DVS_Bericht_376_LP

2022
DVS-BERICHTE
Tagung und Fachausstellung
ROBOTER 2022
Roboterschweißen – Moderne Lösungen
für wirtschaftliche und krisensichere
Fertigung

Roboter 2022
Langfassung der Vorträge der gleichnamigen Tagung
in Fellbach am 06. und 07. September 2022
Veranstalter:
DVS – Deutscher Verband für Schweißen und
verwandte Verfahren e. V., Düsseldorf

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar.
DVS-Berichte Band 376
ISBN 978-3-96144-168-6 (Print)
ISBN 978-3-96144-169-3 (E-Book)
Alle Rechte, einschließlich Übersetzungsrecht, vorbehalten. Nachdruck und Vervielfältigung dieses Bandes
oder von Teilen desselben nur mit Genehmigung der DVS Media GmbH, Düsseldorf.
© DVS Media GmbH, Düsseldorf ⋅ 2022
Herstellung: Print Media Group GmbH & Co. KG, Hamm

Vorwort
Roboter 2022
Roboterschweißen – Moderne Lösungen für wirtschaftliche und krisensichere Fertigung
Liebe Teilnehmerinnen und Teilnehmer,
seit der letzten Tagung ROBOTER im Februar 2020 hat sich die Welt dramatisch gewandelt. Die
Pandemie und die weltpolitische Lage haben vielerorts die Produktion stark beeinträchtigt und weltweite
Lieferketten unterbrochen oder zumindest erschwert. Ganze Branchen wurden von den Entwicklungen
teilweise schlicht überrollt. Die innerhalb kürzester Zeit ergriffenen Maßnahmen haben die Sicht auf Fertigung,
Supply Chain und Kundenverhältnis grundlegend – wahrscheinlich für immer – verändert. Einmal
mehr musste sich unsere Branche ihrer Stärken bewusstwerden, um innovativ, flexibel und entschlossen
auf das sich verändernde Umfeld zu reagieren.
In allen Unternehmensbereichen wurden die Digitalisierung vorangetrieben, Geschäftsprozesse weiter
optimiert, die Fertigung krisensicherer gestaltet und die Kundenbindung gefestigt. Dieser aktuellen Situation
hat der DVS Rechnung getragen und zur aktuellen Tagung ROBOTER eingeladen.
Beim Einsatz von Robotern in der Füge-, Trenn- und Beschichtungstechnik gilt unser Fokus dem Potential
zur weiteren Qualitätsverbesserung und Effizienzsteigerung von Schweißprozessen. Um diese Entwicklungen
aufzugreifen, bietet die Fachtagung ROBOTER 2022 aktuelle Vorträge aus Industrie und
Forschung. Unter dem Motto „Roboterschweißen – Moderne Lösungen für wirtschaftliche und krisensichere
Fertigung“ diskutieren Sie mit Fachleuten aus vielen Bereichen die aktuellen Trends zu den Themenfeldern:
o Digitalisierung und Robotereinsatz
o Krisensichere Fertigung
o Effizienzsteigerung und Prozesssicherheit
o Moderne Fertigungs- und Bedienkonzepte
o Anforderungen an das Fachpersonal
Ergänzt wird die Fachtagung durch eine Ausstellung. Ziel ist es, Hersteller und Lieferanten von technischen
Lösungen, Forscher, Dienstleister und Anwender zusammenzubringen, um einen Überblick zu
aktuellen Mechanisierungs- und Automatisierungslösungen zu geben, Trends zu beleuchten, Kontakte
zu knüpfen und zu pflegen sowie Netzwerke zu erweitern. In gleichem Maße möchten wir auch den
Nachwuchs (Studierende, Abiturienten, Auszubildende) ansprechen, der den Zusammenhang zwischen
Prozess, Automatisierung und Digitalisierung besser verstehen möchten.
Danksagung
Die Vorbereitung und Durchführung solch einer Veranstaltung bedeutet für alle Beteiligten immer eine
große Anstrengung. Der DVS als Veranstalter bedankt sich daher ausdrücklich bei der Programmkommission,
die wieder exzellente Vortragsreihen zusammengestellt hat. Außerdem danken wir den Referenten
für ihre aktuellen und inspirierenden Vorträge sowie den Moderatoren der einzelnen Sessionen.
Gleichzeitig ist die repräsentative Ausstellung nur durch das Engagement der Unternehmen und
Sponsoren möglich. Daher bedanken wir uns ganz herzlich bei den Ausstellern und Sponsoren sowie
allen anderen Helfern, die zum Gelingen von Tagung und Ausstellung beitragen.
Herzlichst
Dr.-Ing. Roland Boecking
Hauptgeschäftsführer DVS e. V.
