Kann man Schweißroboter anhand von Zeichenprogrammen arbeiten lassen und spezifische Schweißkenntnisse in der Software verwalten? Für Machinefabriek De Waal, führend in der Antriebstechnologie für den Schiffbau, bedeutete dies eine große Herausforderung. Im Jahr 2015 startete De Waal daher im Rahmen des Programms "Angewandte Innovationen für Maritime Automatisierung" (TIMA) ein Projekt, um einteilige Rudersysteme robotisiert zu schweißen. In der ersten Testphase war es bereits möglich, Tillers (Komponenten zur Steuerung des Rudersystems) mit einem Roboter zu schweißen. Ohne viel Aufwand für die Programmierung entstand der Testbetrieb. Mittlerweile sind sowohl das Schweißverfahren als auch der Bediener für das Schweißen "unter geprüften Bedingungen" zertifiziert. Das Projekt befindet sich nun in der Endphase.
Im Rahmen des vierjährigen Programms TIMA, beteiligt auch Valk Welding an dem Projekt. Die endgültige Automatisierung zum Schweißen kompletter Ruderkomponenten muss bis Ende dieses Jahres abgeschlossen sein. Zusammen mit Valk Welding legt Mark van Keulen, technischer Ingenieur bei De Waal, nun letzte Hand an.
Innovation ist dringend nötig," sagt Geschäftsführer Johan Verlaan. "Auch im Schiffbau haben wir mit Alterung zu tun, wodurch - wenn wir nicht aufpassen - ein enormer Reichtum an Wissen und Erfahrung verschwindet. Wir stellen fest, dass es schwierig ist, qualifizierte Schweißer zu finden oder Schweißer selbst auszubilden. Deshalb lagern wir einen Teil der Arbeiten aus. Gleichzeitig ist der Druck hoch, mit der Zeit Schritt zu halten. Wir sind uns bewusst, dass Handwerksberufe irgendwann verschwinden können und ein großer Teil der Arbeit ins Ausland verlagert wird. Deshalb haben wir den Einsatz von Schweißrobotern als eine möglicherweise gute Lösung angesehen.
Derzeit ist es so, dass die Tillers für die Rudersysteme halbautomatisch geschweißt werden. Die kreisförmigen Nähte müssen abwechselnd beidseitig in mehreren Lagen aufgebracht werden, um den Verzug zu vermeiden. Der Bediener ist während des gesamten Schweißzyklus anwesend, um das Werkstück mit einem Hebezeug zu drehen. "Die Durchlaufzeit beträgt 40 Minuten, davon 16 Minuten Handlingzeit.“
Für die erste Phase werden die Tillers in einem hydraulischen Spannsystem gespannt. Valk Welding lieferte einen Panasonic TM-2000 Schweißroboter und einen zwei Tonnen schweren Manipulator mit Gegenlager. De Waal entwickelte das Spannsystem so, dass es für die gesamte Produktfamilie geeignet ist. "Das Werkstück wird im Manipulator fünf Mal gedreht. Der Schweißroboter schweißt zunächst auf der einen Seite bis zur Schweißhöhe A8, dann auf der anderen Seite und dann beidseitig von A8 bis zur Schweißhöhe A15. Das Werkstück ist somit in 24,5 Minuten vollständig geschweißt, davon sind 14,3 Minuten die effektive Schweißzeit. Da der Bediener nur anwesend sein muss, um das Werkstück zu spannen und den Schweißroboter zu starten, beträgt die Einsparung an Mannstunden 85 % gegenüber der halbautomatischen Produktion", erklärt Mark van Keulen.
Da die Rudersysteme von De Waal in verschiedenen Größen gebaut werden, unterscheiden sich auch die Position der Zylinderfassungen und die Form der Tillers innerhalb der Produktfamilie. Van Keulen: "Die Herausforderung besteht darin, dies in ein Spannsystem und einen Referenzpunkt für die Programmierung des Roboters umzusetzen. Zusammen mit Valk Welding haben wir einen Konfigurator entwickelt, der das Programm für den Schweißroboter auf Basis der Formdaten aus den Inventor- CAD-Programmen generiert. Innerhalb von DTPS wurde das Basisprogramm für einen Tiller einmalig erstellt. Mit dem QPT (Quick Programming Tools) erstellt der Konfigurator das Schweißprogramm innerhalb von 30 Sekunden aufgrund der Maße des jeweiligen Produkts. So kann man Einzelstücke mit dem Roboter schweißen, ohne dass die Programmierung viel Zeit in Anspruch nimmt.
Für große Schweißhöhen wird das Thick Plate Module von Panasonic eingesetzt. Thick Plate erstellt von jeder Schweißnaht automatisch eine Kopie, sodass nicht jede Schweißnaht neu programmiert werden muss. Darüber hinaus werden in der Software die Schweißhöhen und die Schweißreihenfolge definiert, sodass sowohl die Schweißqualität als auch die Produktionskenntnisse gewährleistet sind. Dieses Verfahren wurde nun, zusammen mit dem Bediener, von Lloyds zertifiziert. "Auf diese Weise stellt man sicher, dass das Know-how für die Zukunft erhalten bleibt und ein hochwertiges Produkt mit konstanter Schweißqualität geliefert wird", betont van Keulen.
Um den Einsatz des Schweißroboters rentabel zu machen, ist eine größere Installation erforderlich. Der Schweißroboter muss hierbei mehrere Arbeitsplätze bedienen. Dies kann mit einem Schweißroboter an einem XYZ-Galgenkonzept oder mit einem Schweißroboter an einer Portalkonstruktion realisiert werden. Aus beiden Konzepten wird eine Auswahl getroffen. Mark van Keulen: "Valk Welding ist der einzige Partner, der über die Kompetenz verfügt, solche Großprojekte zu realisieren, und ist mit seiner Softwareentwicklung zur Automatisierung von Schweißrobotern einzigartig.“
Für De Waal bedeutet der Automatisierungsprozess eine Kapazitätssteigerung. Außerdem muss ein Teil der Produktion nicht mehr ausgelagert werden. "Diese Innovation geht über die rein finanziellen Aspekte hinaus und ist vor allem eine Investition in neue Technologien, womit wir besser auf die Zukunft vorbereitet sind. In diesem Jahr werden wir 80 Jahre alt und arbeiten als innovatives Unternehmen auf unser 100-jähriges Jubiläum hin", blickt Johan Verlaan nach vorne.
www.dewaalbv.nl
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