Mehr Freude im Fahrzeugbau Smarte Montage für Pkw-Unterbodenschutz schont Mitarbeiter

Die Montage des Unterbodenschutzes per Schrauberei bei Pkw gehörte bisher zu den eher anstrengenden Tätigkeiten. Forscher vom Fraunhofer IWU könnten das ändern ...

Unterbodenverkleidungen (UBV) für Pkw werden oft in Über-Kopf-Arbeit oder anstrengender Körperhaltung unter dem Fahrzeug montiert, sagen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU). Diese Arbeitshaltungen belasten aber Schultern, Nacken und den Rücken. Große, flexible Bauteile mit komplexen Formen, zu denen UBV gehören, können auch meist nur mit einigem Kraftaufwand positioniert werden. Zur Befestigung nutzt man Clips oder Schrauben. Beide Verbindungselemente sind wiederum nicht einfach zur Hand, sondern müssen separat gegriffen und mitgeführt werden. Und für besonders große Bauteile ist eine zweite Person nötig. Es dränge sich also die Frage auf, ob nicht eine Automatisierung dieser Aufgaben zweckdienlich sein könnte. Doch so leicht ist es leider nicht, wie das IWU anmerkt. Hier die Erklärung:

UBV-Teile machen es der Automatisierung schwer

Der Mensch verfügt etwa über Stärken, die der Technik fehlen. Er ist beispielsweise auf keinerlei künstliche Sensorik oder gar einen Bandstopp angewiesen, um das Bauteil exakt zu positionieren. Er ist auch zeitlich flexibel und benötigt innerhalb eines Taktes kein exakt zugewiesenes Zeitfenster für eine Aufgabe. Weiche, man sagt auch biegeschlaffe, Teile kann er so problemlos greifen und transportieren. Auch wenn sich Teile unterscheiden, stellt das den Menschen weder beim Greifen, noch beim Fixieren oder Befestigen vor Probleme. Die Kombination aus Positionieren, Fixieren und Befestigen beansprucht bei Automatisierungssystemen aber oft viel Zeit! Ist ein Clip nämlich nicht auf Anhieb eingerastet, bedeutet das oft Nacharbeit. Dafür ist aber innerhalb der begrenzten Taktzeit kaum Luft. Eine weitere Herausforderung seien die voluminöse, sperrige und teilweise schwer stapelbare Bauteile, die sogenannte Flächenoptionen für das maschinelle Handling zusätzlich einschränken. Und durch Überarbeitungen am Produkt (Modellpflege) erhöht sich außerdem häufig die Variantenvielfalt. Sonderbetriebsmittel für solche Teile müssten in großer Vielzahl gefertigt und eventuell nach relativ kurzer Zeit überarbeitet oder ersetzt werden. Ein IWU-Team sinnierte dennoch über mögliche Abhilfe ...

Der sinnvolle Start in die automatisierte UBV-Montage

Das Projektteam legte sich früh auf ein Bauteil beim Volkswagen ID.3 fest – aus den insgesamt 13 Teilen für den Unterboden machte ein Abschirmungsbauteil, das die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert, forschungstechnisch sozusagen das Rennen. Auch solche Bauteile unterliegen oft der Modellpflege, weshalb es sinnvoll ist, die Herausforderung einer sequenziellen Varianz gleich mit abzubilden. Für die Experimente kommen als flexible Automatisierungsmöglichkeiten nun Handhabungs- und Schraubroboter zum Einsatz. Sauger nehmen das Bauteil an drei Punkten auf. Verformungen an diesem 110 Zentimeter langen, 88 Zentimeter breiten aber nur zwei Millimeter dünnen Teil aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) sollen so verringert werden. Ein Schraubroboter erkennt bei jeder Schraube, durch welche Bohrung im Bauteil sie geführt werden muss, wie es weiter heißt. Er führt die Schrauben und zieht diese fest.

Man kann bei Bedarf auch teilautomatisiert arbeiten

Dieser automatisierte Teilprozess könnte in einen Fertigungsabschnitt mit ansonsten manuellen Aufgaben eingebettet werden – sozusagen als hybrid-autonome Montage. Erfahrungen beim Einbau dieses Bauteils werden dann genutzt, um künftige Bauteilgenerationen und Fertigungsprozesse noch automatisierungsgerechter zu gestalten. Partner des IWU im Rahmen des Projekts „HAutoMont“ sind Volkswagen Sachsen, Müller und Pfeiffer sowie Stella Systemhaus. Nachfolgen einige Erkenntnisse respektive Tipps, wie man richtig vorgeht, wenn man automatisiert montieren will ...

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