12 wichtige Erkenntnisse für die Schweißautomatisierung

Die meisten assoziieren Roboter und Cobots mit Automatisierung. Allerdings bieten Dinge wie Traktoren, Schweißmaschinen, Kreisschweißsysteme, Positionierer und andere ähnliche Technologien harte Automatisierungsoptionen, wenn die flexible Programmierfähigkeit eines Roboters nicht verfügbar ist.

Anmerkung des Herausgebers: Das Folgende basiert auf „How to Add Automation to Your Business“, einer Podiumsdiskussion, die von der American Welding Society auf der FABTECH 2022 vom 8. bis 10. November 2022 in Atlanta veranstaltet wurde.

Aufgrund der Konvergenz verschiedener Faktoren befindet sich die Automatisierung in der Schweißbranche an einem Wendepunkt. Um tiefer in die Frage einzutauchen, wie Unternehmen die Vorteile der Automatisierung nutzen können, hat die American Welding Society (AWS) das Thema mit vier Experten der Automatisierungsbranche angesprochen:

Ich hatte das Vergnügen, diese Podiumsdiskussion zu moderieren. Um die Automatisierung weiter zu erforschen, haben wir mit diesen Personen Kontakt aufgenommen. Im Folgenden finden Sie 12 wichtige Erkenntnisse aus unserem Gespräch.

Die Automatisierung kann hart (manchmal auch als feste Automatisierung oder mechanisiertes Schweißen bezeichnet) oder flexibel (was die Flexibilität der Programmierung impliziert) sein. Zur harten Automatisierung gehören Dinge wie Traktoren, Schweißmaschinen, Kreisschweißsysteme, Positionierer und andere ähnliche Technologien, denen die flexible Programmierfähigkeit eines Roboters fehlt.

„Traktoren sind ein großartiges Beispiel für harte Automatisierung“, sagte Gilgenbach. „Wenn Sie eine lange, gerade Schweißnaht haben, können Traktoren die Variation und die Anzahl der Starts und Stopps reduzieren, was ein häufiger Grund für das Auftreten von Schweißfehlern sein kann.“

Die flexible Automatisierung kann in vorgefertigte Roboterzellen oder kundenspezifische Roboterzellen unterteilt werden. Vorgefertigte Zellen haben in der Regel einen günstigen Preis und können eine Vielzahl von Teilen schweißen. Maßgeschneiderte Zellen basieren in der Regel auf einem Teil oder einer Einteilerfamilie. Darüber hinaus können sie zusätzliche Funktionalität bieten und größere Teile aufnehmen.

„Jetzt gibt es eine dritte Automatisierungskategorie und das sind kollaborative Roboter oder Cobots“, sagte Gilgenbach. Ein Cobot kann einen Schweißtisch oder -wagen umfassen, der einen Roboterarm trägt, und der Arm kann von Hand geführt werden, um einen Schweißpfad zu erstellen. Ein Cobot umfasst außerdem Funktionen zur intuitiven Programmierung des Roboters sowie der Komponenten der Schweiß- oder Plasmaschneidanlage.

„Die Qualifikationslücke – die Lücke zwischen den Aufgaben, die wir erledigen müssen, und den Fähigkeiten der verfügbaren Arbeitskräfte – schafft den Bedarf an einfach zu bedienenden Roboter- und Cobot-Systemen, die schnell eingesetzt werden können“, sagte Komljenovic.

Rhoda stimmte zu. „Wenn der Cobot-Bediener überhaupt mit Computern und Tablets vertraut ist, ist das hilfreich; Aber jetzt kann Ihr 59-jähriger Handschweißer dem Roboter etwas beibringen, indem er den Arm durch die gewünschte Schweißbahn führt. Sie benötigen keinen Offline-Ingenieur, um die Pfade zu erstellen.“

Der überwiegende Konsens war, dass Automatisierung Karrierechancen schafft.