Dipl.-Ing. Jens Jerzembeck
Leiter Forschung und Technik

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Vorträge
Effizienzsteigerung – Einsatz von Robotern und kollaborierender Schweißtechnik
Kleine Losgrößen produktiv Schweißen ..................................................................................... 1
M. Geiger, W. Andreasch, S. Klingschat
Weiterentwicklung des CoWelders von Migatronic für mehr Effizienz beim Teachen und
Schweißen ................................................................................................................................. 7
A. Henze
Intelligente, saubere Cobot-Lichtbogenschweißzelle ............................................................... 14
E. Schubert, S. Rose, M. Bender, N. Spietz, T. Weber
Evolution der Schweißcobots: Erweiterungen entlang des Lebenszyklus – was ist möglich,
was ist sinnvoll und was ist erlaubt? ........................................................................................ 24
C. Dripke
Sicherheit ist das oberste Gebot
Cobot oder Robot – Die richtige Lösung fürs Roboterschweißen ............................................ 31
C. Schneider
Erfahrungsbericht über Aufbau und Betrieb einer Schweißzelle, bestehend aus einer MAG-
Schweißmaschine und einem Cobot ........................................................................................ 35
R. Polzin
Daten sicher erfassen, nutzen und archivieren
Schweißdaten in der Cloud – Tendenzen und Grenzen .......................................................... 41
M. Kiese, R. Träger, M. Meyer
Erfassung, Speicherung und Visualisierung von Schweißdaten mit Open Source Software
und Clouddiensten ................................................................................................................... 45
R. Lahnsteiner
Daten sicher erfassen, nutzen und archivieren - praktische Umsetzung einer lückenlosen
Dokumentation beim Schweißen sicherheitsrelevanter Bauteile unter Verwendung digital
vernetzter Roboter und Schweißstromquelle ........................................................................... 50
B. Ivanov
IV

Sensorgestützt zur perfekten Schweißnaht - Zielgerichteter Einsatz unterschiedlichster
Sensoren holt das maximale aus ihrer Schweißaufgabe heraus ............................................. 54
L. Höfner, Haiger
Optimierte Schweißtechnik für beste Ergebnisse
Vollmechanisiertes Schweißen großvolumiger Nähte mit den Methoden der additiven
Fertigung .................................................................................................................................. 61
J. Müglitz, G. Trensch, F. Häschel, S. Keitel
Der 3D Metalldruck findet seinen Weg in den Handwerksbetrieb ……………………………….. 68
M. Fischer
Aus der Praxis für die Praxis
Virtuelle Inbetriebnahme ermöglicht detaillierte Machbarkeitsstudien für die
Schweißautomation ................................................................................................................. 74
J. Abicht, P. Jerke, C. Gollee, M. Engel
Fünf elementare Herausforderungen bei der Programmierung von Schweißrobotern
… und wie man sie meistern kann ........................................................................................... 81
L. Bartevyan
Schnelle und einfache Schweißroboter-Offline-Programmierung mit adaptivem
Automatisierungsgrad .............................................................................................................. 87
J. Bickendorf
Prozessdatenerfassung, Schweißnahtprüfung und Inspektion
Total Weld Quality Methodology Required to Implement Successful Automated Arc Weld
Visual Inspection ...................................................................................................................... 96
J. Noruk, T. Deschle
«Wire Sense »
Ein innovativer Ansatz zur exakten Bestimmung geometrischer Daten beim
vollautomatisierten MSG-Schweißen ..................................................................................... 102
W. Kruglhuber, M. Schörghuber, M. Binder und A. Hartinger
Wirtschaftliche Lösungen für die schweißtechnische Praxis
Moderne Absauglösungen für das automatisierte Schweißen und Schneiden zur
Verbesserung der Nachhaltigkeit ........................................................................................... 111
A. Murygin, A. Faber, T. Schmitz und R. Weber
Moderne, wirtschaftliche Zellenlösungen – mit starker Service-Partnerstruktur ..................... 119
P. Schumacher, F. Niemert, T. Hater
V

Erleichterung durch den Digitalen Zwilling meiner Anlage:
Fachkräftemangel, Kapazitätsprobleme und Produktionsdruck zwingen zum Umdenken ..... 122
A. Ott, L. Bartevyan
Autorenverzeichnis ………………………………………………………… ............................… 127
VI

Kleine Losgrößen produktiv Schweißen
M. Geiger, W. Andreasch, S. Klingschat
Die Fertigung kleiner Stückzahlen bzw. Losgrößen ist eine Herausforderung für die flexible Blechfertigung. Für die
Bearbeitung von schnell wechselnden Bauteilen hervorgerufen durch kürzere Entwicklungszeiten, zunehmende Produktvarianten,
eine schwierige Beschaffungssituation und fehlende Fachkräfte müssen Lösungen gefunden werden.
