Bruno Lammers, Executive Director Saertex, Frédérique Mutel, Präsidentin der JEC Composites, und Norbert Bargmann, Geschäftsführer der Messe München, haben eine Verbundwerkstoff- Sonderschau auf der AUTOMATICA 2010 vereinbart. Bild: A.P. Foucha

Verbundwerkstoffe sind derzeit ein brandaktuelles Thema in Konstruktion und Produktion und werden daher im nächsten Jahr auf der AUTOMATICA eine Schlüsselrolle einnehmen. Letzte Woche haben sich die Messe München als Veranstalter der AUTOMATICA, die Organisatoren der JEC Composites Show in Paris und die Gesellschaft für die Weiterentwicklung von Werkstoffen und Verarbeitungsprozessen (Sampe) darauf geeinigt, das Thema Verbundwerkstoffe auf der AUTOMATICA im kommenden Jahr (08. - 11. Juni 2010) zum Hauptthema einer Sonderausstellung und einer zweitägigen Konferenz zu machen. Wie Norbert Bargmann, Geschäftsführer der Messe München, mitteilt, soll der Verbundwerkstoff-Pavillion eine Fläche von 500 m² erhalten. Organisiert wird die Ausstellung von JEC Composites, dem Veranstalter der weltweit führenden Fachmesse für Verbundwerkstofftechnik, die letzte Woche in Paris mit 1.000 Ausstellerfirmen stattfand und 27.000 Besucher anlockte. „In der Fertigung von Verbundwerkstoffen werden zunehmend Roboter eingesetzt“, sagt Frédérique Mutel, Präsidentin der JEC Composites. Deshalb ist die AUTOMATICA für sie auch die geeignete Plattform für die Verbundwerkstoff-Hersteller. Für die zweitägige Sampe-Konferenz „Automatisierung in der Verbundwerkstoff-Technologie“, die von Prof. Klaus Drechsler organisiert wird, dem Leiter des SGL-Group-Stiftungslehrstuhls für „Carbon Composites“ an der Technischen Universität in München, konnte bereits eine Reihe internationaler Referenten verpflichtet werden. „Als Automatisierungszentrum ist die AUTOMATICA die ideale Plattform für die automatisierte Verbundwerkstoff-Technologie. Der Kongress und die vielen wissenschaftlichen Vorträge aus Industrie und Forschung bilden eine ideale Ergänzung zur Ausstellung“, betont Drechsler.

Durch die große Nachfrage an Leichtbauwerkstoffen vor allem in der Raumfahrt, im Automobil- und Maschinenbau, erfahren Faserverbundstoffe weltweit einen großen Zuwachs. Mutel schätzt die derzeitige weltweite Nachfrage nach Verbundwerkstoffen auf ca. 8,6 Millionen Tonnen und veranschlagt den Marktwert auf rund 62 Milliarden Euro. 550.000 Mitarbeiter sind in diesem Bereich bereits tätig. Laut Mutel ist der Markt in den letzten fünf Jahren um 42% gewachsen und wird bis zum Jahr 2013 um weitere 51% steigen. Die fünf wichtigsten Wachstumstreiber sind der Volumenzuwachs in Asien, die Entwicklung von Windenergiesystemen, der zunehmende Bedarf an Verbundwerkstoffen in der Luftfahrttechnik, neue Spritzgussprozesse für Verbundwerkstoffe und die großen Zuwachsraten im Bereich der Thermoplaste. Mutel prognostiziert, dass die höchsten Zuwachsraten innerhalb der nächsten fünf Jahre in der Bauwirtschaft und im Windenergiesektor zu finden sein werden.

Stéphane Itasse

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„Wir gehen davon aus, dass wir durch gemeinsame Produkte bis zum Jahr 2012 Umsatzpotenziale im dreistelligen Millionen-Bereich erschließen können“, sagt Bernd Minning, Geschäftsführer der Grenzebach Maschinenbau GmbH. Bild: Grenzebach

