Innovative Hochgeschwindigkeits-Füge- und Montagezelle für die automatisierte Kleinteilefertigung (genannt INTAKT)

 

Das Problem – Der Bedarf

 

Mit zunehmender Öffnung der Märkte ist das produzierende Gewerbe wachsendem Konkurrenzdruck ausgesetzt. Um dem standhalten zu können, ist ein schnelles Reagieren auf die Marktsituation und die Bedürfnisse der Kunden besonders wichtig. Neben der geforderten Flexibilität und Schnelligkeit bei der Entwicklung neuer Produkte, gibt es einen Trend hin zu immer kleineren und komplexeren Produkten. Diese sollen zudem weltweit, standortunabhängig mit einer gleich bleibenden, hohen Qualität für den Kunden entwickelt und produziert werden können.
Um den genannten Anforderungen gerecht zu werden, benötigen Unternehmen eine Fertigungstechnik, die ein Höchstmaß an Produktivität mit einer hohen Flexibilität vereint. Sie soll für die Produktion geringer Stückzahlen geeignet sein und sich aber auch für die Serienfertigung anpassen lassen

 

Das Projekt – Die Details

 

Ziel des Projekts ist es, eine Fertigungszelle für feinwerktechnische Produkte zu entwickeln, in der Bauteile montiert und verschweißt werden können. Dabei sollen eine schnelle Anpassbarkeit der Zelle und minimale Fertigungskosten realisiert werden; am Ende der Entwicklung soll eine Montagezelle stehen, die sich sowohl für die Produktentwicklung als auch für den Serienlauf eignet.
Um das zu erreichen, werden mehrere Ansätze verfolgt:

 

  • Weitgehender Verzicht auf Einspannvorrichtungen für die zu montierenden Bauteile und damit besonders schnelle Zuführung der Bauteile

  • Bildgestützte Positionierung und Zuführung der Bauteile

  • Nutzung präziser und schneller Laserschweißverfahren

Dazu sind folgende Kernkomponenten zu entwickeln:

  • Montagezelle mit Bauteilzuführung

  • Bearbeitungskopf mit dem gleichzeitiges Greifen, Positionieren und Schweißen möglich ist

  • Bildverarbeitungswerkzeuge zur Steuerung, Überwachung und Visualisierung der stattfindenden Prozesse

  • Verfahren zum laserbasierten Fügen

 

Das Besondere – Die Innovation

 

Die genannten Ansätze und Verfahren lassen sich zu den folgenden beiden fertigungstechnischen Innovationen zusammenfassen:

  • Pick & Join: Hierbei werden die Bauteile mit einem Greifsystem über der Fügestelle positioniert und im gegriffenen Zustand zusammengefügt. Das Greifen und Positionieren erfolgt vollautomatisch.

  • Click & Weld: Hier hat der Benutzer die Möglichkeit, die Schweißstelle manuell auf einem Kontrollmonitor zu bestimmen und Lagetoleranzen der Bauteile auszugleichen. In einem automatischen Modus wird dies über Verfahren der Bildverarbeitung realisiert.

 

Die Bildverarbeitung – Unsere Kernkompetenz

 

Wie aus der Projektbeschreibung hervorgeht, zeichnet sich die Fertigungszelle einerseits durch eine hohe Flexibilität, was die zu verarbeitenden Bauteile anbetrifft, aus. Andererseits soll eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit durch weitgehenden Wegfall von Einspannvorrichtungen bei hoher Verarbeitungsgenauigkeit erzielt werden. Darüber hinaus soll eine Interaktion mit dem Benutzer der Anlage ermöglicht werden.
Alle drei Aspekte erfordern von der Anlage „Intelligenz“, z. B. um die Bauteile und deren Lage zu erkennen und darauf reagieren zu können. Eine zentrale Rolle spielen hierbei die Bildaufnahme und -verarbeitung, denn sie stellen, vergleichbar mit einem Sinnesorgan, eine Verbindung zwischen der Anlagensteuerung und der Wirklichkeit her.
Im Rahmen des Projekts beschäftigt sich der Lehrstuhl für Bildverarbeitung sowohl mit dem Prozess der Bildaufnahme als auch mit der Bildverarbeitung. Unter anderem sollen die Bauteile und deren Lage erkannt werden, die Bildverarbeitung soll aber auch zur Überwachung des Fügeprozesses eingesetzt werden.
Der Lehrstuhl für Bildverarbeitung blickt auf eine jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Bildverarbeitung- und -auswertung zurück. Die Arbeitsfelder gliedern sich in die Bereiche „industrielle Bildverarbeitung“, „medizinische Bildverarbeitung“ und „Computer Vision“. In einer früheren Kooperation konnten bereits Erfahrungen in der optischen Überwachung von Laserschweißprozessen gesammelt werden.

 

Das Netzwerk – Die Partner

 

Das Projekt, an dem die unten aufgeführten Partner beteiligt sind, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen von „InnoNet“ gefördert. Das Förderziel ist hierbei, die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit von kleinen und mittelständischen Unternehmen zu stärken und Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung über diese Unternehmen schnell auf dem Markt zu etablieren.
Das besondere an der Aufstellung der Projektpartner ist, dass sie alle zur Bearbeitung der Themenstellung erforderlichen Kompetenzen aufweisen. Durch die Einbeziehung von Unternehmen, die als Anwender der Fertigungszelle gelten, wird zudem eine breite praktische Nutzbarkeit der Endprodukts gewährleistet.

Projektpartner Forschung:

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (Koordinator)
Lehrstuhl für Bildverarbeitung der RWTH-Aachen

Projektpartner Industrie (Entwicklung):

GAS Automation GmbH
Scanlab AG
bk engineering GmbH
Zertrox GmbH & Co. KG
Viception GmbH & Co. KG
Precitec Optronik GmbH

Projektpartner Industrie (Anwender):

Olympus Winter & IBE GmbH
Precision Motors Deutsche Minebea GmbH
Hella KG Hueck & Co.
Micromotion GmbH

 

Ihre Rückfragen – Unsere Ansprechpartner

 

Hat das Projekt Interesse bei Ihnen geweckt? Weitere Informationen finden Sie im Internet:

Projektträger:

Koordinator:
http://www.ilt.fraunhofer.de

Projektportrait:

Laser-Tutorial:
http://www.ilt.fraunhofer.de/de/studium/laser-tutorial.html

 

Sind Fragen offen geblieben oder sind Sie an einer derartigen Fertigungszelle oder der Bildverarbeitung interessiert? Dann sprechen Sie uns an:

Achim Knepper, Tel.: +49 (241) 80-27867