Für Technologien mit hohem Automatisierungsgrad, zum Beispiel das Schneiden oder Biegen von Blech, liegen
Daten zu dem jeweiligen Arbeitsschritt vor, sodass Transparenz in der Fertigung besteht. Um sich zukunftssicher
aufzustellen, liegt der Fokus in Unternehmen verstärkt auf Fertigungsschritten, die noch durch manuelle Tätigkeiten
geprägt sind.
Dazu zählt in der Blechfertigung insbesondere das manuelle Schweißen. Viele Unternehmen greifen aufgrund der
hohen Flexibilität nach wie vor auf Handschweißarbeitsplätze zurück. Mit dem Ausbruch des Corona-Virus hat sich
für deutsche Unternehmen die Abhängigkeit von Schweißfachkräften aus dem europäischen Ausland gezeigt. Mit
der Einschränkung der Reisefreiheit konnten zahlreiche Schweißarbeitsplätze quasi über Nacht nicht mehr belegt
werden. Diese Einschränkungen haben den dringenden Handlungsbedarf deutlich gemacht. Da der demografische
Wandel erkennen lässt, dass sich die Fachkräfteverfügbarkeit in Zukunft nicht verbessern wird, werden für das
Schweißen, mehr als für andere Technologien, einfache Systeme zum Einstieg in die Automatisierung benötigt. Dafür
bietet TRUMPF mit der TruArc Weld 1000 und der TruLaser Weld 1000 zwei Lösungen an.
1 Einleitung
Was sind kleine Losgrößen? Die Antwort auf diese Frage ist abhängig von der Branche, in der die Fertigung angesiedelt
ist. Ein Fertigungsleiter im Automobilbereich wird diese Frage mit kleiner 50.000 Stück beantworten. Ein
Schweißer bei einem Lohnfertiger mit einer Spezialisierung auf beispielweise Kücheneinrichtungen, spricht dagegen
ab 1000 Stück eines Bauteiles von einem High-Runner in seiner Produktion. Der Lohnfertiger wird daher neben den
kleinen Stückzahlen auch mit einer hohen Teilevielfalt konfrontiert, um seine Produktion voll auslasten zu können.
Es ist daher wichtig den Maschinenpark auf die flexible Fertigung hin auszurichten. Typische Branchen, in denen die
Technologien der flexiblen Blechfertigung eingesetzt werden, sind die Möbelindustrie, Küchenausstattungen, Sportgeräte
oder der Schaltschrankbau. Alle haben gemeinsam, dass die zu fertigenden Losgrößen mit 1 Stück beginnen
können und selten weit über 1000 Stück hinaus gehen, die Lose aber mehrmals im Jahr abgerufen werden.
Der Verbund an Fertigungsverfahren, mit dem einer hohen Teilevielfalt begegnet werden kann, wird Prozesskette
der flexiblen Blechfertigung genannt (Bild 1). Diese Prozesskette beginnt mit der Software zur Konstruktion sowie
Programmierung von Maschinen und umfasst die Technologien Schneiden, Biegen, Schweißen und die abschließende
Oberflächenbehandlung [1].
Bild 1. Fertigungsverfahren in der flexiblen Blechfertigung [2].
CAD Programme haben bereits Konstruktionsvorgaben und Richtlinien in der Software implementiert, die den Konstrukteur
dabei unterstützen, den Entwurf des Bauteiles oder einer Baugruppe gezielt auf Anforderungen des späteren
Fertigungsverfahrens auszurichten. Damit hat der Konstrukteur bereits zu Beginn der Prozesskette
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entscheidenden Einfluss auf die spätere wirtschaftlich sinnvolle Fertigung eines Bauteiles oder einer Baugruppe [3].
Die ersten physischen Fertigungsschritte in der Prozesskette Schneiden und Biegen haben bereits ein sehr hohes
Maß an Automatisierung erreicht. Hier gehört der Einsatz von Offlineprogrammierung ebenso zum Standard der
Maschinen wie ein automatisierter Werkzeugwechsel. Die Auslastung der Maschinen ist durch die Automatisierung
transparent, wodurch die Produktivität der Maschinen auch bei hoher Teilevielfalt verbessert werden kann. Der Blick
in zahlreiche Fertigungen zeigt aber, dass die Schweißereien dieser Entwicklung hin zur Automatisierung und Vernetzung
bisher nicht schritthalten konnten [4]. Das Schweißen ist nach wie vor häufig ein manueller Arbeitsschritt.
