Die Nachbearbeitung von Brennteilen in der Stahlverarbeitung ist traditionell von aufwändiger manueller Arbeit geprägt. Nach dem Brennprozess müssen Bauteile einzeln bearbeitet werden, wobei zunächst die Schlacke entfernt und anschließend die Kanten gebrochen werden. Bei großen Brennbetrieben wie Union Stahl, thyssenkrupp, Salzgitter, Klöckner oder Amtenbrink ist diese intensive manuelle Nacharbeit Standard. Der Fachkräftemangel verschärft die Situation zusätzlich, da viele Betriebe Facharbeiter als Verputzer beschäftigen oder sogar qualifizierte Schweißer für diese Arbeiten einsetzen müssen. In manchen Betrieben arbeiten ein Dutzend oder mehr Mitarbeiter pro Schicht ausschließlich an der manuellen Nachbearbeitung.
Für die Identifizierung einer wirtschaftlichen Automatisierungslösung auch bei kleinen Losgrößen und eine Reduzierung der Personalintensität ist die Entwicklung intelligenter Robotersysteme unumgänglich. Der EasyGrinder von Teqram stellt einen innovativen Ansatz dar, der traditionell manuelle Arbeitsprozesse wie Entgraten, Schlacke entfernen und Kantennachbearbeitung automatisiert.
Systemarchitektur und Technologie
Basis bildet ein 6 Achs ABB-Roboter, der häufig für das Punktschweißen in der Automobilindustrie eingesetzt wird.
Das Herzstück der intelligenten Erkennung bildet das Easy Eye 3D Vision System, welches drei bildgebende Verfahren kombiniert. Über der Roboterzelle ist ein Time-of-Flight-Laser mit hochauflösender RGB-Kamera installiert, der ein komplettes Tiefenbild der Zelle erstellt. Zusätzlich verfügt jeder Greifer über einen eigenen 3D-Vision-Sensor für detaillierte Nahaufnahmen. Diese Sensorkombination ermöglicht es dem System, Bauteile automatisch zu erkennen, zu analysieren und die optimale Bearbeitungsstrategie zu bestimmen.
Nachbearbeitung von Zuschnittteilen nach höchsten Qualitätsansprüchen. (Quelle: Teqram B. V.)
Nachbearbeitung von Zuschnittteilen nach höchsten Qualitätsansprüchen. (Quelle: Teqram B. V.)
Der Roboter wechselt vollautomatisch zwischen verschiedenen Werkzeugen und Greifern und entscheidet eigenständig über die optimale Werkzeugwahl. Bei einer Anschnittfahne an der Außenkontur verwendet er die Fächerscheibe und fährt systematisch von oben nach unten. Sitzt die Fahne in einer kleinen Bohrung, wechselt er automatisch zum Schleifstein.
Softwarelösung und Programmierung
Das revolutionäre Element des EasyGrinder liegt in seiner software-gesteuerten Automatisierung, die die traditionelle Programmierungsbarriere eliminiert. In den meisten Betrieben werden typischerweise mal 5, mal 10, mal 20 Teile gefertigt. Für solche Stückzahlen würde niemand eine konventionelle Programmierung durchführen, da dies zu aufwändig wäre.
Die entwickelte Software übernimmt das Programmieren selbst. Der Anwender gibt lediglich die zu erreichende Qualität an. Diese Anforderungen werden in sogenannten “Rezepten” definiert, die über ein Dropdown-Menü ausgewählt werden können. Verfügbare Optionen sind beispielsweise “Schlacke entfernen”, “Schlacke entfernen und Kante brechen” oder “2 Millimeter Radius ringsum”. Das System übernimmt automatisch die komplette Prozessplanung und -ausführung basierend auf der gewählten Qualitätsstufe.
Leistungsparameter und Anwendungsspektrum
Die Standardzelle des EasyGrinder kann Bauteile bis 200 kg im Europalettenformat bearbeiten, was häufig 80-85 % aller Teile in Anarbeitungsbetrieben abdeckt. Für größere Anforderungen stehen erweiterte Lösungen zur Verfügung, die entweder besonders schwere Bauteile (bis 2 t) oder Teile mit besonders großen Abmessungen bis 2×2 m bewältigen.
