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Individualisierte Massenfertigung So wird intelligentes Transportsystem individuell anpassbar

| Autor / Redakteur: Carmen Klingler-Deiseroth* / Sariana Kunze

Individuelle Produkte liegen im Trend. Doch Losgröße 1 und individualisierte Massenfertigung stellen eine Herausforderung dar. Neue Ansätze in der Mechanik und Antriebstechnik sind gefragt. B&R hat hierfür ein intelligentes Transportsystem entwickelt, das Produktwechsel ohne Maschinenstillstand möglich macht.

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Mit dem intelligenten Transportsystem wird ein Produktwechsel ohne Maschinenstillstand möglich. Auf den restlichen Linien des Tracks läuft die Produktion in voller Geschwindigkeit weiter.
Mit dem intelligenten Transportsystem wird ein Produktwechsel ohne Maschinenstillstand möglich. Auf den restlichen Linien des Tracks läuft die Produktion in voller Geschwindigkeit weiter.
(Bild: B&R)

Adidas tut es mit seinen Turnschuhen, Coca Cola mit den Flaschen und sogar die Drogeriekette dm bietet es für die Produkte der Eigenmarke an. Die Rede ist von: Personalisierung. Jeder, der möchte, kann sich online sein Produkt individualisieren und kaufen. Dieser Trend nimmt weiter zu, die Nachfrage nach Losgröße 1 steigt. Doch produzierende Unternehmen suchen noch nach Lösungen, um Losgröße 1 und die individualisierte Massenproduktion umzusetzen. Denn die Herausforderung stellt dabei eine möglichst hohe Gesamtanlageneffektivität (OEE) und Produktivität dar. „Die viel diskutierte Digitalisierung auf der Basis von Kommunikationstechnologien und Software reicht dazu nicht aus“, sagt Robert Kickinger, Manager Mechatronic Technologies bei B&R. Auch der Transport der Produkte in Maschinen und Anlagen muss auf die neuen Anforderungen hin optimiert werden. Hierfür hat B&R auf der SPS IPC Drives 2017 eine Lösung präsentiert: „Mit der Entwicklung des intelligenten Transportsystems Acopostrak haben wir Möglichkeiten für neue Maschinenkonzepte geschaffen“, fährt Kickinger fort.

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Bei dem intelligenten Transportsystem für die Automatisierung von Prozessen kommen besondere Eigenschaften zum Tragen. „Eine Besonderheit ist die Weiche. Sie funktioniert rein elektromagnetisch und damit völlig verschleißfrei“, erklärt Kickinger. Wie bei einer Weggabelung lassen sich mit der Weiche des Acopostrak Produktströme zusammenführen oder trennen. „Die Weiche löst bei voller Geschwindigkeit der Shuttles aus und beeinträchtigt damit nicht die Produktionsgeschwindigkeit“, so Kickinger weiter. Die Weiche ermöglicht, Massenprodukte wie einen Sechserpack mit Getränken, individuell mit unterschiedlichen Geschmacksrichtungen in Echtzeit zusammenzustellen – drei hiervon, zwei davon und eins davon – und zwar ohne Umbaumaßnahmen an der Hardware. Auch lassen sich mit der Weiche nach einer Qualitätskontrolle fehlerhafte Produkte an Ort und Stelle aussortieren. Das wirkt sich im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen oder Anlagen, bei denen mangelhafte Produkte meist bis zum Ende durch die Produktion geschleust und erst dann entnommen werden, positiv auf die Gesamtproduktivität aus.