Da der Einsatz von Robotern in der Schweißindustrie zunimmt, glauben Automatisierungsexperten, dass Werkstätten ein Dutzend Dinge berücksichtigen sollten, wenn sie über Automatisierung beim Schweißen nachdenken.Bilder: American Welding Society

„Roboter sind entscheidend für den Erfolg jeder Produktionsanlage in den Vereinigten Staaten. Durch die Automatisierung zur Steigerung der Produktivität können Sie mehr Möglichkeiten nutzen und dadurch mehr Arbeitsplätze schaffen“, sagte Finazzo. „Wenn ich Kunden besuche, frage ich sie immer nach zwei Dingen: ‚Was hält Sie nachts wach?‘ und ‚Was ist Ihr Plan für die Automatisierung?‘ Es gibt keine Diskussion mehr darüber, ob Unternehmen weiterhin manuell arbeiten können oder nicht. Wenn das passiert, neigen sie dazu, sehr schnell zu schrumpfen. Die Frage ist, wie schnell möchten Sie die Automatisierung einführen und was ist Ihr Plan?“

„Alle Fähigkeiten unserer großartigen Schweißer sind auf das automatisierte Schweißen übertragbar. Sie werden einfach anders genutzt“, fügte Gilgenbach hinzu.

Lass das Perfekte nicht der Feind des Guten sein.

„Eine vorgefertigte Roboterzelle könnte 90 % ihrer Kriterien erfüllen, und 90 % sind besser als null“, sagte Finazzo.

Komljenovic stimmte zu und stellte fest, dass diese Zellsysteme ein Tor zum Wachstum seien. „Wenn Unternehmen den Erfolg des ersten Robotersystems sehen und Antworten auf unbekannte Fragen erhalten, werden sie sehr schnell herausfinden, wie sie von dort aus wachsen können.“

„Cobots senken die Hürde für kleine und mittlere Unternehmen“, fügte Rhoda hinzu. „Selbst sehr große Unternehmen mit vielfältigen Anwendungen in geringem Volumen sind gute Kandidaten für kollaborative Roboter. Das Schöne am kollaborativen Roboterschweißen ist, dass Unternehmen ihren Cobot innerhalb weniger Wochen nach der Bestellung erhalten können. Wenn es an der Laderampe ankommt, können sie morgens die Schrumpffolie durchschneiden und nachmittags mit dem Produktionsschweißen beginnen.“

Komljenovic stellte fest, dass es einen allgemeinen Trend zur Automatisierung gebe, bei dem Unternehmen ihr komplexestes Problem automatisieren möchten, weil es ihnen schwerfällt, Menschen zu finden, die die erforderliche Qualität liefern.

„Bitte beginnen Sie Ihre Automatisierungsreise nicht mit Ihrem komplexesten Teil“, sagte er. „Der richtige Ansatz besteht darin, einen schnellen Erfolg zu erzielen und dann sicherzustellen, dass Sie einen Automatisierungs-Champion haben, der diesen Erfolg vorantreibt. So schaffen Sie Vertrauen in die Automatisierung.“

„Suchen Sie nach wiederholbaren Teilen, bei denen Sie entweder über einen guten Prozess verfügen oder davon überzeugt sind, dass Sie einen Prozess entwickeln können“, fügte Gilgenbach hinzu. „Dann können Roboter Ihnen helfen, die Produktivität zu steigern.“

Rhoda, der seit den 1980er Jahren mit Robotern arbeitet, stimmte zu. „Der richtige Ausgangspunkt sind die einfachen, banalen Unterbaugruppen, die für den Bediener auch am langweiligsten sind. Verlagern Sie diese Aufgaben auf die Schweißautomatisierung.“

Werkstätten sollten einen Ansprechpartner – einen „Automatisierungs-Champion“ – benennen, der zum Experten für Programmierung, Betrieb, Wartung, Fehlerbehebung und Schulung anderer wird.