Die Bandbreite der Anwendungen ist beeindruckend. Kunden, die Baggerschaufeln fertigen, benötigen lediglich eine einfache Schlackeentfernung vor der Strahlbehandlung. Bei Lisega, einem Hersteller von industriellen Rohrhalterungssystemen z.B. für Kraftwerke, ist die Anforderung komplexer: Dort müssen z.B. Rohrschellen aus 80 mm dickem Blech bearbeitet werden, wobei ringsum an jede Kante ein 2 mm Radius angeschliffen werden muss.
Energieeffizienz und Nachhaltigkeit
Ein besonders beeindruckender Aspekt des EasyGrinder ist seine Energieeffizienz. Herkömmliche Entgratmaschinen benötigen oft 30-40 kW Leistung oder mehr, während der EasyGrinder durchschnittlich nur 1,5 kW verbraucht. Diese drastische Energieeinsparung resultiert aus der punktuellen Bearbeitung mit Handgeräten anstelle großer, permanent laufender Schleifaggregate. Eine traditionelle Entgratmaschine benötigt große Schleifaggregate mit entsprechender Antriebsleistung, während der EasyGrinder wirklich nur partiell genau dort arbeitet, wo es notwendig ist.
Der neue „Kollege“ bei Amtenbrink arbeitet unermüdlich rund um die Uhr. (Quelle: Teqram B. V.)
Der neue „Kollege“ bei Amtenbrink arbeitet unermüdlich rund um die Uhr. (Quelle: Teqram B. V.)
Prozessintegration und Mehrfachbearbeitung
Das EasyGrinder-System kann mehrere Bearbeitungsschritte in einem Durchgang ausführen und damit 3 oder 4 Prozessschritte abdecken. Neben dem grundlegenden Verputzen kann der Roboter auch stempeln, wofür Nadelprägersysteme von Markator eingesetzt werden. Fasenbearbeitung ist ein weiterer möglicher Arbeitsgang, bei dem Fasen bis 10mm angearbeitet werden können.
Besonders beeindruckend ist die Vollautomatisierung: Teqram hat bereits viermal Systeme ausgeliefert, bei denen der Roboter die Teile nach dem Verputzen zusätzlich in eine Strahlanlage legt und wieder entnimmt. Bei dieser Vollausstattung stellt der Kunde die Paletten in die Anlage, schließt die Tür und kann den Arbeitsplatz für die nächsten Stunden verlassen. Die Teile werden in dieser Zeit komplett verputzt, gestrahlt und wenn gewünscht gestempelt.
Wartung und Instandhaltung
Die Wartung des EasyGrinder ist bewusst servicefreundlich konzipiert. Der eingesetzte ABB-Roboter ist für die Anwendung eigentlich unterfordert, wird aber eingesetzt, um entsprechend schwere Werkstücke handeln zu können und Arbeitsvorrat für mehrere Stunden in der Zelle unterzubringen, sodass der Bediener nicht ständig in der Nähe sein muss. Alle verwendeten Werkzeuge sind Standardprodukte etablierter Hersteller, was die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Service gewährleistet.
Ein intelligentes Wartungssystem überwacht kontinuierlich den Zustand der Werkzeuge. Der Roboter erfasst, welches Werkzeug wie viele Laufmeter absolviert hat, und meldet rechtzeitig, wenn Werkzeuge getauscht werden müssen. Einmal im Jahr wird ein 2-tägiger Service vor Ort empfohlen.
Marktposition und Referenzen
Teqram ist seit 5 Jahren mit dem EasyGrinder am Markt etabliert. Die ersten Lösungen vor 5 Jahren erforderten noch, dass der Kunde die Zeichnungen der Teile an die Steuerung übergab. Seit 3 Jahren funktioniert das System gänzlich ohne Programmierung oder Teachen, was der eigentliche Türöffner für den Markterfolg war. Heute umfassen die Referenzen führende Unternehmen der Stahlverarbeitung: Klöckner an 2 Standorten, Salzgitter an 4 Standorten, thyssenkrupp in Wien, Voestalpine in Linz und Liebherr in Biberach und viele mehr. Darüber hinaus wurden die ersten Anlagen nach Amerika geliefert.
Zusammenfassung
Das System adressiert primär Betriebe mit kleinen bis mittleren Losgrößen, die 80% der deutschen Brennbetriebe ausmachen. Während die Automobilindustrie bei hunderttausender Stückzahlen längst automatisiert ist, waren Kleinserien bisher wirtschaftlich nicht automatisierbar.