2 Herausforderungen beim Schweißen
Es lohnt sich einen Blick auf die manuellen Schweißarbeitsplätze zu werfen, um zu verstehen, warum die Automatisierung
beim Schweißen hinter den Fertigungsschritten Schneiden und Biegen zurückliegt. Ein erfahrener Handschweißer
erfasst die Anforderungen aus einer Schweißzeichnung oder Schweißanweisung, kann dabei flexibel auf
kleine Veränderungen reagieren und gleicht im Prozess gekonnt kleinere Toleranzen aus. Erst wenn die Fertigungstoleranzen
nicht mehr schweißbar sind, wird Qualitätsdruck auf die vorher ausgeführten Prozessschritte ausgeübt.
Bei automatisierten Schweißprozessen muss jede Technologie in der Prozesskette eine konstante Qualität gewährleisten
[5].
Dazu kommt, dass gerade bei kleinen Losgrößen und Stückzahlen die Kosten für eine präzise Spannvorrichtung als
nicht wirtschaftlich betrachtet werden. Bei manuellen Handschweißarbeitsplätzen kann es dem Schweißer überlassen
werden, eine Fixierung aus flexiblen Stecksystemen zu erstellen. Diese Vorteile des manuellen Schweißens
gehen aber damit einher, dass der Schweißer in ergonomisch schwierigen Lagen, oft bei ungünstigen Lichtverhältnissen
und im Umfeld des gesundheitsschädlichen Schweißrauchs arbeiten muss [6]. Die Qualität der Schweißergebnisse
unterliegt in der Folge Schwankungen. Eine Erfassung von Daten über Durchlaufzeiten und Fertigungszeiten
von Bauteilen oder Baugruppen ist kaum möglich, wodurch es an Transparenz für die Fertigungsteuerung und
Kalkulation fehlt. Der größte Treiber für die Automatisierung ist jedoch nicht die fehlende Transparenz, sondern der
Mangel an fähigen und gut ausgebildeten Schweißern auf dem europäischen Fachkräftemarkt [7]. Bereits 2008 gaben
dreiviertel einer Gruppe vom Fachverband DVS befragter Unternehmen an, dass Schweißer die am meist gesuchten
Fachkräfte darstellen. [8].
3 Kostenvorteil der Schweißautomatisierung mit Robotern
Der Fachkräftemangel ist nicht der einzige Grund, warum Unternehmen in die Automatisierung investieren sollten.
Um in Europa wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen die Kosten ihrer Fertigung kennen und auf unwirtschaftliche
Fertigungsprozesse reagieren. Die Analyse von sechs Musterteilen (Bild 2) aus der flexiblen Blechfertigung
zeigt, dass die anfallenden Aufwände und damit resultierenden Kosten bei manuellem Schweißen das
größte Einsparpotential bieten.
Bild 2. Musterbauteile der flexiblen Blechfertigung.
Die folgenden Werte bilden den Durchschnittswert über die sechs Musterteile. Der Anteil der Materialkosten beträgt
bei dieser Analyse 16 % der Produktionskosten. Die Fertigungsschritte Schneiden und Biegen erreichen zusammen
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14 %. Der dominierende Anteil entfällt mit 70 % auf das manuelle Schweißen und die anschließende Nacharbeit.
Diese umfasst das Schleifen bzw. Verputzen der Schweißnaht sowie das Richten der durch die Wärmebelastung
verzogenen Flächen (Bild 3). Die konkrete Betrachtung des Beispiels Thekensegment zeigt, dass auf das Laserschneiden
30 Sekunden Fertigungszeit und auf das Einbringen dreier Biegungen 1 Minute entfällt. Bei dem Musterteil
handelt es sich um einen Demonstrator für die Front einer Großküche. Damit werden hohe optische Anforderungen
und zugleich Anforderungen an Hygienestandards an das Schweißergebnis gestellt. Das manuelle Wolfram-
Inertgasschweißen (WIG), bestehend aus Vorheften und Fertigschweißen, benötigt 10 Minuten und das anschließende
Finishing des Bauteiles benötigt weitere 15 Minuten.
Bild 3. Kostenaufteilung in der flexiblen Blechfertigung, Fertigungszeiten eines Thekensegmentes aus Chrom-Nickel-Stahl.
Durch den Einsatz eines Schweißroboters kann die Schweißzeit auf 3 Minuten reduziert werden. Das anschließende
Finishing wird aufgrund der konstanten Schweißnaht und geringeren Wärmebelastung auf 6 Minuten reduziert.
Dies bedeutet bei einer Losgröße von 50 Stück, dass der Fertigungsschritt Schweißen und Schleifen, im Gegensatz
zu der manuellen Ausführung mit einer Dauer von 20,8 Stunden bereits nach 7,5 Stunden fertig gestellt werden kann.
Hinzu kommen jedoch Vorrichtungskosten in Höhe von ca. 3500 EUR und eine initiale Programmierzeit von 90 Minuten.
