Kosteneffiziente Automatisierung von Produktionsprozessen, ohne an Flexibilität zu verlieren? Mit der MP EcoLine haben wir ein System entwickelt, welches selbst bei häufigen Umrüstungen wirtschaftlich automatisiert.

Damit sich eine Automatisierungsanlage lohnt, muss sie ausgelastet sein. Es ist daher nicht verwunderlich, dass Automatisierung i.d.R. bei hohen Stückzahlen eingesetzt wird. So kann die Anlage im Idealfall 24/7 laufen und die Montage oder Prüfung eines Bauteils tagein, tagaus übernehmen. Oft sieht die Ausgangssituation in der Realität aber anders aus.

So befindet sich unser Kunde in einer Problemsituation, in welcher sich viele Unternehmen wiederfinden werden:

  • Diverse Artikel und Varianten in kleiner bis mittelgroßer Serie
  • Hohe Anzahl an Rüstvorgängen an den Maschinen, um auf Produktionsschwankungen zu reagieren

Die Herausforderung: Wie schaffen wir es, Prozesse kosteneffizient zu automatisieren, und dabei weiterhin flexibel zu bleiben für Artikelwechsel und Umrüstungen?

Eine geschickte Kombination aus Flexibilität und Standardisierung war gefragt. Die Lösung musste sich auszeichnen durch:

  • Ortsflexibilität
  • Produkt- und prozessübergreifende Anwendungsmöglichkeiten
  • Eine simple, zeitsparende Umstellung der Produkte/Prozesse
  • Einen überschaubaren Kostenrahmen je Produkt/Prozess
  • Hohe Ansprüche an die Ergonomie

Der Weg zur modularen Bauweise

Wie können die Investitionskosten für ähnliche Artikel so gesenkt werden, dass sich eine Automatisierung lohnt?

Aufgrund kleiner und mittelgroßer Stückzahlen kamen die einzelnen Maschinen in der Jahresbilanz allerdings nur auf eine Auslastung von ca. 40-60%. Weit entfernt von Wirtschaftlichkeit.

Im Zuge der Analyse bereits umgesetzter Anlagen konnten wir feststellen, dass viele Gleichteile – z.B. Sicherheitseinrichtungen, Steuerungen, usw. – verbaut wurden. Wie können wir diese verbauten Komponenten jetzt verwenden, um die Auslastung auf 100% zu steigern?

So kam die Idee von der modularen Bauweise zustande. Wichtig ist jedoch: Der Rüstvorgang durfte nicht mehr als 5 Minuten Zeit in Anspruch nehmen.

Also begannen wir mit der Optimierung: Schnellwechselkontakte für die elektrischen und pneumatischen Komponenten. Ein Rollensystem zum Entfernen und Einfügen von austauschbaren Adaptionsplatten. Ein Transportwagen, um Wechselvorgänge auf passender Höhe möglichst zeitsparend durchführen zu können.

Am Ende stand das Baukastensystem

Das Ergebnis: Die MP EcoLine als standardisiertes, ortsunabhängiges Grundgerüst. Sie ist der funktionale Rahmen eines flexiblen Anlagenkomplexes, mit integrierter Steuerung, Elektronik und Technik.

Das Grundgerüst: Die MP EcoLine kann nun mit Adaptionen ausgestattet werden; Bild: LMZ

Mittlerweile ist die MP EcoLine in 3 verschiedenen Standardgrößen erhältlich. Die Grundanlage in diesem Case misst gute 1,7 x 2 m in Breite und Höhe und lässt sich vom Kunden genau dort platzieren, wo sie gerade gebraucht wird.

Ihr wahres Können entfaltet die EcoLine allerdings erst im 0,9 x 0.7 m großen Innenraum:

5 unterschiedliche Produkte, 5 unterschiedliche Prozessabläufe, 5 unterschiedliche Automationsvorgänge. Alles untergebracht in ein und derselben Anlage.

