Automatisierung

Kuka-Roboter fertigen Leiterrahmen für die Mercedes G-Klasse

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Bei der G-Klasse setzt der Hersteller Mercedes-Benz auf stabile Leiterrahmen. Diese werden bei Magna Presstec vollautomatisch auf einer Linie von Kuka gefertigt. Maß und Gewicht der Bauteile war dabei eine Herausforderungen.

Das äußere Erscheinungsbild der Mercedes-G-Klasse hat sich seit der Markteinführung nur wenig verändert. Robust und langlebig, dazu eine unverwechselbare Optik. Nach dem jüngsten Update ist die Offroad-Ikone zwar 53 mm länger und 121 mm breiter und wirkt dadurch auf der Straße wie im Gelände noch präsenter. Ansonsten lag der Schwerpunkt jedoch mehr auf der Technik als auf der Optik. Der Leiterrahmen, das Kernstück zwischen Karosserie und Fahrwerk, das dem Fahrzeug die nötige Stabilität verleiht, wurde im Zuge der Neuauflage ebenfalls überarbeitet. Zeitgleich begann mit der neuen G-Klasse auch eine neue Zeitrechnung in der Fertigung. Wo vorher noch vieles von Hand geschweißt wurde, übernimmt bei Magna Presstec diese Arbeiten nun eine automatische Produktionslinie von Kuka.

„Für uns war es das erste Mal, dass wir mit Kuka zusammengearbeitet haben“, sagt Armin Kleemaier, Projektleiter bei Magna Presstec. Den Ausschlag für die Kontaktaufnahme gab eine Referenz mit ähnlicher Aufgabenstellung, die Kuka bereits vor einigen Jahren umgesetzt hatte. Startpunkt für das gemeinsame Projekt war ein Workshop. „Es war positiv, die Ziele und Ansprüche beider Seiten zusammen zu visualisieren und damit in die Umsetzung zu gehen“, erklärt Armin Kleemaier. Das anfängliche Grobkonzept, wie die Anlage aussehen könnte, wurde im Laufe des Projekts immer mehr verfeinert und konkretisiert.

Eine besondere Herausforderung war dabei die Hallengeometrie. Die gesamte Produktions- und Logistikfläche beträgt etwa 2000 m². „Allerdings lässt sich nicht das gesamte Areal für die Produktionsanlage nutzen“, sagt Dominik Pfeiffer, Projektmanager bei Kuka. „Hinzu kommt, dass die Produktionshalle sehr lang und schmal ist“. Für die beengten Platzverhältnisse mussten also individuelle Lösungen gefunden werden. So wurde zum Beispiel auf der linken Hallenseite ein Versorgungsgang für Drahtfässer und Roboterequipment angelegt. Bauteil-Racks dienen zur Ablage der einzelnen Teile während des Produktionsprozesses. Eine weitere Herausforderung waren die Maße und das Gewicht des Bauteils. Bei einer Länge von 4,30 m und einer Breite von 1,20 m bringt der Leiterrahmen über 230 kg auf die Waage. Verarbeitet werden 145 Einzelteile. Die Gesamtlänge der Schweißnähte beträgt knapp 80 m, zusätzlich werden über 200 Schweißpunkte gesetzt.

Der Leiterrahmen setzt sich aus zwei Hauptgruppen und weiteren Einzelteilen zusammen. Die Fertigungslinien für Vorder- und Hinterbau sind von der Systematik her gleich aufgebaut, jedoch in der Anordnung spiegelverkehrt. Wesentliche Bestandteile sind die beiden Squeezing-Stationen, die sich in mehreren weltweit durchgeführten Lessons-Learned-Einheiten als notwendig herausgestellt haben.

Jede Unterbaugruppe wird am Ende der Linie durch einen Werker geprüft

Mit einem ausgeklügelten Schweißablauf werden die Teile danach möglichst verzugs- und spannungsarm verschweißt. Die nachfolgende geometriegebende Station, die so genannte Geo-Station, verbindet die Längsträger mit den Querträgern und den Federdome. Ab diesem Zeitpunkt spricht man vom Vorder- beziehungsweise Hinterbau. Die Besonderheit dabei ist, dass das Heften und Ausschweißen nicht in separaten Schweißstationen erfolgt, sondern direkt in den jeweiligen Stationen der Linie. Nach dem Anbringen weiterer Kleinteile wird jede Unterbaugruppe am Ende der Linie einer Qualitätskontrolle durch einen Werker unterzogen. Erst danach legt ein Roboter das Bauteil in einem Rack ab, und es wird dem nächsten Arbeitsschritt zugeführt.

In einer weiteren Geo-Station werden Vorder- und Hinterbau gemeinsam mit weiteren Einzelteilen zum Unterbau beziehungsweise Leiterrahmen verbunden. In jeweils darauffolgenden Stationen werden die angebrachten Teile ausgeschweißt. Vor der Stanze ist noch ein Puffer vorgeschaltet, in dem die Bauteile auf eine einheitliche Temperatur abkühlen. Nach der Endkontrolle durch ein Inline-Messsystem und Qualitätsprüfer wird der fertige Leiterrahmen automatisiert zur Oberflächenveredlung übergeben.

Zur Steuerung wurde der Kuka eigene Standard miKuka eingesetzt. Informationen zum Maschinenstatus werden transparent dargestellt und standardisierte Funktionen erleichtern die Bedienung. Mit miControl und miView als integrale Bestandteile der Software-Lösung erhalten Endkunden bewährte und getestete Programmbausteine. Sie ermöglichen dem Anwender, schnell und ohne viel Aufwand Bedien- und Anzeigefunktionen zu erstellen und zu erweitern. „Durch diese Steuerung können unsere Kunden im Sinne der Industrie 4.0 produzieren“, sagt Dominik Pfeiffer. „Mit unserer Steuerungstechnik sorgen wir für die nötige Vernetzung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose.“

Seit Mai 2017 ist die Anlage verkettet und in Betrieb. „Das Schweißen läuft nun äußerst prozessstabil ab und wir erreichen mit geringem Personaleinsatz eine optimale Qualität und eine hohe Ausbringung“, fasst Dominik Pfeiffer zusammen. Im Einsatz sind 45 Roboter, insbesondere vom Typ KR 30 L16 als Schweißroboter und KR240 als Handler. An einer abschließenden Inline-Messstation vermisst ein Roboter mit Kamera und Linien-Laser die Bauteile. Dabei werden die Rahmen zu hundert Prozent auf ihre maßlichen Merkmale wie Löcher, Bolzen, Kanten und Flächen hin geprüft. Dies gewährleistet eine konstante Bauteilqualität.

In zwei Schichten erreicht Magna Presstec eine Ausbringung von 20.000 Leiterrahmen pro Jahr. Armin Kleemaier ist zufrieden mit dem Verlauf und dem Ergebnis. „Die Zusammenarbeit mit Kuka war gut und verbesserte sich im Lauf der Zeit noch weiter“, fasst der Projektleiter zusammen. „Wenn Störeinflussgrößen aufgetreten sind, konnten wir auch diese immer gut abarbeiten und führten so das Projekt gemeinsam zum Erfolg.“ (ub)



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