Wenn anstelle des Lichtbogenschweißens das Laserschweißen zum Einsatz kommt, kann die Schweißzeit
auf 2 Minuten und die Nacharbeitszeit auf ebenfalls nur 2 Minuten reduziert werden. Denn den Laser zeichnet aus,
dass er mit einer hohen Intensität auf einer kleinen Fläche in den Werkstoff einwirkt. Dadurch wird bei geringer
Streckenenergie eine hohe Prozessgeschwindigkeit erzielt. Gleichzeitig geht mit der geringen Streckenenergie der
Vorteil einher, dass die Schweißbauteile nur einen minimalen Wärmeeintrag erfahren.
4 Herausforderungen bei der Schweißautomatisierung mit Robotern
Roboter bieten die Chance sowohl dem Fachkräftemangel als auch dem Kosten- und Qualitätsdruck zu begegnen.
Automatisierungen auf Basis von 6-Achs Roboter bieten eine flexible Möglichkeit zur Automatisierung von Schweißprozessen.
Derartige Robotersysteme sind seit Jahrzehnten in verschiedenen Ausführungen, mit unterschiedlichen
Reichweiten und verschiedenen Zusatzachsen auf dem Markt erhältlich und übernehmen bereits vielfältigste
Schweißaufgaben. Die Zugänglichkeit am Bauteil, die richtige Spanntechnik der Werkstücke und die Programmierung
der Robotersysteme müssen dabei gewährleistet und auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Dazu kommt das Schweißfachwissen, welches neben der Roboterprogrammierung zur Einstellung der Schweißparameter
benötigt wird. Die Abhängigkeit von fähigem Personal steigt damit weiter an. Für große Serien und Losgrößen
rechnet sich der Initialaufwand der Programmerstellung (Roboterteachen) und der Spanntechnik. Bei kleinen
und kleinsten Losgrößen kann dieser Aufwand bisher jedoch kaum wirtschaftlich sinnvoll dargestellt und umgesetzt
werden.
Eine Lösung, die in den letzten Jahren auf die einfache Programmierung eingeht, sind Cobots. Bei Cobots handelt
es sich um kollaborative Roboter, die aufgrund reduzierter Geschwindigkeiten und einer Kollisionserkennung im Umfeld
des Menschen ohne zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen betrieben werden können [9]. Da beim automatisierten
Schweißen die Mitarbeiter in der Fertigung stets vor Lichtemissionen, Schweißrauchen und der Drahtspitze am Brennerende
durch technische Sicherheitseinrichtungen zu schützen sind, liegt der Vorteil der Cobots jedoch nicht darin,
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diese ohne Sicherheitseinrichtungen zu betreiben, sondern in der Art und Weise seiner Programmierung. Durch die
kollaborative Technik ist es möglich, dass der Roboter durch Schieben, Ziehen und Drehen an der Robotermechanik
von einem Anwender unmittelbar in die gewünschte Position gebracht werden kann. Dazu sind keine Eingaben am
Roboter-Steuergerät notwendig.
Der Anspruch an derartige Systeme muss es sein, von einem Schweißer ohne tiefes Roboter-Expertenwissen genutzt
werden zu können. Nur wenn das gelingt, wird der Cobot in der täglichen Arbeit eingesetzt. Studien zeigen,
dass sich die kollaborativen Roboter im industriellen Umfeld immer weiter durchsetzen. Das Potential wird in den
VDI Nachrichten auf Grundlage einer Studie des Beratungsunternehmens ABI Research beziffert. In der Studie
kommt man zu dem Ergebnis, dass der Cobot-Markt von 457 Mio. $ im Jahr 2020 in nur 10 Jahren auf 8 Mrd. $
wachsen wird [10].
5 Roboterzellen mit einfacher Programmierung
MIG / MAG Schweißen kleiner Losgrößen
Diese kollaborative Programmierung wird beispielweise bei der TruArc Weld 1000 genutzt und durch ein Teachmodul
noch weiter auf den Maschinenbediener zugeschnitten (Bild 4). Um einen Bruch im Workflow des Programmierers
zu vermeiden, können die Roboterpositionen und Lichtbogen Start- und Stoppbefehle direkt am Schweißbrenner
über das Teachmodul geteacht werden. Das Roboterprogramm wird automatsch in der HMI des Roboter-Steuergerätes
erstellt. Der Programmierer kann folglich das gesamte Roboterprogramm, einschließlich der Schweißbefehle,
in einem Arbeitsgang direkt am Roboter erstellen. Um die Programmierung abzuschließen, wird anschließend am
Roboter-Steuergerät der jeweilige Schweißjob für die Schweißnähte ausgewählt. Das Erstellen eines Programmes
mit einer linearen Schweißnaht, kann damit in weniger als einer Minute abgeschlossen werden.
