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SPECIAL Maschinen-Automation Roboterautomatisierung für klein- und mittelständische Zerspaner Horst: zuverlässiger Helfer für KMU Solange der Span fliegt, setzt der klein- und mittelständische Zerspaner alles und schon immer auf vollumfänglich autonome Prozesse. Die NC-Maschine bietet hierfür das ganze Potenzial letztendlich nicht nur für die eigentliche Bearbeitung des Werkstücks, sondern darüber hinaus bis hin zur Prozessüberwachung und Qualitätssicherung. Ganz anders sobald das Werkstück die Maschine verlässt. Sehr häufig wird es dann manuell. Was behindert hier die Automatisierung und wie könnte das optimiert werden? Die Antwort ist: Horst! Autoren: Prof. Dr.-Ing. Siegfried Schmalzried, HFU, Heiko Häsler, COO, Fruitcore Robotics GmbH ■■■■■■ Industrieroboter sind eine Schlüsseltechnologie zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Fertigungsindustrie und eine Basis zur Steigerung von Wachstumspotenzialen. Die etwaigen Befürchtungen wie „Industrieroboter killen Jobs“ erweisen sich als wiederlegt. Unternehmen, die umfassend Industrieroboter einsetzen, erreichen im Vergleich eine deutlich höhere Produktivität. Selbst Firmen mit einer hohen Fertigungstiefe können Ihre Technologieführerschaft durch Roboterautomatisierung ausbauen. Ein Blick in die Vergangenheit zeigt beeindruckend die Entwicklung des Wachstumsmarktes der Industrieroboter (Abb. 1). Auch für die kommenden Jahre erwartet die International Federation of Robotics eine positive Entwicklung. Verbunden mit diesem Wachstumsmarkt zeigt sich in Deutschland im globalen Vergleich eine sehr hohe Dichte an Industrierobotern im Verhältnis zu den Arbeitsplätzen (Abb. 2). Jedoch lohnt hier ein tieferer Blick in die Zahlen, um insbesondere das zukünftige Potenzial zu erkennen und die in Deutschland weit verbreitete Zerspanindustrie richtig einzuordnen. Dabei ist es bemerkenswert, dass laut Studie des Fraunhofer ISI z. B. die Länder Spanien, Frankreich und Schweiz die höchste Anzahl von Unternehmen mit Robotern in Europa vorweisen können. Nach Aktenlage werden in Deutschland pro Arbeitnehmer mehr Roboter eingesetzt, in Spanien, Frankreich und der Schweiz jedoch mehr Roboter pro Unternehmen. Dieser scheinbare Widerspruch löst sich bei näherer Betrachtung des branchenbezogenen Robotereinsatzes auf. Dabei zeigt sich insbesondere die in Deutschland stark vertretene Automobilindustrie mit ihrer hohen Anzahl an Arbeitnehmern in einer Vorreiterrolle. Der Industrieroboter von Fruitcore Robotics kann mit der intuitiven Software Horst-FX ohne Fachkenntnisse schnell und einfach programmiert werden. Bild: Fruitcore Robotics 40 Juni 2020
Zurück zur Fraunhofer-Studie, ergibt sich nun des Rätsels Lösung. Gerade für Deutschland korreliert die Wahrscheinlichkeit für einen Industrierobotereinsatz sehr stark mit der Größe des Unternehmens. Diese Quote steigt nahezu linear mit der Unternehmensgröße. Nur ein Viertel der Betriebe mit 20 bis 49 Mitarbeitern sind Anwender von Industrierobotern, im Vergleich zu 38 % der Unternehmen mit 50 bis 249 Mitarbeitern, 54 % der Unternehmen mit 250 bis 999 Mitarbeiter und 70 % der Unternehmen mit 1000 und mehr Beschäftigten. Obwohl diese Zahlen aus dem Jahr 2012 stammen, lässt sich diese Verhältnismäßigkeit gut bis 2019 verfolgen. Begründet wird dies durch höhere finanzielle Ressourcen, fortschrittlichere Produktionstechnologien und die Nutzung von Skaleneffekten. Neben dieser eher akademischen Begründung stellt sich trotz alledem die Frage, warum gerade die als besonders innovativ geltenden Mittelständler im Bereich der Zerspanung beim Robotereinsatz hinterherhinken (Abb. 3). [1] Herausforderung des Robotereinsatzes für Zerspaner und KMU Die praktische Antwort erschließt sich dem Kenner der Branche aus einer ganz anderen Richtung. Aufgrund der Komplexität von Produktionsprozessen stoßen vollautomati- Beeindruckende Entwicklung Abb. 1: Wachstum der Industrierobotik. Quelle: IFR World Robotics 2018 sierte Industrieroboter systembedingt an Grenzen. Besondere Herausforderungen sind dabei kleine Losgrößen und umfangreiche Produktvarianten. Gerade KMU verzichten darum zunächst auf Produktivität zugunsten der Flexibilität und führen diese Arbeiten evtl. sogar unter Qualitätseinbußen manuell durch. Um zukünftig jedoch Roboter in diesem Umfeld und in variantenreichen Produktionssystemen einsetzen zu können, muss deren Konfiguration deutlich erleichtert werden. Die Vereinfachung der klassischen Roboterprogrammierung zur intuitiven anwenderorientierten Programmierung bietet einen Ansatz für den wirtschaftlichen Einsatz in KMU, aber auch in der flexiblen Kleinserienfertigung. Es bedarf einfacher Programmiermethoden, um Bewegungsabläufe anlegen oder bereits angelernte Abläufe abändern zu können. Mit dem sinkenden Verhältnis von Programmieraufwand zu effektiver Fertigungszeit steigt die Wirtschaftlichkeit für die Produktion. Dieses wiederum ermöglicht es in der Folge den KMUs ohne Einsatz von speziell geschulten Fachkräften Roboterlösungen vielfältig umzusetzen. [2] Hohe Dichte an Industrierobotern in Europa Abb. 2; Roboterdichte pro Arbeitnehmer und Branchen. Quelle: IFR World Robotics 2019 Juni 2020 41
