Wenn es um Automatisierung geht, ist es einfach, einem Kunden, der weiß, was er will, einen Mehrwert zu bieten. Für Greene Tweed war die Erkenntnis, welche Parameter ihres automatisierten Entgratungsprozesses optimiert werden mussten, der Weg zu einem erfolgreichen Integrationsprojekt. Durch die Zusammenarbeit mit ArtiMinds und ATI Industrial Automation war Greene Tweed in der Lage, eine neue Roboterzelle zu entwerfen, zu installieren und zu programmieren, die eine Vielzahl von Materialentfernungsaufgaben durchführen kann.
Als ingenieurbasiertes Unternehmen ist Greene Tweed auf kontinuierliche Verbesserung bedacht, insbesondere wenn es um die eigenen Methoden und Prozesse geht. Das Unternehmen stellt eine breite Palette von technischen Thermoplast- und Verbundwerkstoffkomponenten in relativ kleinen Chargen her und legt Wert auf anpassungsfähige Lösungen. Als sich die Gelegenheit bot, den Herstellungsprozess für einen ihrer thermoplastischen Verbundwerkstoffe zu verbessern, wusste man, dass man diese Chance nutzen musste.
Xycomp® von Greene Tweed ist ein extrem haltbarer und leichter thermoplastischer Verbundwerkstoff. Er kann in eine Vielzahl komplexer Formen gegossen werden, was ihn zu einem begehrten Ersatz für Metall in der Luft- und Raumfahrt und ähnlichen Anwendungen macht. Während die Langlebigkeit und Formbarkeit von Xycomp® es zu einem idealen Material für den Zielmarkt macht, führt diese Kombination auch zu geometrisch komplexen Gratlinien, die schwer zu entfernen sind.
Greene Tweed entfernte den Grat von kleinen Xycomp®-Formteilen zunächst mit einer Kombination aus menschlicher und maschineller Kraft; ein UR-Cobot griff das Teil und eine an einem Nachgiebigkeitsmechanismus angebrachte Drahtbürste entfernte den Grat, dann wurde das Teil mit einem manuellen Entgratungsprozess fertiggestellt. Dieses Verfahren hat sich bewährt und wird auch heute noch angewandt, war aber nicht auf die größeren Teile der Produktpalette skalierbar. Folglich wurden größere Teile weiterhin manuell entgratet. Dieser Prozess war uneinheitlich und dauerte je nach Bauteil und der Menge des beim Gießen entstandenen Grats 15-25 Minuten.
Als die Nachfrage nach Xycomp® Teilen stieg, suchte Greene Tweed nach Möglichkeiten, den Durchsatz zu erhöhen. Was wäre, wenn man die für das manuelle Entgraten benötigte Zeit reduzieren könnte? Was wäre, wenn man den Prozess des Einlegens der Teile in die Zelle automatisieren könnte? Was wäre, wenn man mehr als ein Entgratungswerkzeug verwenden müsste, um die Aufgabe zu erledigen? Das hauseigene Integrationsteam identifizierte eine Handvoll Schlüsselprobleme, die sie mit einem Upgrade angehen wollten, und begann dann, nach Partnern zu suchen, die ihre Vision online umsetzen konnten.
Nachdem Greene Tweed ArtiMinds auf einer Messe kennengelernt hatte, bat das Unternehmen um Unterstützung bei seinem robotergestützten Entgratungsprozess. Das Automation Engineering Team von ArtiMinds unterstützte Greene Tweed durch die Vorbereitung, Überprüfung und Optimierung von Roboterprogrammen per Fernzugriff. Andrew Laich, Engineering Supervisor bei Greene Tweed, fasst zusammen: „Es war eine Partnerschaft mit ArtiMinds, die in beide Richtungen ging. Das hat es uns ermöglicht, eine so komplexe Roboteranwendung zu realisieren.“
In den ersten Versuchen mit kleinen Komponenten versuchte Greene Tweed, Teile mit Hilfe von kundenspezifischen Werkzeugen und einer einfachen Roboterprogrammierung durch das Einlernen einzelner Wegpunkte zu entgraten. Aufgrund der geometrischen Komplexität ihrer Produkte wurde sehr schnell klar, dass eine spezielle Lösung erforderlich sein würde. Mit Hilfe von ArtiMinds RPS war Greene Tweed in der Lage, die Roboterbahnen anhand des CAD-Modells des Teils schnell zu programmieren.
Die nächste Aufgabe war die Beschaffung von Materialentfernungsgeräten, die besser für die Anwendung geeignet waren. Zu diesem Zweck wandte sich Greene Tweed an ATI Industrial Automation und deren Team von Materialentfernungsexperten. Nach einer ersten Prüfung der Anwendung und Empfehlungen schickte Greene Tweed Muster ihrer Xycomp®-Teile für eine umfassende Untersuchung im ATI-Testlabor für Materialabtrag. Die gute Kommunikation zwischen ATI und Greene Tweed trug dazu bei, dass der Versuch erfolgreich verlief. Der Testexperte prüfte sorgfältig die Endstufenkriterien für das Teil, bewertete das Muster und begann mit der Erprobung verschiedener ATI-Abtragswerkzeuge und Prozessparameter.