Bild 4. TruArc Weld 1000 (links). Teachmodul (rechts): Gelber Knopf (oben): Lichtbogen Start/Stopp, Weißer Knopf (Mitte): Weg-
Punkte der Roboterbahn, gelber Knopf (unten): Freedrive zum Bewegen des Cobots.
Die Cobot Schweißzelle hat im Standardumfang die Stromquelle FRONIUS TPS 320i installiert und kann optional
um das Technologiepaket CMT-Schweißen erweitert werden. Um einen schnellen und erfolgreichen Start für die
Anwender zu ermöglichen, stellt TRUMPF etwa 400 fertige Schweißjobs für Baustahl, Chrom-Nickel-Stahl und Aluminium
zur Verfügung. Die Schweißjobs umfassen die Blechdicken 1 bis 10 mm, zahlreiche Stoßgeometrien und
verschiedene Verfahrenseinstellungen. Zusätzlich verfügt die TruArc Weld 1000 mit Blick auf die Sicherheit der Mitarbeiter
im Standard über eine Schutzkabine, eine moderne LED-Beleuchtung für den Schweißtisch und eine in den
Maschinenrahmen integrierte Absaugung. Zwei seitliche Türen sowie zwei weitere Türen an der Maschinenrückseite
ermöglichen rundum den Zugang zum Schweißtisch.
Die Wirtschaftlichkeit der Maschine kann durch den teilbaren Arbeitsraum mittels einer pneumatischen Mitteltrennung
erhöht werden. Die beiden Hubtüren mit Blendschutzscheiben in der Front können getrennt voneinander
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geöffnet oder geschlossen werden. Im Zusammenspiel mit der Mitteltrennung wird daraus ein 2-Stationen-Betrieb,
der das Be- und Entladen ermöglicht, während auf der zweiten Seite geschweißt wird. Für den Seitentausch fährt
der Roboter auf einer Linearachse. Sofern die Losgröße eines Auftrages das nicht erfordert oder das zu schweißende
Bauteil entsprechend groß ist, kann die Maschine mit geöffneter Mitteltrennung auch im 1-Stationen-Betrieb genutzt
werden. Um große und schwere Bauteile oder Vorrichtungen mit einem Kran auf dem Schweißtisch abstellen zu
können, ermöglicht die Option „Kranbeladung“, dass die Kabinendecke nach hinten fährt. Genau wie bei den Hubtüren
ist das für beide Arbeitsstationen getrennt voneinander möglich.
Laserschweißen kleiner Losgrößen
Das Maschinenkonzept der TruArc Weld 1000 wird mit der TruLaser Weld 1000 auch für das Laserschweißen angeboten
(Bild 5). Das Lichtbogenschweißequipment wird in diesem Fall durch eine im industriellen Umfeld tausendfach
bewährte und an die Anwendung angepasste Laserschweißoptik aus der BEO-Optikfamilie von TRUMPF ersetzt.
Als Laserstrahlquelle steht ein Festkörperlaser mit 3000 W Laserleistung zur Verfügung. Darüber hinaus wird
der Einsatz eines KUKA Roboters aus technologischen Gründen notwendig. Die KUKA Steuerung verfügt über einen
sicheren Arbeitsbereich, in dem die Orientierung der Schweißoptik bekannt ist und eine Stillstandsüberwachung.
Damit kann gewährleistet werden, dass der Laserstrahl das Blech der Kabine nicht durchdringen kann. Zudem profitiert
der Laserprozess von der höheren Dynamik und Geschwindigkeit des Robots, sowie der höheren Positionsund
Wiederholgenauigkeit.
Bild 5. TruLaser Weld 1000. Schweißoptik BEO D35 mit 6D-Maus und Teachmodul: Gelber Button (oben): Laser Start/Stopp,
Weißer Knopf (unten): Weg-Punkte der Roboterbahn
Mithilfe einer an der Schweißoptik angebrachten 6D-Maus kann der Roboter vergleichbar zu den Cobots direkt bewegt
werden. Auch hier ist keine Eingabe am Roboter-Steuergerät notwendig. Ebenso kann der Anwender per
Knopfdruck an der 6D-Maus die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsart des Roboters verändern. Um einen
flüssigen Workflow des Programmierens zu ermöglichen, können die Roboterpositionen und Laser Start- und Stoppbefehle
direkt an der Schweißoptik am Teachmodul abgesetzt werden. Das Roboterprogramm wird automatisch in
der TRUMPF HMI erstellt und dabei vereinfacht dargestellt. Darüberhinausgehende Informationen und Details eines
vollständigen Robotercodes, welche nicht für das eigentliche Schweißprogramm notwendig sind, werden nicht dargestellt.