Hier kommt das Baukastensystem ins Spiel. Die EcoLine arbeitet in Wechselwirkung mit 5 austauschbaren Adaptionen – eine für jeden individuellen Automationsvorgang. Die eigentlichen Montage- und Prüfprozesse finden dann auf eben diesen Wechseladaptionen statt. Aber schauen wir uns das konkret an:

  • Wechseladaption 1: Es findet eine klassische O-Ring-Montage statt, kombiniert mit einer Bauteilprüfung per 3D-Vision-Sensoren.
  • Wechseladaption 2: Ein Bauteil wird durch Einpressen mit drei Elastomerlagern, drei Hülsen und einer Buchse versehen.
  • Wechseladaption 3: Über eine Schraubenmontage werden zwei Bauteile miteinander montiert und anschließend geprüft.
  • Wechseladaption 4: Im Zentrum steht das Einpressen von zwei Gummipuffern in einem Kunststoffartikel mit anschließender Prüfung auf Vorhandensein.
  • Wechseladaption 5: Es wird eine Formdichtung und ein Metallpin in jeweils zwei Kunststoffbauteile montiert, anschließend werden diese mithilfe einer Ultraschallverschweißung miteinander verbunden und ergeben so eine Baugruppe.
Die 5 Wechseladaptionen können nun flexibel in die Grundanlage integriert werden; Bild: LMZ

Die Funktionsweise der Wechseladaptionen

Simpel und zeitsparend – das war die Herausforderung. Die Inbetriebnahme der Wechseladaptionen erfüllt genau dies. In unter einer Minute lässt sich eine Adaption A aus der Anlage ausbauen, und anschließend eine Adaption B über einen Rollwagen einschieben und installieren. Über Zylinder und Aktoren erfolgt die anschließende Umsetzung der Montage- und Prüfprozesse.

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Hier sehen wir den technischen Ablauf eines Adaptionswechsels in der MP EcoLine.

Das heißt ganz konkret: Der Kunde lässt einen automatisierten Prozess so lange laufen, wie die Serienproduktion es vorsieht. Sobald ein anderen Artikel gefertigt werden muss, wird einfach die Adaption ausgetauscht und ist startklar, einen anderen, individuellen Montage- und Prüfprozess durchzuführen. Sollte es notwendig sein, lässt sich die rollbare Grundanlage ebenso einfach innerhalb der Fertigung verschieben und ist immer dort zu finden, wo sie maximal unterstützen kann.

Die Kirsche auf der Torte: Die Höhe der Anlage lässt sich per Knopfdruck verstellen, sodass die geforderte Ergonomie für sämtliche Körpergrößen gegeben ist.

Das Ergebnis

Was wir benötigten, war eine Lösung für die Automatisierung diverser Prozesse in mittelgroßer Serie. Wir mussten uns zu jeder Zeit flexibel den Schwankungen der Fertigung des Kunden anpassen können. Durch das modulare System ist es gelungen, eine Maschinenauslastung von nahezu 100% zu erreichen. Und das Ganze innerhalb eines überschaubaren Investitionsrahmens.

Die Kostenrechnung zeigt, dass sich ab 2 zu automatisierenden Artikeln aufwärts der Einsatz der modularen MP EcoLine lohnt; Bild: LMZ

Nach oben hin sind dem Kunden von nun an keine Grenzen gesetzt. Die MP EcoLine lässt sich beliebig durch die Entwicklung neuer Wechseladaptionen nachrüsten. Eine solche Adaption steht kostentechnisch selbstverständlich in keinem Vergleich zu einer komplett neuen Anlage. So ist der Kunde nicht nur im hier und heute top aufgestellt, sondern auch für die Zukunft bestens gerüstet.

Dennis Lenkering (B.Sc.)
Maschinenbauingenieur und Geschäftsführer von LMZ Lenkering mit einer tiefen Leidenschaft für digitalisierte, intelligente und automatisierte Produktionsketten.
Torben Fangmann
Marketing- und Kommunikationsmanager mit Inhaltsfokus auf industrielle Themen und branchenspezifische Entwicklungen aus Automatisierung und Industrie 4.0.