Viele Produkte unseres Alltags bestehen aus kleineren Komponenten. Diese Produkte müssen zusammengebaut werden, um funktionsfähig zu sein. Traditionell war hierfür menschliche Arbeit erforderlich. Fortschritte in der Robotertechnologie machen Montageroboter zu einer Option für Hersteller, die ihre Produktionslinien optimieren möchten.

Für Hersteller, die neu in der Automatisierung sind, ist es eine Herausforderung zu verstehen, wann Automatisierung sinnvoll ist. Darüber hinaus können Hersteller oft von hohen Renditen auf ihre Investitionen in Robotik profitieren. In diesem Artikel erfahren Sie, wann die Automatisierung Ihres Montageprozesses sinnvoll ist, wo sich Renditen ergeben und wie Sie damit beginnen.

In diesem Artikel:

• Welche Branchen nutzen Montageroboter?
• Wann sollte der Montageprozess automatisiert werden?
• So entscheiden Sie, welcher Montageroboter zum Einsatz kommt
• Kostenüberlegungen

Welche Branchen nutzen Montageroboter?

Montierte Produkte sind in vielen Branchen präsent. Daher werden Montageroboter in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt. Diese Roboter können die Montage kleiner Leiterplattenkomponenten und schwerer Fahrzeugrahmen übernehmen. Hier sind einige Beispiele für Branchen, in denen Montageroboter heute eingesetzt werden:

• Automobilindustrie
• Medizinisch
• Elektronik
• Metallunternehmen
• Kunststoffunternehmen
• Lebensmittel- und Getränkeunternehmen

Dies sind nur einige Beispiele. Jeder Hersteller, der Komponenten zusammenbaut, könnte diese Technologie potenziell nutzen. Doch welche Vorteile bietet die automatisierte Montage?

Vorteile der Automatisierung des Montageprozesses

Unternehmen entscheiden sich häufig aus mehreren Gründen für die Automatisierung des Montageprozesses:

• Erhöhter Durchsatz
• Sicherheit und Ergonomie
• Erhöhte Wiederholbarkeit

Wann sollte der Montageprozess automatisiert werden?

Für Unternehmen, die neu im Automatisierungsprozess sind, kann die Frage nach dem richtigen Zeitpunkt eine Herausforderung darstellen. Investitionsprojekte bergen immer Risiken. Wenn Sie wissen, wann der richtige Zeitpunkt für eine Automatisierung ist, fühlen Sie sich bei der Umsetzung eines Roboterprojekts sicherer. Unternehmen entscheiden sich in der Regel in folgenden Szenarien für die Montageautomatisierung:

• Sie erfordern einen erhöhten Durchsatz
• Die Aufgabe ist gefährlich oder kann zu Verletzungen führen
• Sie müssen die Gemeinkosten senken
• Sie erleben eine inkonsistente Produktionsqualität

Durchsatz

Roboter sind menschlichen Arbeitskräften oft deutlich überlegen. Montageaufgaben bilden da keine Ausnahme. Hersteller, die Produkte montieren, müssen oft hohe Quoten erfüllen. Montageroboter sind eine Möglichkeit, höhere Produktionsmengen zu erreichen. Hersteller stoßen jedoch häufig auf Engpässe. Dabei handelt es sich um eine Situation, in der ein bestimmter Teil eines Prozesses die Gesamtproduktivität des gesamten Prozesses verlangsamt. Ein Beispiel hierfür wäre eine Abfüllanlage. An einer bestimmten Linie muss eine Flasche gefüllt, verschlossen und etikettiert werden. Angenommen, der Verschließprozess erfolgt manuell und kann derzeit nur 45 Teile pro Minute (PPM) ausstoßen. Der Rest der Linie könnte jedoch potenziell 120 PPM leisten. Durch die Automatisierung des Verschließprozesses können Sie dieses zusätzliche Potenzial der Linie freisetzen. Dies führt zu höheren Einnahmen für Ihr Unternehmen.

Sicherheit

Ein Grund für die Automatisierung von Montagearbeiten ist das hohe Verletzungsrisiko. Dies gilt insbesondere bei sehr großen oder sehr kleinen Bauteilen. Schwere Bauteile bergen offensichtliche Sicherheitsrisiken. Bediener können sich beim Bewegen großer Teile verletzen. Auch Kleinteile stellen ein Problem dar. Die Leiterplattenmontage ist ein gutes Beispiel für die Sicherheitsrisiken von Kleinteilen. Zu den häufigsten ergonomischen Verletzungen zählen:

• Überanstrengung der Augen
• Muskelzerrung
• Einatmen von Dämpfen
• Impingements

Montageroboter beseitigen das Verletzungsrisiko für den Bediener bei diesen Aufgaben. Durch die Vermeidung von Ausfallzeiten, medizinischen Kosten und Bußgeldern, die mit Verletzungen am Arbeitsplatz verbunden sind, können Kosten gespart werden.