Das erleichtert den Umgang mit dem Roboter erheblich, da kein Code-Expertenwissen für die Programmierung
von Schweißaufgaben notwendig ist. Das Maschinenkonzept im Bereich der Arbeitsräume, der Mitteltrennung,
der integrierten Absaugung und der LED-Beleuchtung ist vergleichbar zur TruArc Weld 1000. Bei beiden Maschinen
stellt TRUMPF E-Learnings für die Maschinenbedienung zur Verfügung. Eine Schweißfachkraft kann damit die Bedienung
und Programmierung ohne zeitraubende externe Schulungen und Weiterbildungen erlernen.
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6 Zusammenfassung
Unternehmen stehen im Bereich des Schweißens unter großem Kosten- und Qualitätsdruck. Gleichzeitig geht die
Verfügbarkeit von fähigen Handschweißern zurück. Dieser Entwicklung wird mit zunehmender Prozessautomatisierung
begegnet. Der wirtschaftlich sinnvolle Einsatz von Industrierobotern in flexiblen Fertigungen und geringen Stückzahlen
ist im hohen Maße abhängig von der Art und Dauer der Programmerstellung und dem benötigten Fachpersonal.
Cobots und kollaborativ arbeitende Roboter bieten aufgrund der einfachen Programmierung und Bedienung
auch kleinen und mittelständischen Unternehmen mit flexibler Fertigung die Gelegenheit das Roboterschweißen
einzusetzen.
Mithilfe der Analyse von sechs Blechbauteilen wurde gezeigt, dass 70 % der Fertigungskosten beim manuellen
Schweißen anfallen. Durch die Automatisierung können aufgrund einer höheren Produktivität der Maschinen, gestiegener
Transparenz pro Arbeitsschritt und weniger Nacharbeit die Bauteilkosten deutlich gesenkt werden. Kommt als
Alternative das Laserschweißen an Blechbauteilen zum Einsatz, kann durch die deutlich geringere thermische Belastung
die Nacharbeit nochmals signifikant gesenkt werden.
Werkzeugmaschinen wie die TruArc Weld 1000 oder die TruLaser Weld 1000 können nach dem Erstellen des Programmes
auch ohne teure Fachkraft in der Produktion betrieben werden. Im Produktionsbetrieb wird die Maschine
mit nur vier Knöpfen bedient. Damit können die Fertigungskosten und die Abhängigkeit von Fachpersonal weiter
reduziert werden.
Schrifttum
[1] Buchfink G., Leibinger-Kammüller N.: Faszination Blech. Ein Material mit grenzenlosen Möglichkeiten. Vogel
Verlag, Würzburg, 2011.
[2] TUMPF Medien Pool & Frei Lacke, https://service.freilacke.de/de, 2021
[3] Bender B. Gericke K. et a., Konstruktionslehre: Methoden und Anwendung erfolgreicher Produktentwicklung,
Kapitel 16.6 Blechgerecht, 9th ed. Berlin; Springer Berlin; Springer Vieweg ISBN: 978-3-662-57302-0, 2021.
[4] Reisgen U. Middeldorf K., Sharma R., et.al: Vernetzte, digitalisierte, schweißtechnische Fertigung - Industrie 4.0
beim Metallschutzgasschweißen. DVS-Berichte Band 344, DVS Congress 2018, S181-193, DVS Media GmbH,
2018.
[5] Klocke F.; Fertigungsverfahren 4: Umformen, 6th ed. Berlin; Springer Vieweg ISBN: 978-3-662-54713-7, 2017.
[6] Weyh C., Dissertation, Die Bedeutung körperlicher Leistungsfähigkeit und Arbeitsergonomie in der Prävention
und Gesundheitsförderung bei Schweißern, Universität Gießen 2018.
[7] Bertelsmann Stiftung, Studie: Fachkräftemangel bleibt ein Problem. Handelsblatt.com, Onlinezugriff am
25.11.2021, URL: https://www.handelsblatt.com/politik/deutschland/bertelsmann-stiftung-studie-fachkraeftemangel-bleibt-ein-problem/26829916.html?ticket=ST-1164991-oZeXG7X9di5LFcstSelm-cas01.example.org
[8] DVS Verband, Newsletter, Onlinezugriff am 25.11.2021, Fachkräftemangel in der Fügetechnik - Bestandsaufnahme,
Analyse, Maßnahmen und Ausblick, URL: https://www.die-verbindungs-spezialisten.de/fileadmin/user_upload/Newsletter/Fachkr_ftemangel.pdf
[9] Kopp T., Schäfer A., Kindel S., Kollaborierende oder kollaborationsfähige Roboter? - Welche Rolle spielt die
Mensch-Roboter-Kollaboration in der Praxis? Onlinezugriff am 25.11.2021 URL: https://www.industrie-management.de/node/368
[10] Ciupek M., Wachstumsmarkt Cobots: Industrienationen investieren in Roboterforschung, VDI Nachrichten, Onlinezugriff
am 25.11.2021 URL: https://www.vdi-nachrichten.com/technik/automation/wachstumsmarkt-cobotsindustrienationen-investieren-in-roboterforschung/
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Weiterentwicklung des CoWelders von Migatronic für mehr Effizienz beim
Teachen und Schweißen
A. Henze
Im Vortrag wird darauf eingegangen was man unter einen Cobot versteht. Seine Einsatzgebiete und warum sich
produzierende Unternehmen mit diesem Thema beschäftigen. Welche Stellung ein Cobot bzw CoWelder im Vergleich
Mensch und Industrieroboter hat. Sicherheitsaspekte und verschiedene Beispiele, wie man mit einem
CoWelder noch effizienter arbeiten kann.