„Ich möchte betonen, dass es einen Automatisierungs-Champion gibt“, sagte Gilgenbach. „Ein Teil unserer Aufgabe als Automatisierungsanbieter besteht darin, Unternehmen bei der Vorbereitung auf ihren neuen Roboter-Teamkollegen zu unterstützen. Für eine erfolgreiche Implementierung müssen wir eine zentrale Person identifizieren, die sich um die Programmierung, den Betrieb, die Wartung, die Fehlerbehebung und die Schulung anderer kümmert.“

„Die wichtigste Zutat für einen Champion ist das Verlangen“, sagte Rhoda. „Zum Beispiel gab es in Connecticut einen Brückenhersteller mit einem 19-jährigen Schleifer der Einstiegsklasse, der von dem bestellten Cobot fasziniert war. Er wollte es lernen und dieser Champion sein.

„Mittlerweile hat er sein Können so weit gesteigert, dass er mit dem Cobot D1.5-zertifizierte Brückenkonstruktionsschweißungen herstellt, was beweist, dass Champions von überall in einem Unternehmen kommen können.“

Jeder ist jemandem unterstellt, daher ist es wichtig, kostenbewusst zu sein und einen Kapitalaufwand zu rechtfertigen, aber die Einstellung zum ROI hat sich geändert.

„Die Qualität des von Ihnen hergestellten Produkts ist jetzt wichtiger“, sagte Finazzo.

Aufgrund des Fachkräftemangels verfügen Unternehmen nicht über die zusätzlichen Kapazitäten, um Schrott abzurechnen. Bei den explodierenden Materialkosten schmerzt der Ausschuss noch mehr.

„Wenn Sie ein Automobilzulieferer sind, müssen Sie 100 % Qualität haben“, fuhr er fort. „Unternehmen müssen der Qualität einen Wert beimessen. Es gibt auch einen Wert für verpasste Chancen.“

Gilgenbach betonte die Berechnung der Kosten verpasster Chancen. „Früher basierte die Amortisation möglicherweise auf dem Stundenlohn oder dem Belastungssatz. Jetzt sind es die Aufträge, die Sie nicht bekommen, weil Sie nicht über die Kapazitäten verfügten oder Ihre Vorlaufzeit zu lang war. Ich denke, das ist eine entscheidende Veränderung in der Art und Weise, wie Menschen die Amortisierung der Automatisierung betrachten.“

„Normalerweise liegt das Einsparungsverhältnis beim automatischen gegenüber dem halbautomatischen Schweißen bei 3:1, aber es gibt oft Qualitätseinsparungen, die schwieriger zu erkennen sind“, sagte Rhoda. „Zum Beispiel kommt es zu übermäßigem Schweißen, etwa wenn das WPS ein ¼-Zoll-Gewinde vorschreibt. Kehlnaht, aber der Bediener macht eine 5/16-Zoll-Kehlnaht. Schweißen. Durch die Automatisierung sind enorme Einsparungen möglich, nicht nur beim Material und Arbeitsaufwand, sondern auch durch die Eliminierung von Verzerrungen und zusätzlichen Nachbearbeitungsarbeiten.“

„Die Werkzeugkosten sind normalerweise das größte Hindernis für einen Kunden, die Automatisierung voranzutreiben“, sagte Finazzo.

„Werkzeuge sind immer teurer, als irgendjemand gerne hätte. Das liegt in der Natur des Tieres“, fügte Komljenovic hinzu.

Berücksichtigen Sie die Werkzeugausstattung und Ihre anderen Anforderungen, wenn Sie einen Automatisierungspartner bewerten, rät Gilgenbach. „Werden Sie eine Zelle von einem Partner kaufen und dann woanders maßgeschneiderte Werkzeuge kaufen? Verfügen Sie bereits über modulare Werkzeuge in Ihrer Werkstatt und benötigen nur noch die Roboterzelle? Möchten Sie einen Partner, der mit Ihnen die Werkzeuge entwirft, alles installiert, die Programmierung übernimmt und die erste Abnahme durchführt? Ich denke, es ist wichtig zu verstehen, welches Maß an Unterstützung Sie benötigen werden.“

Rhoda fügte hinzu, dass ein Teil der Attraktivität eines Cobots und der Ausstattung vorgefertigter Zellen mit Drehtischen und modularen Vorrichtungen darin besteht, dass dadurch ein Großteil der zusätzlichen Kosten und Entwicklungszeit entfällt, die ein Hindernis für die Automatisierung darstellten.