Kostensenkung

Fließbänder sind mit zahlreichen Kosten verbunden. Der größte Kostenfaktor sind die Arbeitskosten. Diese können je nach Land schwanken, sind aber immer ein wesentlicher Faktor für die Kosten der Waren. Hinzu kommen Rohstoffkosten sowie einige versteckte Kosten. Zu diesen versteckten Faktoren zählen Schulungskosten, Produktionsrückgänge durch Arbeitsausfall und in manchen Fällen auch Gesundheitskosten. Vollautomatische Fließbänder eliminieren Arbeits- und versteckte Kosten, da die Roboter weder Gehalt noch Sozialleistungen benötigen. Dies führt zu einer schlankeren und effizienteren Produktion. Viele Hersteller setzen dieses Humankapital für schwieriger zu automatisierende Aufgaben ein, bei denen die Mitarbeiter produktiver arbeiten können.

Ein Roboter verursacht hohe Anschaffungskosten und während seiner gesamten Lebensdauer Wartungskosten. Im Idealfall erzielen Roboterprojekte jedoch innerhalb von 12 bis 18 Monaten einen Netto-ROI. Dies gilt insbesondere für standardisierte Automatisierungsprojekte mit bewährten Roboterlösungen. Bei experimentellen oder komplexen Automatisierungsprojekten besteht das Risiko, diese ROI-Ziele nicht zu erreichen. Besprechen Sie diese Aspekte unbedingt mit Ihrem Integrator, um Ihr Risiko zu verstehen.

Konstante Produktionsqualität

Automatisierte Systeme weisen eine höhere Wiederholgenauigkeit ihrer Bewegungen auf als Menschen. Ihre hohe Leistungsfähigkeit verdanken sie ihrer Programmierung. Roboter sind darauf ausgelegt, Anweisungen zu befolgen. Vorhersehbare und repetitive Aufgaben ermöglichen Robotern herausragende Leistungen. Diese Eigenschaft ermöglicht ihnen die Herstellung konsistenterer Produkte. Das bedeutet weniger Ausfälle und weniger Produkte, die die Qualitätskontrolle nicht bestehen.

So entscheiden Sie, welcher Montageroboter zum Einsatz kommt

Verschiedene Montageaufgaben stellen unterschiedliche Anforderungen. Diese Anforderungen bestimmen oft die Wahl des Roboters. Glücklicherweise ist jeder Robotertyp für die Montage geeignet. Allerdings kann nicht jeder Roboter jede Montageaufgabe ausführen. Wichtige Faktoren, die den Einsatz eines Roboters bestimmen, sind:

• Montagekomplexität
• Nutzlast und Reichweite
• Geschwindigkeit

Komplexe Baugruppen, die Flexibilität erfordern, eignen sich hervorragend für Sechsachsroboter. Dies liegt an ihrem außergewöhnlichen Bewegungsbereich und der Fähigkeit, schwierige Winkel zu erreichen. Kollaborative Roboter sind ein Beispiel für Sechsachsroboter, die in der Nähe von Menschen eingesetzt werden können.

Anwendungen mit hoher Traglast und/oder großer Reichweite sind für die meisten Robotertypen oft schwierig. Varianten wie Delta und SCARA sind oft kleinere und weniger leistungsstarke Robotertypen. Diese eignen sich besser für kleinere Anwendungen. Es ist entscheidend, die für die Erfüllung Ihrer Aufgabe erforderliche Traglast und Reichweite zu kennen. Fehler können hier kostspielig sein.

Die zur Erledigung Ihrer Aufgabe erforderliche Geschwindigkeit ist ein weiterer wichtiger Faktor. Alle Roboter können schnell sein. Einige Robotertypen gehören in dieser Geschwindigkeitskategorie definitiv zur Spitzenklasse. Delta-Roboter sind ein perfektes Beispiel dafür. Dank ihrer Konstruktion erreichen sie höchste Geschwindigkeiten. Zudem reagieren sie extrem schnell auf Richtungswechsel. Sie eignen sich hervorragend für Anwendungen mit geringer Nutzlast und hoher Geschwindigkeit. Für sehr schnelle Anwendungen wäre ein Cobot hingegen eine schlechte Wahl. Aus Sicherheitsgründen ist die Geschwindigkeit dieser Roboter in der Regel begrenzt.

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Kostenüberlegungen

Schließlich müssen Sie entscheiden, ob der Preis angemessen ist. Die Kosten für Montagerobotersysteme können stark variieren und reichen von 10.000 USD bis weit über 100.000 USD. Wichtige Faktoren sind:

• Projektkomplexität
• Robotertyp, Marke und Größe
• Sicherheitsanforderungen

Komplexere Projekte sind immer kostspieliger. Sie erfordern möglicherweise mehrere Roboter, Bildverarbeitungssysteme oder die Integration in vorhandene Anlagen. Dies bedeutet mehr Hardware und Arbeitsaufwand für die Systemintegration. Die Kosten variieren je nach Marke. Noch stärker variieren die Kosten je nach Robotertyp. Zudem steigen die Kosten mit zunehmender Robotergröße. Umfangreiche Montageaufgaben erfordern größere und teurere Anlagen. Zusätzliche Sicherheitsausrüstung wird bei der Kostenkalkulation oft vergessen. Roboter können für Menschen gefährlich sein. Sicherheitsausrüstung muss zum Schutz der Bediener vor diesen Gefahren eingesetzt werden. Zu den Sicherheitskosten zählen unter anderem:

• Sicherheitskäfige
• Lichtvorhänge
• Sicherheitsscanner
• Sicherheitsrelais und Verriegelungen
• Dedizierte Sicherheits-SPS