1 Was ist ein Cobot?
Allgemeine Erklärung für Cobots, welche Besonderheiten weisen diese Roboter auf!
2 Einsatzgebiete
In diesem Absatz wird erklärt, welche Aufgaben Cobots schon erfüllen. Diese Cobots, die es schon in großen
Mengen als Handhabungsroboter gibt.
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3 Warum beschäftigen sich produzierende Unternehmen mit dem Thema?
Produzierende Unternehmen müssen einen gewissen Preisdruck gerecht werden, müssen die Produktivität steigern.
Qualitätsansprüche werden höher und das fehlende ausgebildete Personal sind Gründe für solche Überlegungen
zu automatisieren.
4 Welche Stellung hat der Roboter? Vergleich Mensch Industrie Roboter
Solche Überlegungen gehen erstmal zu dem Thema „Automation“. Jedoch ist es wichtig hier auch die Komplexität
und Investitionshöhe solcher Anlagen zu betrachten. Hier erkennt der Kunde sehr schnell das es eine Lösung gibt,
die von den Investitionskosten in einem erträglichen Bereich liegen und die einfach zu bedienen sind.
8 DVS

5 Was ist CoWelder
Vorstellung des CoWelders. Einmal als MIG/MAG und als TIG CoWelder. Wie einfach ist seine Handhabung, wie
schnell ist er installiert. Ab Tag eins kann produziert werden.
6 Sicherheitsaspekte
Ein wichtiges Thema! Sicherheit! Hier wird erklärt, dass der CoWelder von seinen Kräften, Geschwindigkeiten heruntergesetzt
ist und imaginäre Grenzen besitz. So dass er nicht über die Arbeitstischkante hinausfährt und bei
Berührung stehen bleibt.
Auf Sicherheitsnormen wird hingewiesen!
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7 Effizienteres Arbeiten mit dem CoWelder
Ein Bedientool am 3.Handgelenk des Roboter. Mit der Freedrive taste kann der Roboter bewegt werden. Mit
weiteren Tasten kann man Wegpunkte festlegen. Ein kleines Video zeigt, dass man 50% Schneller ist beim
einteachen als mit der herkömmlichen Methode.
Es folgen weitere Beispiele zum effizienteren Arbeiten mit dem CoWelder.
Hier z.B. Arbeiten mit einer Längsachse! Man hat die Möglichkeit sich zwei Arbeitsplätze zu schaffen und kann
während des Schweißbetriebes Teile austauschen. Geschweißte Teile entfernen, neue nicht geschweißte Teile
einlegen.
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Effizienteres Arbeiten durch den Einsatz von weiteren Lichtbögen Powerarc Puls.
Weniger Wärmeeinbringung durch schnellere Schweißgeschwindigkeit. Zwei Schweißnähte im Vergleich!
Durch den Einsatz von Sequenz Repead sind Überkopf Positionen und Steignähte kein Problem mehr.
Es muss nicht zwingend gependelt werden. Ein Wechsel zwischen Puls und Standardlichtbogen ermöglicht dies!
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Beispiel: Steignaht Wurzel (Sequenzrepead) mit gependelter Decklage
Robotersystemfunktionen, die zum Effizienteren Arbeiten betragen! Ein Bauteil wird geteacht alle weiteren
kopiert. Immense Zeitersparnis!
Hier nochmal die wichtigsten Vorteile, die man durch den Einsatz von einem CoWelder erreicht.
12 DVS

Dargestellt an mehreren Beispielen in Bild und Video.
Beispiele:
Serienfertigung,
Arbeiten mit Miga smart Tool,
Mehr Arbeitsplätze durch Längsachse
Einsatz von Speziallichtbögen,
Robotersystem Funktionen
Schrifttum
[1] Schrifttumsquelle.
Bilder und Videos Migatronic Schweißmaschinen GmbH
Seite 21/22 Bildquelle DGUV Infoblatt 08/2017
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