Der EasyGrinder ist das erste System, das auch Losgröße 1 wirtschaftlich automatisiert bearbeiten kann. Dies erschließt einen bisher unzugänglichen Markt und bietet eine direkte Antwort auf den Fachkräftemangel.
Der EasyGrinder repräsentiert einen Paradigmenwechsel in der Stahlverarbeitung. Mit der zunehmenden Verknappung von Fachkräften und steigenden Energiekosten wird diese Technologie zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor für Stahlverarbeitungsbetriebe.
Hier können Sie den EasyGrinder in Aktion sehen:
Kurzinterview mit Markus Lindörfer – Spezialist für Automatisation in der Blechbearbeitung der Teqram GmbH
„Smart Manufacturing – Mit einem autonomen Roboter zu Losgröße 1“
METALVERSE: Herr Lindörfer, Ihr Robotersystem revolutioniert die Nachbearbeitung von Brennteilen. Was macht es so besonders?
Markus Lindörfer: Das Besondere ist, dass wir auch kleine Losgrößen automatisieren können – ohne aufwändige Programmierung! Bei den allermeisten Kunden werden mal 5, mal 10, mal 20 Teile einer Art gefertigt. Kein Lohnfertiger wäre bereit hierfür zu programmieren. Deshalb haben wir Software entwickelt, die das selbst übernimmt. Der Kunde wählt nur “Rezepte” aus: “Schlacke wegmachen”, “Kante brechen”, “2 Millimeter Radius” – der Roboter weiß dann, was zu tun ist.
METALVERSE: Wie funktioniert die intelligente Erkennung technisch?
Lindörfer: Wir kombinieren drei bildgebende Verfahren: Time-of-Flight-Laser mit RGB-Kamera über der Zelle plus 3D-Vision-Sensoren an jedem Greifer. Der Roboter generiert quasi sein eigenes DXF-File und entscheidet selbst, welches Werkzeug das richtige ist. Bei einer Anschnittfahne an der Außenkontur nimmt er die Fächerscheibe, sitzt sie in einer kleinen Bohrung, nimmt er einen Schleifstein.
METALVERSE: Welche Kosteneinsparungen sind realistisch?
Lindörfer: Ein Roboter kann drei Handentgrater ersetzen, wenn er dreischichtig arbeitet. Im Vollleasing kostet er 5.500 Euro monatlich – dagegen stehen rund 15.000 Euro Personalkosten für die drei Handentgrater. Das bedeutet: Vom ersten Moment an positiver Cashflow! Dazu kommt, dass herkömmliche Entgratmaschinen 30-40 kW Leistung benötigen, unser Roboter hingegen begnügt sich im Durchschnitt mit 1,5 kW.
METALVERSE: Um einen Handentgrater zu ersetzen, muss das System gleich mehrere Prozessschritte autonom beherrschen, richtig?
Lindörfer: So ist es! Wir schaffen völlig autonom 3 oder 4 Arbeitsschritte in einem Aufwasch: Verputzen & Kanten verrunden, Stempeln mit Nadelprägersystemen, Fasenbearbeitung. Wir haben mehrere Systeme ausgeliefert, bei denen der Roboter die Teile nach dem Verputzen auch noch in die Strahlanlage legt und wieder entnimmt. Der Kunde stellt 4 Paletten in die Zelle, schließt die Tür, geht 8 Stunden weg – und die Teile sind komplett verputzt, gestrahlt und gestempelt. Das bewirkt einen echten Produktivitätssprung.
METALVERSE: Wie sieht es mit der Wartung aus?
Lindörfer: Wir setzen ABB-Roboter ein, der bei uns eher unterfordert ist – normalerweise schweißt er in der Automobilindustrie. Die Werkzeuge sind Standard-Handwerkzeuge. In unserem Fall Atlas-Copco und Metabo, aber theoretisch könnten alle Marken eingesetzt werden. Wenn der Roboter sie bedient, halten sie 6 bis 10 mal länger, weil sie nie auf den Boden fallen und immer mit demselben Druck gearbeitet wird. Einmal im Jahr empfehlen wir einen 2-tägigen Service – mehr ist nicht erforderlich.