Die Beteiligung der Grenzebach Maschinenbau GmbH an der Kuka AG und die kürzliche Erhöhung der Aktienanteile haben in den vergangenen Wochen in der Branche für Diskussionsstoff gesorgt. Wir haben Grenzebach-Geschäftsführer Bernd Minning nach den Hintergründen und Plänen befragt. Herr Minning, was hat Grenzebach veranlasst, aus der schon bestehenden Zusammenarbeit mit Kuka eine Beteiligung an der Kuka AG zu machen? Minning: Durch den Anteilserwerb wollen wir unsere Zusammenarbeit mit einem strategisch wichtigen Kooperationspartner sichern. Die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Zusammenarbeit sind gut. Beide Unternehmen arbeiten seit einem knappen Jahrzehnt partnerschaftlich zusammen und sind schon lange gemeinsam in der Produktentwicklung tätig. Grenzebach hat seinen im Dezember 2008 erworbenen Anteil von 5,4% jetzt auf 19% aufgestockt. Was ist der Grund für diese Erhöhung? Minning: Wir streben eine langfristige, strategische Partnerschaft mit Kuka an. Kuka ist generell ein sehr attraktives Unternehmen mit hervorragenden Wachstumsaussichten – der steigende Rationalisierungsdruck und die Nachfrage nach flexibleren Produktionsprozessen führen dazu, dass beide Kuka-Sparten gute Aussichten auf weiteres Wachstum haben. Gemeinsam mit Kuka wollen wir neue Geschäftsfelder erschließen. Als Ziel haben Sie eine Beteiligung von 25,1% genannt. Will Grenzebach damit auch auf die Geschäftspolitik von Kuka Einfluss nehmen? Minning: Der Besitz einer Sperrminorität von 25,1% gewährt uns ein Mitspracherecht in wichtigen Fragen. Dass wir – als größter Kuka-Aktionär – daran ein Interesse haben, dürfte verständlich sein. Ist es die Absicht von Grenzebach, die starke Automobil-Abhängigkeit von Kuka zu reduzieren? Minning: Aus unserer Sicht ist Kuka führend im Automotive-Geschäft und soll es auch bleiben. Darüber hinaus bekennen wir uns zur Sparte Systems mit der Konzentration auf Auto und Aerospace und zur Sparte Robotik mit dem Fokus auf die General Industry und deren Systempartner. Wir sehen Möglichkeiten für gemeinsames Wachstum in beiden Geschäftsbereichen.

 
In welchen Anwendungsbereichen und Branchen gibt es bereits eine Zusammenarbeit zwischen Grenzebach und Kuka und wo soll diese zukünftig intensiviert oder erweitert werden?
Minning: Grenzebach ist spezialisiert auf Anwendungen im Bereich Materialfluss- und Verfahrenstechnik. Dabei setzt Grenzebach seit längerem in verschiedensten Bereichen Roboter ein. So zum Beispiel bei der Stapelung von Produkten aus dem Baustoffsektor, bei der Bearbeitung und Stapelung von Glasscheiben oder bei der Beschickung von Solarpanels in Fertigungsstraßen.
Neben den gerade genannten gibt es weitere attraktive Möglichkeiten der Zusammenarbeit in den Bereichen Transport und Logistik sowie in der Holzbearbeitung.

Wo sind gemeinsame Produktentwicklungen geplant?
Minning: Nehmen Sie zum Beispiel die Gepäckabfertigung am Flughafen. Gemeinsam können Grenzebach und die Systems-Sparte von Kuka intelligente Zellen für Gepäckabfertigungssysteme entwickeln, die den Prozess weiter automatisieren.
Oder nehmen Sie die Holzindustrie: Zusammen mit der Robotersparte können wir zum Beispiel automatische Fertigungslösungen entwickeln, mit denen Furniere künftig noch effizienter bearbeitet werden können. Weitere Beispiele finden sich in der Glas- und der Solar-Industrie.
Wir gehen davon aus, dass wir durch solche gemeinsamen Produkte bis zum Jahr 2012 Umsatzpotenziale im dreistelligen Millionen-Euro-Bereich erschließen können. Von der gemeinsamen Produktentwicklung werden beide Unternehmen profitieren.

Grenzebach und Kuka betreiben eine gemeinsame Niederlassung in den USA. Sind weitere solche Projekte geplant und welche Regionen haben Sie dabei im Visier?
Minning: Kuka ist Untermieter in unserem Werk in Newnan bei Atlanta (Georgia, USA) und unterstützt uns auf dem amerikanischen Markt bei den Vertriebsaktivitäten im Bereich Glas. Gleichzeitig haben wir somit einen Kuka-Service-Standort im Haus. In unserem Werk in Shanghai bearbeiten wir derzeit Gussteile für die Kuka-Roboter. Auch für den asiatischen Raum bietet die Zusammenarbeit mit Kuka bessere Möglichkeiten durch gemeinsamen Service für die Glasindustrie.

Seit Ende 2007 hat Grenzebach in der Photovoltaik eine Kooperation mit Reis Robotics. Beeinflusst die Beteiligung an Kuka diese Partnerschaft?
Minning: Die Partnerschaft mit Reis erlaubt uns, bei Großprojekten gemeinsam aufzutreten, und bietet somit unserem Endkunden den Vorteil eines einheitlichen Systemkonzepts. Insbesondere bei größeren Nutzlasten ist Kuka ein Lieferant von Standard-Robotern, die in derartigen Applikationen genutzt werden.