Skalierbare Maschinen werden real

Die Möglichkeit, mit dem Transportsystem parallel produzieren zu können, steigert ebenso die Produktivität. Mithilfe von Weichen lässt sich ein Produktstrom auf mehrere Bearbeitungsstationen verteilen und anschließend wieder zusammenführen. Einzelne Bearbeitungsschritte, die länger dauern, verlangsamen nicht mehr die Geschwindigkeit der Produktion. „Damit braucht der Endkunde für einen höheren Output keine proportional größere Maschinenstellfläche mehr“, sagt Kickinger. Das intelligente Transportsystem führt so zu einer höheren Produktivität pro Fläche. „Was letztendlich zu einem höheren ROI beiträgt“, ergänzt Kickinger. Maschinen oder Anlagen, die auf dem intelligenten Transportsystem basieren, können bei Bedarf modular und flexibel um einzelne Trackelemente und Bearbeitungsstationen erweitert werden, um die Produktivität zu steigern. Ebenso lassen sich mit Acopstrak Maschinen und Anlagen bauen, die hochflexibel auf Fehler reagieren. Tritt z.B. bei einem Ventil einer Abfüllanlage ein Fehler auf, wird dieses Ventil einfach nicht mehr angefahren. Es entsteht kein Ausschuss durch das defekte Ventil.

Bei voller Geschwindigkeit umrüsten

Eine weitere Eigenschaft des Transportsystems ist, dass sich die Shuttles im laufenden Betrieb und ohne Werkzeug tauschen lassen. Das sorgt für eine hohe Verfügbarkeit. Beim Produktwechsel muss der Bediener lediglich die Räder der gerüsteten Shuttles auf die Führungen setzen. Durch Permanentmagnetkraft werden die Shuttles dann am Track gehalten. Noch effizienter wird die Umrüstung, wenn eine Servicelinie am Track vorhanden ist.

„Wir können uns das wie bei einer Wechselbank beim Eishockey vorstellen“, erklärt Kickinger. Auf der Servicelinie werden die neuen Shuttles angebracht und über eine Weiche in die Produktivlinien des Tracks eingeschleust. Zeitgleich werden die nicht mehr benötigten Shuttles auf die Servicelinie umgeleitet. „All das passiert bei voller Produktionsgeschwindigkeit“, betont Kickinger. Das flexible Design des Transportsystems erlaubt es, alle möglichen offenen und geschlossenen Formen auf der Basis einer Gitterstruktur zu bauen und miteinander zu kombinieren. Das Track-System ist im Kern ein Linearmotor, der modular aus vier Elementen aufgebaut wird: ein Geraden-Element, ein 45°-Element und zwei 22,5°-Elemente, eins nach rechts und eins nach links gebogen. „Der Acopostrak passt sich an die Gegebenheiten der Produktionsanlagen an“, ergänzt Kickinger: „zudem ermöglicht das System völlig neue Maschinendesigns, die bisher nicht umsetzbar waren.“ Das intelligente Transportsystem ist nicht nur sehr flexibel, sondern auch hoch performant. Das System verfügt über eine Beschleunigung von mehr als 5 g und erreicht eine Maximalgeschwindigkeit von mehr als 4 m/s. Der minimale Produktabstand liegt bei 50 mm.

Damit das Transportsystem in kurzer Zeit zum Laufen kommt, stellt B&R umfangreiche Software-Funktionen zur Verfügung. Der Applikationscode ist in der Simulation ebenso wie auf der realen Hardware uneingeschränkt lauffähig. „Der Anwender kann während der Entwicklung beliebig zwischen Simulation und realer Hardware wechseln“, erklärt Kickinger. Das verkürzt Entwicklung und Inbetriebnahme erheblich. „Die Anlage kommt schneller auf den Markt“, ist sich Kickinger sicher. Die Programmierung des Tracks erfolgt prozessorientiert. Der Programmierer beschreibt Regeln, die den Produktfluss am Track definieren. Das geht schneller, als eine hohe Anzahl an Achsen oder Shuttles einzeln zu programmieren. Der Entwickler der Applikations-Software wird zudem durch eine integrierte Kollisionsvermeidung entlastet, die für einen reibungslosen Fluss der Produktion sorgt. „Mit unserem System ermöglichen wir eine hohe Gesamtanlageneffektivität, eine hohe Rendite und kurze Time-to-market“, sagt Kickinger abschließend. Damit rückt die individuelle Massenproduktion laut B&R in greifbare Nähe.

* *Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin

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