Nachdem einige praktikable Lösungen gefunden worden waren, setzte sich der Testexperte mit Greene Tweed in Verbindung, um die Ergebnisse zu prüfen, Feedback einzuholen und die nächsten Schritte festzulegen. Letztendlich empfahl ATI eine Konfiguration mit zwei ATI-Entgratungswerkzeugen, die den manuellen Entgratungsschritt überflüssig machen und ein fertiges Teil produzieren würde. Nun war es an der Zeit, die Teile zusammenzusetzen.
ArtiMinds und ATI haben ein gemeinsames Ziel: Automatisierungslösungen für Hersteller aller Größen und Branchen zugänglicher und leichter integrierbar zu machen. Beide Unternehmen legen den Schwerpunkt auf einfache und flexible Lösungen, die auf breiter Basis angewendet werden können. Ihre Produkte sind besonders hilfreich für kleine und mittelgroße Hersteller, die sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren und das Rätselraten bei der Systementwicklung und -einführung eliminieren wollen.
Die intuitiv zu bedienende Software ArtiMinds RPS bietet dem Benutzer eine offene Plattform für die einfache Entwicklung und Implementierung neuer Roboterprogramme. Mit ihr können Benutzer Programme offline vorbereiten, die Kommunikation zwischen Standard-Automatisierungsgeräten einrichten, logische Bedingungen integrieren und Programme durch Simulationen validieren, bevor sie auf das reale System übertragen werden. Das Coaching und die Unterstützung, die ArtiMinds Greene Tweed bot, verkürzte die Entwicklungszeit und gab ihnen ein Software-Framework, in das sie hineinwachsen konnten. Andrew Laich, Engineering Supervisor bei Greene Tweed, berichtet: „Artiminds RPS ermöglichte uns die einfache Erstellung komplexer Bewegungspfade, die zwischen mehreren Zerspanungswerkzeugen verwendet werden konnten, sowie die Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Roboter und der SPS sowie der HMI, um die verschiedenen Werkzeuge in der Zelle zu durchlaufen. Meiner Erfahrung nach gibt es keine vergleichbare Softwarelösung auf dem Markt.“
Die ATI-Endeffektoren sind speziell für den Einsatz mit Robotern konzipiert. Ihre Materialentfernungsprodukte verfügen über eine integrierte Compliance, die die Programmierung von Materialentfernungsanwendungen erheblich vereinfacht. Die beiden Werkzeuge, die Greene Tweed für ihre Anwendung ausgewählt hat, das Compliant Reciprocating Tool (CRT) und das Radially Compliant Tool (RC151) von ATI, verfügen über eine eingebaute radiale Nachgiebigkeit, die dazu beiträgt, dass die Kontaktkräfte trotz der Unterschiede von Teil zu Teil gleich bleiben. Das CRT erzeugt eine Feilbewegung, die sich ideal für enge Innenecken und tiefe Nuten eignet, während die leichte und robuste RC151 eine Drehspindel ist, die den Grat entfernt und eine hochwertige Oberfläche erzeugt. Laich: „Die von ATI durchgeführten Materialabtragsprüfungen gaben uns das nötige Vertrauen, um voranzukommen, und lieferten uns eine Basislinie für verschiedene Prozessparameter.“
Komplex geformte Verbundwerkstoffteile, wie die aus Xycomp® hergestellten Komponenten, weisen typischerweise Gratlinien auf, die mechanisch hart und komplex geformt sind und sich daher nur schwer gleichmäßig und effizient entfernen lassen. Die eingebaute Konformität der ATI-Werkzeuge machte es viel einfacher, dieses Problem in Kombination mit ArtiMinds RPS zu lösen. Greene Tweed arbeitete mit den Softwareexperten von ArtiMinds zusammen, um CAD-Pfade zu entwickeln und die Programmierung der Zelle zu steuern. Da der Vorgang zwei verschiedene Werkzeuge erfordert, integrierte Greene Tweed ATI Robotic Tool Changers in die Zelle, um einen nahtlosen, automatischen Werkzeugwechsel zu ermöglichen. Die Fehlerverzeihung, d.h. die Konformität des RC151 und des CRT in Verbindung mit der Wiederholbarkeit und Präzision des QC22 Robotic Tool Changer vereinfachte den Programmierprozess. Mithilfe der ArtiMinds RPS-Assistenten und der Schritt-für-Schritt-Anleitungen konnte das Team die Prozessparameter für den Roboter und die Endeffektoren einstellen, um schnell die ideale Konfiguration zu erreichen.
