om de planning en inbedrijfstellingstijd aanzienlijk te verkorten, moet een intuïtief en gebruiksvriendelijk engineeringplatform ook de ingenieurs in middelgrote bedrijven op een webbased en dus platformonafhankelijke manier ondersteunen: van het ontwerpen van een product in CAD tot planning van het aantal, opstelling en koppeling van de kinematica tot aan de simulatie en fijnafstelling van het productiesysteem.
De KIT-wetenschappers promoten hun ontwikkeling samen met de industriële partners Siemens op het gebied van besturingstechniek en de machinefabrikant GROB als hardwareontwikkelaar en integrator.
Anderen lazen ook
