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Give-away ohne throw-away

Roboterzelle
Give-away ohne throw-away

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Flexobot ist eine Roboterzelle mit integriertem Roboter von Kuka (Halle 12, Stand B35). Sie optimiert den mehrstufigen Bearbeitungsprozess eines Bestecks aus Hochleistungskunststoff.

Sebastian Schuster
Global PR & Content Manager bei Kuka

Ab dem Jahr 2021 sollen viele Wegwerfprodukte aus Plastik verboten werden. Welche Mengen an Plastikmüll allein für Einwegbesteck anfallen, listet die Gesellschaft für Verpackungsforschung auf: Demnach fielen im Jahr 2017 rund 10.000 t Abfall durch Einwegbesteck in Deutschland an. Ein beträchtlicher Teil davon entfiel auf Messen. Daher setzen sich die Spritzgussbranche und Plastics-Industrie damit auseinander, nachhaltige, dauerhafte und flexibel einsetzbare Produkte zu fertigen. Wie das gelingen kann, zeigt Gindele zusammen mit der Hochschule Reutlingen, Robomotion und Kuka am Beispiel eines Projekts. Dabei wird nachhaltiges Besteck aus Hochleistungskunststoff in einer Spritzgussmaschine gefertigt. Eine hochflexible Roboterzelle mit integriertem Kuka-Roboter übernimmt im Anschluss daran aufwendige Weiterbearbeitungstätigkeiten wie beispielsweise das Entfernen des Angusses sowie die Qualitätskontrolle und Montage.

Essbesteck zur Mehrfachnutzung

Studierende der Hochschule Reutlingen unter Federführung von Professor Steffen Ritter hatten es sich zum Ziel gesetzt, dem entgegenzuwirken. „Unsere Projektgruppe hat ein innovatives Essbesteck aus Hochleistungskunststoff entwickelt, das dauerhaft, leicht mitzuführen, flexibel einsetzbar, hochfunktional und kompakt ist sowie den hygienischen Anforderungen entspricht“, sagt Ritter und führt weiter aus: „Wir stellen Messebesuchern ein Produkt vor, mit dem sie einen Beitrag zu nachhaltigem, bewusstem Konsum leisten können.“ Die Nachfrage steigt. „Bei so komplexen Produkten und hohen Stückzahlen muss die Produktion unbedingt automatisiert erfolgen“, sagt Ritter. Am Kuka-Stand erhalten Besucher das Besteck als Give-Away.

Dieses Beispiel zeigt, wie die hochkomplexe Automatisierungslösung in der realen Produktionswelt eines Spritzgießunternehmens funktioniert. Dazu wird der Hochleistungskunststoff in einer Spritzgussmaschine bei Gindele in die gewünschte Besteckform gegossen. Die anschließende Entnahme aus der Maschine, das Entfernen des Angusses und die Qualitätskontrolle per Vision-System geschehen ebenfalls automatisiert, und zwar durch eine Roboterzelle mit dem Namen Flexobot. In dieser Zelle, die das Unternehmen Robomotion entwickelt hat, ist ein Kuka-Roboter aus der KR-Agilus-Baureihe integriert. „Die Zelle ist mit zahlreichen Rüstplätzen für Werkzeuge und Ablageflächen ausgestattet. Zudem ist sie mobil und kann einfach und schnell für verschiedene Tätigkeiten umgerüstet werden“, so Robomotion-Geschäftsführer Andreas Wolf.

Die Zusammenarbeit zwischen Roboter und Werkzeug- sowie Spritzgussmaschinen bietet enormes Potenzial: „Durch die Flexibilität der Roboterzelle kann der Automatisierungsgrad der Tätigkeiten nach dem Spritzgussverfahren deutlich gesteigert werden“, sagt Wolf und führt weiter aus: „Die Sechs-Achs-Kinematik des Roboters ist äußerst flexibel und kann auch komplexe Bauteile sicher greifen. Zudem verfügt er über ausreichende Steifigkeit, um den Anguss des Bestecks zu entfernen.“

Bei Gindele übernimmt die Roboterzelle genau diese Aufgaben. Das nachhaltige Besteck wird in einer Spritzgussmaschine hergestellt. Anschließend entnimmt es der Roboter und führt es zur Prüfung einem Vision-System zu. Da das frisch aus der Spritzgussmaschine kommende Bauteil noch sehr heiß ist, wird es zunächst zum Abkühlen abgelegt. Danach greift der Roboter das Bauteil wieder auf und entfernt den Anguss. Dafür ist der Roboter mit einem 3D-gedruckten Greifer ausgestattet. Die Abtrennung erfolgt an einer separaten Station. Anschließend legt der Roboter das fertige Bauteil in einer Rüsselrutsche oder auf einem Förderband ab. Geschäftsführer Matthias Gindele nennt einen weiteren Vorteil: „Bei uns im Werk ist der Bauraum begrenzt. Der Flexobot ist schlank genug, um ihn in unmittelbarer Nähe zur Spritzgussmaschine zu positionieren. So kann er viele Tätigkeiten an Ort und Stelle übernehmen.“

Die Ursprünge des Bestecks reichen einige Jahre zurück. Ritter stellte seinen Studenten an der Hochschule Reutlingen die Aufgabe, ein Give-away zu entwickeln, dass alle Anforderungen der Nahrungsmittelindustrie erfüllen müsse und zudem multifunktional und nachhaltig sei. Das Projekt mit der Bezeichnung 3-2-eat war geboren. Neben der eigentlichen Produktentwicklung stellten sich den Studierenden zwei Aufgaben: Einen entsprechenden Werkstoff zu finden und ein Werkzeug zu entwickeln, um das Besteck in Form zu gießen. „Unser Hochleistungskunststoff ist aus glasfaserverstärktem Polyamid, den wir in Zusammenarbeit mit dem kunststoffspeziallisten BASF entwickelt haben. Außerdem wurden die Farben eigens für das Projekt vom Unternehmen Granula Deutschland entwickelt“, erklärt Ritter. Der Werkstoff weist zwei entscheidende Vorteile auf: Er entspricht den hohen hygienischen und lebensmitteltechnischen Anforderungen und verfügt gleichzeitig über eine hohe Festigkeit. Damit ist das leichtgewichtige Besteck lange nutzbar und wird nicht so schnell weggeworfen. Gefertigt wird das Besteck, indem der thermoplastische Kunststoff plastifiziert wird und unter hohem Druck in die Spritzgussform gespritzt wird.

Hohe Fertigungstiefe erreicht

Mit den bisherigen Ergebnissen der Produktion zeigt sich Gindele sehr zufrieden: „Mit dem Flexobot in Kombination mit dem Roboter haben wir eine hohe Fertigungstiefe im Anschluss an die Bearbeitung der Spritzgussmaschine erreicht. Dieses Beispiel zeigt, wie wir hochkomplexe Aufträge vollautomatisiert umsetzen können.“ Damit spielt er auch auf die Flexibilität an, denn mit der Roboterzelle ist es möglich, verschiedene Projekte umzusetzen. Zum anderen demonstriert das Projekt, wie Hochleistungskunststoff dabei helfen kann, minderwertige Materialien überflüssig werden zu lassen und so Müll zu reduzieren.

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