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Industrie 4.0 in der Schweißtechnik

Industrie 4.0 in der Schweißtechnik
Industrie 4.0 in der Schweißtechnik
Auch in der Schweißtechnik gewinnen Digitalisierung und Vernetzung zunehmend an Bedeutung. Foto: Cloos

Die Anforderungen an Produktivität, Reproduzierbarkeit und Qualität steigen branchenübergreifend immer weiter. Gleichzeitig mangelt es oftmals an gut ausgebildeten Fachkräften, insbesondere zum Handschweißen.

Um diese wachsenden Herausforderungen zu meistern, verschmelzen die virtuelle und die physische Welt zunehmend. Künftig werden Milliarden Maschinen, Anlagen, Produkte und Bauteile miteinander kommunizieren und Informationen austauschen. Damit kann ein Unternehmen seine Fertigung wesentlich effizienter gestalten.

Der Automatisierungsgrad kann erhöht werden und die Bedürfnisse der Kunden und des Marktes können deutlich flexibler berücksichtigt werden. Auch in der Schweißtechnik gewinnen Digitalisierung und Vernetzung zunehmend an Bedeutung. Dabei reicht das Spektrum von einfachen, kompakten Systemen bis hin zu komplexen Anlagen mit selbstständiger Bauteilidentifizierung und automatischen Be- und Entladeprozessen.

Insbesondere in Unternehmen, die Großserien produzieren, steigt die Nachfrage nach eindeutiger Identifizierung der Bauteile und der entsprechenden Zuordnung der Parameter. Der Bauteilträger kann zum Beispiel mit einem Speicherchip versehen werden, der die Teile zuordenbar macht. Ein führender Hersteller von Lüfterrädern nutzt diese Technologie bereits in einer komplexen verketteten Schweißanlage.

Über einen Magnetcode an der Vorrichtung erkennt das intelligente automatische Shuttlesystem im Beladebereich, zu welcher Schweißstation das Bauteil geschickt wird. Auch der Schweißroboter erkennt über die Vorrichtung, mit welchem Programm das Bauteil geschweißt werden soll. Dies ermöglicht den Einsatz eines chaotischen Produktionssystems.

So spielen die Anzahl der Teile und die Reihenfolge je Serie keine Rolle mehr. Auf diese Weise werden produktionsbedingte Wartezeiten vermieden. So kann das Unternehmen eine große Vielzahl an Bauteilvarianten verarbeiten, ohne jedes Mal umzurüsten. Insgesamt fertigt der Anwender nun höhere Stückzahlen bei kürzeren Produktionszeiten. Gleichzeitig konnte die Fehleranfälligkeit stark reduziert werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Anlage: Durch die Codierung der Vorrichtungen lässt sich lückenlos dokumentieren, welcher Roboter wann welche Schweißnaht und mit welchem Programm geschweißt hat.

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„Wie funktioniert das eigentlich?“ – „Embedded Systems“ sind verbreiteter, als wir denken

Embedded Systems sind nicht mehr aus unserem heutigen Leben wegzudenken. Angefangen mit dem Apollo Guidance Computer, das erste integrierte System, um die Navigation der amerikanischen Raumflüge in den 60er- und 70er-Jahren anzusteuern.

Dabei sind Embedded Systems weit verbreiteter, als man denkt: Fahrstühle, implantierbare Blutpumpen, Fahrzeuge, elektronisch geregelte Beleuchtung, Röntgengeräte, Flugzeuge, Herzschrittmacher und so weiter. Der gemeinsame Nenner ist ein Embedded System, das aus mindestens einem Mikrorechner, Stromversorgung, Speicher, Sensoren und Motoren besteht.

Im Mikrorechner läuft ein Programm in Real Time, das Signale aus der Umgebung ausliest, diese auswertet und entsprechend die Ausgänge verändert. Dadurch wird zum Beispiel die linke Bremse eines Fahrzeuges stärker als die rechte angezogen, oder es werden elektrische Impulse ans menschliche Herz gegeben, damit das Herz ununterbrochen weiterschlägt. Im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts wurden mehr als 98 Prozent aller produzierten Mikrorechner in Embedded Systems eingesetzt.

Eine brisante Entwicklung, die die Produktionslandschaft in den vergangenen Jahrzehnten geprägt hat, ist der Roboter, dessen Kern ein Embedded System ist, das zusammen mit anderen Produktionsmaschinen die Basis der Industrie 4.0 bildet. Anfangs verlieh die integrierte Elektronik dem Roboter die Fähigkeit fest vorgeschriebener Bewegungsabläufe, das heißt die reine Ansteuerung von dessen Gelenken.

Mit der Integration von neuen Sensoren, künstlicher Intelligenz und feineren Tools kann das Embedded System des Roboters eine kooperative und sichere Arbeit mit dem Menschen ermöglichen. So werden Anwendungen fern einer Produktionsstraße wahr, wie bei der Unterstützung einer komplexen Chirurgie.

Wie die Zukunft solcher Embedded Systems aussieht, hängt zum größten Teil von der eigenen Anwendung und deren Anforderungen ab. Um die Herausforderungen zu beherrschen, sind folgende Features bereits jetzt notwendig: Energiegewinnung aus der Umgebung, erhöhte Sicherheit für den Menschen, verbesserte Robustheit gegenüber (un)absichtlichen Störungen und die Verteilung der Rechenleistung im Gesamtsystem.

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