Kuka Roboter erobern die Stahlproduktion

Autor / Redakteur: Ulrike Kroehling / M.A. Frauke Finus

Sechs Kuka-Roboter vom Typ KR 1000 Titan ermöglichen bei der Mannstaedt GmbH neue Flexibilität in der Produktion. Fertig produzierte Spezialprofile werden jetzt automatisiert gestapelt.

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Kuka-Roboter händeln Spezialprofile.
Kuka-Roboter händeln Spezialprofile.
(Bild: Kuka)

Die Mannstaedt GmbH mit Sitz im nordrhein-westfälischen Troisdorf blickt auf eine knapp 200-jährige Firmengeschichte zurück. Heute ist das Unternehmen Teil der Georgsmarienhütte-Unternehmensgruppe und auf die Herstellung von warmgewalzten Spezialprofilen aus Stahl spezialisiert. Spezialprofile sind individuell geformte Stahlstäbe, die bei der Herstellung von Fertigwaren in einer Vielzahl von Industriezweigen, wie etwa in der Automobilindustrie, in der Gabelstaplerproduktion oder im Hafenbau, verwendet werden. Bei Mannstaedt-Profilen handelt es sich um individuelle Konstruktionen, die je nach Kundenwunsch gefertigt werden. Für die letzte Stufe des Produktionsprozesses war das Unternehmen auf der Suche nach einer Automatisierungsmöglichkeit. Zukünftig sollten fertig produzierte Spezialprofile automatisiert gestapelt werden.

Zunächst musste die Frage geklärt werden, ob Roboter oder ein Linearportal zum Einsatz kommen sollten. Für die Roboter-Lösung sprachen geringere Kosten sowie die höheren Lasten, die die Roboter bewegen können. Letzteres war schließlich auch das entscheidende Argument pro Roboter, denn Mannstaedt wollte im Zuge der Umstellung der Produktion Spezialprofile in einer Länge von bis zu 26 Metern produzieren - statt wie bisher von bis zu 16 m. „Von der Umstellung haben wir uns große Vorteile in Sachen Flexibilität versprochen. Mit den längeren Spezialprofilen können wir uns auf dem Markt der Sondererzeugnissen aus Stahl gut positionieren“, sagt Marcus Haas, Betriebsleiter Hydraulik, Krane, Energie und Infrastruktur bei Mannstaedt. Seit nunmehr knapp zwei Jahren stehen sechs Kuka Roboter vom Typ KR 1000 Titan in der Werkshalle von Mannstaedt und übernehmen die Stapelung der Spezialprofile.

Große Herausforderung für die Roboter

„Roboter kamen in der Stahlproduktion bislang kaum zum Einsatz. Das anspruchsvolle und schwierige Arbeitsumfeld machte es für sie schwer, in der Branche Fuß zu fassen“, schildert Haas die Situation zu Beginn der Planungen. Daher mussten bei der Umstellung mehrere Herausforderungen gemeistert werden. Die größte Hürde lag im Handling der Spezialprofile. Da Mannstaedt durch die Umstellung die Stahlstangen in eine Länge von bis zu 26 m verpacken wollte, müssen die Roboter Lasten von rund 2,5 t transportieren können.

Ein Vorgang, der bislang weltweit einzigartig ist. Außerdem sind die Bedingungen in der Stahlproduktion für Roboter alles andere als ideal. „Bei uns in der Halle herrschen die gleichen Temperaturen wie im Freien. Im Winter wird es in den Hallen ziemlich kalt. Das setzt den Robotern zu“, sagt Haas. Aber nicht nur die Kälte ist ein Problem. Zudem schädigt der allgegenwärtige Stahlstaub die Maschinen. Die dritte zu nehmende Hürde lag schließlich in der Umstellung der Produktion. Denn die neue Anlage wurde während des laufenden Betriebs installiert, wie Haas erzählt.

Roboter in der Stahlproduktion

Die Entscheidung, die Umsetzung mit Kuka zu realisieren, erklärt Haas folgendermaßen: „Wir haben uns aufgrund des Qualitätsversprechens für Kuka entschieden. Außerdem konnte Kuka Erfahrungen aus der Gussindustrie vorweisen.“ In der seit zwei Jahren laufenden automatisierten Anlage sind insgesamt sechs Roboter nebeneinander positioniert. Im ersten Arbeitsschritt werden die Spezialprofile per Förderband in den Arbeitsbereich der Roboter angeliefert. Die Roboter greifen die bis zu 26 m langen Stäbe mittels Magnetgreifer auf und stapeln sie zum Weitertransport platzsparend auf einer Stapelvorrichtung, die sich hinter dem Förderband befindet, aufeinander.

Je nach Länge der Stäbe übernehmen entsprechend viele Roboter die Stapelung. So ist es auch möglich, dass jeweils drei Roboter im Verbund die Stapelung durchführen, was dazu führt, dass die Arbeit in doppelter Geschwindigkeit ausgeführt wird. Wenn die vorgegebene Menge an Stäben abgelegt wurde, fährt der Stapel mit dem nächsten Förderband weiter Richtung Abtransport zum Kunden. Wie die Profile gestapelt werden, hängt von deren Form ab. Bei U-förmigen Profilen beispielsweise greifen die Roboter das Werkstück abwechselnd oben und unten an. Damit wird eine effiziente Stapelung ermöglicht.

Der Kraftprotz aus dem Hause Kuka

Die Anforderungen an den Roboter waren von Beginn an klar definiert: Er sollte hohe Lasten bewegen können, zudem über eine große Reichweite verfügen und die schwierigen Bedingungen in der Werkhalle durften ihm nichts anhaben. Daher fiel die Wahl auf den Roboter vom Typ KR 1000 Titan. Das Muskelpaket aus der Serie der Schwerlastroboter hat eine Tragkraft von 1000 kg und verfügt über eine Reichweite von über 3,2 m. Er wurde explizit für die Handhabung von Motorblöcken, Stahlträgern oder Schiffsteilen konzipiert. Dabei können Distanzen von bis zu 6,5 m schnell und präzise überbrückt werden. Der Sechsachser bringt ein Eigengewicht von 4,7 t auf die Waage. Für den reibungslosen Betrieb der Roboter wurden zahlreiche Mitarbeiter von Mannstaedt bei Kuka in Augsburg geschult. Bei Störfällen und im Wartungsfall können die Mitarbeiter nun selbst die anfallenden Arbeiten am Roboter übernehmen.

Nachdem die Anlage seit nunmehr zwei Jahren in Betrieb ist, kann Haas ein Fazit ziehen: „Die Anlage ist ein absoluter Gewinn. Wir können mit einfacheren Methoden leichter und flexibler produzieren.“ Mit der Umstellung ist es nun möglich, bis zu 26 m lange Spezialprofile herzustellen. Das bietet die Möglichkeit, bis zu 300 unterschiedliche Formen zu produzieren. Nach der erfolgreichen Umsetzung steht bei Mannstaedt das nächste Robotik-Projekt auf der Agenda. „Wir sehen bei uns im Unternehmen noch weitere Anwendungsbereiche für Roboter. Bei nachgestellten Tätigkeiten, also im Bereich der Logistik, planen wir die nächsten roboterbasierten Automatisierungen“, verrät Haas.

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