Nach ihrem Einsatz konnte die aktualisierte robotergestützte Zelle für die Materialentfernung die Gesamtbearbeitungszeit für die Teile von Greene Tweed mehr als halbieren und alle Nachbearbeitungen, mit Ausnahme der geringfügigsten, von Hand erledigen. Die manuellen Bediener der alten Entgratungszelle unterstützen nun eine neue Pressenlinie; ihre derzeitigen Positionen sind sicherer und entsprechen eher ihren Erfahrungen und Fähigkeiten. Greene Tweed hat nicht nur eine sich wiederholende und potenziell gefährliche Aufgabe eliminiert, sondern auch seine Gesamtproduktionskapazität ohne zusätzliches Personal erheblich gesteigert.
Das Beste an dieser neuen Lösung für Greene Tweed ist, dass die neue Zelle leicht an neue Prozesse angepasst werden kann; ArtiMinds RPS macht die Änderung von Pfaden und Programmierparametern zu einem Kinderspiel. Die ATI-Ausrüstung verfügt über eine pneumatisch betätigte, einstellbare Nachgiebigkeit, die speziell für verschiedene Anwendungen eingestellt werden kann, und beide Werkzeuge sind mit einer Vielzahl von handelsüblichen Schneidköpfen kompatibel, um einer Vielzahl von Oberflächenbedingungen gerecht zu werden. Sie können die Zelle neu programmieren und die Geräte für verschiedene Oberflächen oder die Bearbeitung unterschiedlicher Teile einsetzen. Sollte das Unternehmen beschließen, die Anzahl der Endeffektoren in der Zelle zu erhöhen, ist es so einfach wie eine Aktualisierung der Programmierung und das Hinzufügen eines weiteren Werkzeugwechslers, was alles intern durchgeführt werden kann. Dies war ein entscheidender Faktor bei der Wahl von ArtiMinds und ATI, da Greene Tweed beabsichtigt, diese Zelle für eine Vielzahl von XyComp®-Produkten zu verwenden.
Durch die Zusammenarbeit mit Automatisierungsexperten war Greene Tweed in der Lage, die Zeitspanne für die Entwicklung und den Einsatz einer vollautomatischen Entgratungszelle erheblich zu verkürzen. Mit den Materialentfernungsversuchen von ATI konnte das Unternehmen seine Ausrüstung mit Zuversicht testen, programmieren und betreiben. Die Entscheidung, ArtiMinds und ATI frühzeitig einzubeziehen, ermöglichte es dem Team von Greene Tweed, ein Programm für ihre Zelle zu erstellen, das genau ihren Anforderungen entspricht; es ist außerdem leicht zu warten und kann für zukünftige Projekte angepasst werden. Greene Tweed ist weiterhin Eigentümer seiner neuen Roboter-Entgratzelle, und der Prozess bot ihnen auch die Möglichkeit, ihre eigene Integrationskompetenz weiterzuentwickeln. Laut Andrew Laich wird das Integrationsteam von Greene Tweed das Gelernte in Zukunft auf cobot-gesteuerte Fertigungslösungen anwenden.
Über Greene Tweed: Seit 1863 ist Greene Tweed ein führender Entwickler von technischen Hochleistungsmaterialien und -lösungen für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Energie, Biowissenschaften, Öl und Gas, Halbleiterherstellung und andere. Das breite Portfolio an Elastomer- und Thermoplastprodukten – Dichtungslösungen, Strukturkomponenten, Verschleiß- und Abrieblösungen, Verbindungselemente und mehr – erhöht die Sicherheit und Leistung in kritischen Anwendungen. Zu den Kompetenzen von Greene Tweed gehören auch Fertigung, Prüfung, Qualität sowie Design und Anwendungstechnik.
Über ArtiMinds: ArtiMinds Robotics ist davon überzeugt, dass der flexible Einsatz von Robotern ein wesentlicher Bestandteil der zukünftigen Produktion ist und will ihn für jeden handhabbar machen. Ihre hardwareunabhängigen Softwaretechnologien ermöglichen es Unternehmen, den Einsatz und Betrieb von Robotern zu vereinfachen. Neben der Softwareentwicklung bieten sie maßgeschneiderte Dienstleistungen an, um Kunden in allen Phasen der Automatisierung zu unterstützen.
Über ATI Industrieautomation: ATI Industrial Automation ist der weltweit führende ingenieurbasierte Entwickler von Roboterzubehör und Roboterarmwerkzeugen. Unsere Roboter-Endeffektor-Produkte wie Roboter-Werkzeugwechsler, Materialentfernungswerkzeuge, Kraft-/Drehmomentsensoren und vieles mehr sind in Tausenden von erfolgreichen Anwendungen auf der ganzen Welt zu finden. Seit 1989 entwickelt unser Team aus Maschinenbau-, Elektro- und Softwareingenieuren kosteneffiziente, hochmoderne Endeffektorprodukte und -lösungen, die die Produktivität von Robotern verbessern.
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