Automatisierung erzwingt Verbesserungen in vorgelagerten Prozessen.

„CNC-gesteuertes Plasmaschneiden, Laserschneiden und Abkantpressen ermöglichen die Automatisierung, weil sie dem Roboter konsistente Teile liefern“, sagte Rhoda. „Fragen Sie sich vor der Automatisierung, ob Sie über gute vorgelagerte Prozesse verfügen. Wenn nicht, konzentrieren Sie sich zuerst auf diese.“

„Man kann nicht genug Geld für vorgelagerte Prozesse ausgeben“, fügte Finazzo hinzu. „Versuchen Sie nicht, diese Verbesserungen zu umgehen und ihre Mängel durch Automatisierung auszugleichen. Suchen Sie nach einem Automatisierungspartner, der Ihnen dabei helfen kann, die Toleranzen der in die Zelle kommenden Teile zu kontrollieren, und Sie werden viel erfolgreicher sein.“

Sobald ein Unternehmen die Automatisierung einführt, werden ihre hohe Präzision und Wiederholbarkeit sofort Produktivitätsengpässe vor und nach der automatisierten Zelle aufdecken.

„Eines meiner Lieblingsbücher heißt ‚The Goal‘“, sagte Rhoda. „Mittlerweile ist es ein klassisches Buch, in dem es um die Theorie der Einschränkungen geht und darum, das Tempo für Ihre Fabrik festzulegen, basierend auf dem Wissen, wo die Engpässe liegen, und deren Behebung.“

„Vision- und andere Sensorsysteme, kombiniert mit besseren Entscheidungsalgorithmen und maschinellem Lernen, ermöglichen es uns, Roboter schneller und intelligenter einzusetzen“, sagte Komljenovic. „Die Auswahl von Anwendungen, die vor ein paar Jahren schwierig waren, ist heute ein Kinderspiel.“

„2D- und 3D-Vision-Technologie ist jetzt sehr einfach zu übernehmen“, fügte Finazzo hinzu. „Weil sie weniger kosten und einfach einzurichten sind, können Sie es sich jetzt leisten, nachzuforschen und zu sagen: ‚Ich habe dieses Problem gelöst und kann hier die Kosten senken, sodass ich dort mehr ausgeben kann.‘“

AWS und die Association for Advancing Automation (A3) haben beide Standards für die Sicherheit von Robotern und Cobots.

„Um die Einführung zu beschleunigen, muss man sicherstellen, dass sie sicher durchgeführt wird“, sagte Finazzo. „Obwohl ein Cobot über leistungs- und kraftbegrenzende Maßnahmen verfügt, gibt es einen gründlichen Risikobewertungsprozess. Auch Schulungen gehören zur Schadensbegrenzungstaktik.“

„Da es weder einen Zaun noch eine Lichtschranke gibt, fragen sich die Leute, ob Cobots sicher sind. Die Antwort ist ja“, sagte Komljenovic. „Am Ende des Cobot-Arms befindet sich jedoch immer noch eine Taschenlampe. Wie sicher ist eine heiße Taschenlampe? Nun, es ist ungefähr so ​​sicher wie beim Schweißen von Hand. Deshalb müssen Sie einen Automatisierungspartner auswählen, der Ihnen hilft, die Risikobewertung zu verstehen.“

Die Unternehmen der Experten investieren in Programme, die Bildungseinrichtungen erreichen, erstellen Mentoring-Programme und bieten Bildungsmöglichkeiten zur Erweiterung der Automatisierungskompetenzen.

„Wenn man an die Kapitalrendite eines Unternehmens denkt, ist das in Wirklichkeit die Kapitalrendite eines Landes – zu geben