Soll die Kooperation mit Reis langfristig weitergeführt werden und wie sieht Ihre Vorgehensweise bei Photovoltaik-Projekten zukünftig aus?
Minning: Im Bereich Photovoltaik gibt es unterschiedliche, nur zum geringen Teil überlappende Kompetenzen. Wir sehen den Sinn unserer Kooperation darin, diese unterschiedlichen Kernkompetenzen zusammenzuführen und damit einen Mehrwert für unsere gemeinsamen Kunden zu schaffen.

Zur Person
Bernd Minning
Dipl.-Ing. Bernd Minning (55) kam 1996 zur Grenzebach Maschinenbau GmbH. Zuerst war er technischer Leiter, ab Juni 1998 Geschäftsführer Technik und seit Juli 1999 ist er alleiniger Geschäftsführer mit Verantwortung für die gesamte Gruppe. Er ist verheiratet und hat einen erwachsenen Sohn.

Rüdiger Kroh

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Martin Freundt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen: „Wir arbeiten an der Entwicklung von hoch präzisen Montageköpfen, die es ermöglichen werden, herkömmliche Positioniersysteme für die Präzisions- und Mikromontage einzusetzen.“

Die zukünftige Generation automatisierter Präzisionsmontageanlagen wird automatisch rekonfigurierbar und flexibel an Hard- und Software anpassbar sein, so Martin Freundt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen. Herr Freundt, welche Trends prägen die Entwicklung der Mikromontage? Freundt: Die vormals reinen Mikroprodukte entwickeln sich zunehmend in Richtung  komplexerer Baugruppen, bei denen Mikrobauteile und größere makroskopische Bauteile im Bereich mehrerer Zentimeter miteinander montiert werden müssen. Wir sprechen in diesem Zusammenhang von der „Präzisionsmontage“, die sich durch die für beide Bereiche typische extrem hohe Montagepräzision bis zu 100 nm ausgezeichnet. Ein sehr gutes Beispiel ist die Montage von Diodenlaserbaugruppen, wo kleine Optiken hoch präzise justiert und montiert werden müssen. Dies neue Gebiet stellt gesteigerte beziehungsweise teilweise neue Ansprüche an die Handhabungstechnik. Eine Herausforderung ist der durch die Beteiligung größerer Bauteile verursachte Bedarf an Arbeitsraum und die Anzahl der für die Montage erforderlichen Freiheitsgraden hoch präziser Handhabungssysteme. Marktgängige hochpräzise Systeme verfügen zunehmend über unzureichenden Arbeitsraum oder fehlende Freiheitsgrade um die an uns herangetragenen Montageaufgaben zu automatisieren. Welche Bedeutung hat mittlerweile die Mikromontage? Freundt: Die Präzisions- und Mikromontage stellt bei allen hybriden Produkten, bei denen dreidimensionale Bauteile oder verschiedene Materialien zu präzise arbeitenden funktionalen oder miniaturisierten Baugruppen zusammengebracht werden müssen, eine Schlüsseltechnologie dar. Typische Anwendungsgebiete sind im Bereich der Montage von Sensoren, optischen Systemen und medizintechnischer Produkte angesiedelt. Stellt die Mikromontage hohe Anforderungen an Handlingeinrichtungen? Freundt: Ja, Mikro- und auch Präzisionsprodukte stellen hohe Anforderungen an die Flexibilität und Präzision der Handhabungseinrichtungen. Viele hoch präzise Produkte erfordern während ihrer Produkteinführungsphase automatisierte Montagevorgänge, die jedoch bei geringen Stückzahlen wirtschaftlich realisiert werden muss. Um diese Produkte erfolgreich auf den Markt bringen zu können muss diese Phase der Markteinführung trotz der geringen Stückzahlen wirtschaftlich automatisiert werden können. Dafür ist eine hohe Flexibilität der erforderlichen Handhabungstechnik essentiell, weil dies die Kosten für die Gestaltung und Einrichtung einer automatisierten Montage entscheidend beeinflusst.

Welche Probleme müssen derzeit noch gelöst werden?
Freundt: Derzeit arbeiten wir an der Entwicklung von hoch präzisen Montageköpfen, die es ermöglichen werden, herkömmliche Positioniersysteme für die Präzisions- und Mikromontage einzusetzen. Mit diesen aktiven Montageköpfen, die sowohl aus spezieller Sensorik als auch aus einer hoch präzisen Feinjustageeinheit bestehen, wird es möglich, hoch präzise Justagevorgänge auf der Basis konventioneller Robotertechnik zu realisieren. Auch die funktionelle Erweiterung existierender Präzisionsmontagesysteme bei Kunden steht im Fokus aktueller Arbeiten des Fraunhofer IPT. Diese Erweiterungen können beispielsweise zusätzliche Freiheitsgrade und/oder eine erweiterte Flexibilität der Greifwerkzeuge umfassen.
 
Wie sehen Sie die Zukunft der automatisierten Montage von Präzisionsbauteilen?
Freundt: Für die zukünftige Generation automatisierter Präzisionsmontageanlagen arbeiten wir an automatisch rekonfigurierbaren Montageanlagen, die eine flexible Anpassung sowohl der Hard- und Software als auch der erforderlichen Bauteilversorgung ermöglichen um Montageprozesse in kürzester Zeit wirtschaftlich automatisieren zu können. Wir sehen diese Adaptivität auch als erforderlichen Schritt um aktuelle Untersuchungsthemen wie Selbstoptimierung und kognitive Steuerungen praktisch beziehungsweise mechanisch umsetzen zu können.

Bernard Kuttkat

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Der Greifer eignet sich für die Handhabung von flachen Bauteilen.

Um in Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren flache Bauteile in das Spannfutter einzulegen, sind klassische Greifer nicht immer die erste Wahl. Schunk hat daher einen Vakuumgreifer für beliebige Spindelschnittstellen in sein Lieferprogramm aufgenommen. Der Greifer eignet sich für die Handhabung von flachen Bauteilen und kann in jeder Maschine eingesetzt werden, die über die Werkzeugaufnahme Druckluft zur Verfügung stellt. Der Vakuumsauger arbeitet über eine im Greifer integrierte Venturidüse und braucht daher zur Erzeugung des Unterdrucks keinen Vakuumanschluss, sondern lediglich eine Druckluftversorgung mit bis zu 8 bar. Das genügt, um bei einem Saugerdurchmesser von 70 mm Werkstücke bis 12 kg Gewicht anzuheben, heißt es von Seiten des Unternehmens. Über die gesamte Baureihe sind Haltekräfte von 20 bis 3000 N möglich.

Rüdiger Kroh 

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Profactor hat mit dem I-Rob-Feeder eine Gesamtlösung für das individuelle robotische Bestücken von Industrieanlagen entwickelt. Der denkende Roboter erkennt und greift unterschiedlichste Werkstücke und platziert diese für die Weiterverarbeitung richtig, wie das Unternehmen mitteilt. Eine einfache Integration in eine Produktionsanlage wird durch ein verteiltes Steuerungskonzept ermöglicht.

„Der wesentliche Vorteil unserer bereits industrietauglichen Entwicklung ist, dass die einzelnen Teile nicht mehr sortenrein geschichtet zur Anlage geliefert werden müssen“, erklärt Andreas Pichler, Leiter des Fachbereichs Robotik und Adaptive Systeme bei der österreichischen Unternehmensgruppe für angewandte Produktionsforschung. Da das Roboter-System von Profactor die 3D-Lage der Werkstücke auch in nicht-standardisierten Umgebungen wie Kisten oder Schütten lokalisiert, erspart es der Industrie die zeitlich aufwändige Teile- und Arbeitsraumvorbereitung.

Roboter verarbeitet wichtige Informationen selbst
Der Roboter verarbeitet alle wichtigen Informationen, die ihm durch ein Abbild der Ist-Situation mittels 3D-Objekterkennung vermittelt werden, heißt es. Um welche Teile handelt es sich? In welcher Lage befinden sich die einzelnen Teile? Wie sind sie am besten zu greifen? Nach Beantwortung dieser Fragen ergreift der Roboter die Werkstücke und platziert sie für die weitere Verarbeitung.
„Unser Roboter programmiert sich sozusagen selbst. Wir haben ihm das Denken beigebracht“, sagt Pichler. Somit sei das System in der Lage, sich rasch an neue Umweltbedingungen anzupassen und sich in kurzer Zeit zu rekonfigurieren um neue Teile handhaben zu können.

Neues Zusammenspiel von Bildverarbeitung, Roboter, Inspektion und Steuerung
„Die eigentliche Innovation ist das Gesamtsystem I-Rob-Feeder“, erläutert Pichler und meint damit das Zusammenspiel von 3D-Bildverarbeitungssystem, selbstprogrammierbarem Roboter, einer Oberflächeninspektion sowie einem verteilten Steuerungskonzept. Da Kompatibilität ganz oben im Anforderungsprofil stand, ist die Profactor-Entwicklung sowohl hard- als auch softwaremäßig rasch und ohne große Umbaumaßnahmen in bestehende Anlagen integrierbar, so das Unternehmen. Stillstandzeiten würden sich auf ein Minimum reduzieren.
 

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