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Wechselt der Automobilbau auf die Automatisierungsspur?
Published: 29/11/2022
Wechselt der Automobilbau auf die Automatisierungsspur?
Als ein Vorreiter der Automobilbranche erfand Ransom Olds 1901 die erste Fließbandfertigung für den Automobilbau Welt. Dank dieser Umstellung konnte die Produktionsleistung bei der Herstellung seines beliebten Modells Curved Dash um 500 % pro Jahr gesteigert werden, so dass insgesamt zwanzig Fahrzeuge pro Tag produziert werden konnten. Dieses Modell, das auch als Modell 6 bekannt ist, war das erste Fahrzeug, das in Großserie hergestellt wurde.
Im weiteren Verlauf des 20. Jahrhunderts nutzte Ford das Konzept beweglicher Plattformen innerhalb eines Fließbandsystems. Das Fahrgestell des Fahrzeugs wurde mit Hilfe eines Abschleppseils zwischen den Plattformen bewegt, auf denen die Fabrikarbeiter die einzelnen Komponenten montierten. In den 1950er und 60er Jahren setzte sich die automatisierte Robotertechnik in der Automobilindustrie immer mehr durch. General Motors gehörte in den sechziger Jahren zu den Vorreitern in der Robotik und entwickelte einen Arm, der bei der Fahrzeugmontage half und wiederholte Aktionen präzise ausführte.
Die Automatisierung ist für die Automobilindustrie nichts Neues. Seit Jahrzehnten hält sie den Herstellungsprozess in Gang und hat Einfluss auf jede Phase des Produktionsprozesses. Die Automobilindustrie durchläuft derzeit eine Automatisierungsrevolution, die mit Cobots, 3D-Druck und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) unendliche Möglichkeiten schafft.
In welchen Bereichen der Automobilproduktion ist die Automatisierung besonders präsent?
Der Aufstieg der Cobots
Automatisierungstechnologien werden für viele Aufgaben eingesetzt, vom Schweißen und der Fahrzeugmontage über die Herstellung von Karosserieteilen bis hin zum Bau von Motoren. Sogenannte Cobots sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Produktionsprozesses in der Automobilindustrie geworden, wobei Roboter und Menschen Seite an Seite arbeiten. Zu Beginn der Entwicklung war die Sorge groß, dass die Roboter die Menschen ersetzen könnten. Ursprünglich wurden Roboter eingesetzt, um sich wiederholende Elemente des Fertigungsprozesses auszuführen, die für einen menschlichen Mitarbeiter potenziell gefährlich wären. Doch mit dem Fortschritt der Technologie haben sich Mensch und Maschine zusammengetan, daher auch der Begriff Cobots (kollaborativer Roboter). Ein gutes Beispiel hierfür ist das Schweißen. Wenn Sie schon einmal ein Schweißgerät bedient haben und dabei versehentlich einen fiesen Lichtblitz abbekommen haben, dann waren die nächsten Tage die Hölle für Sie, denn Ihre Augen haben bis zur Unkenntlichkeit gejuckt. Durch den Einsatz von automatisierten Robotern wird dieses Risiko in den Äther geschickt.
Die von BMW eingesetzten Cobots verringern das Risiko für die menschliche Arbeitskraft, da die Türbauteile präzise gefertigt werden. Diese Cobots sind so sicher und zuverlässig, dass nicht einmal ein Sicherheitszaun erforderlich ist.
''Roboter, die Produktionsarbeiter unterstützen, indem sie arbeitsintensive Aufgaben übernehmen, werden die Fabriken der Zukunft prägen. Die Vorteile liegen in ihrer Stärke und mechanischen Genauigkeit – sie ergänzen die Flexibilität, Intelligenz und Sensibilität des Menschen perfekt.“
Harald Krüger, Mitglied des Vorstands der BMW AG, verantwortlich für Produktion.
Harald Krüger, Mitglied des Vorstands der BMW AG, verantwortlich für Produktion. BMW ist bei weitem nicht der einzige Hersteller, der auf Automatisierung im Produktionsprozess setzt. Auch der multinationale Hersteller Ford Motor Company erkennt die immensen Vorteile dieser Technologien. Das Unternehmen, das seit den 1970er Jahren mehr als sechzehn Millionen seiner Fiesta-Modelle verkauft hat, setzt Cobots ein, um eine einheitliche Karosserie zu gewährleisten und die Oberflächenbehandlung zu optimieren. Die Cobots werden als „choreografierte Abfolge von Ereignissen“ beschrieben. Man vertraut ihnen, dass sie auch in der Nähe von High-End-Audioanlagen arbeiten und, was am wichtigsten ist, sie erledigen die arbeitsintensivsten Aufgaben, während sich die menschlichen Arbeitskräfte auf andere Dinge konzentrieren. Das Schleifen der Karosserie eines Fahrzeugs kann je nach Fahrzeugtyp bis zu zwei Stunden pro Paneel in Anspruch nehmen, die Cobots hingegen schleifen das gesamte Fahrzeug in etwas mehr als dreißig Sekunden.
''Die Cobots spüren genau wie wir, wenn mehr Kraft aufgewendet werden muss, und sie kommen leichter an schwer zugängliche Stellen, wie zum Beispiel die Mitte des Autodachs.“
Dennis Kuhn, leitender Fertigungsingenieur, Lackiererei, Ford Europa.
Verschmelzung von Additiver Fertigung und Automatisierung
Das 3D-Druckverfahren hat der Automobilindustrie zweifellos einen großen Stempel aufgedrückt und wird am häufigsten als additive Fertigung bezeichnet, bei der eine Vielzahl von Materialien gedruckt werden kann. Hierbei wird das Bauteil schichtweise hergestellt, was die Schweißvorgänge auf ein Minimum reduziert. Wohlers Associates führte eine Marktstudie durch, die ergab, dass etwas mehr als 16 % aller 3D-Drucke im Jahr 2015 auf die Automobilindustrie zurückzuführen waren. Heute, sechs Jahre später, kann man mit Sicherheit sagen, dass diese Zahl in die Höhe schnellt. Das Rapid Prototyping zu geringeren Kosten wird möglich und die Individualisierung entwickelt sich ins Unendliche. Mit dieser Art der robotergestützten Fertigung lässt sich die Lieferkette verdichten, da sich die Erstausrüster den 3D-Druck zunutze machen können, anstatt auf den Import fertiger Autoteile durch Dritte zu warten. Peter Bartels von Volkswagen sieht den 3D-Druck als „zusätzliche Möglichkeiten, die den 3D-Druckbetrieb fördern und eine weitere Optimierung des Designprozesses ermöglichen."
Angesichts der immer größeren Beliebtheit von Elektrofahrzeugen (die im Jahr 2021 7,2 % der Autoverkäufe ausmachen werden) sind sich die Hersteller des drohenden Verbots von Benzin- und Dieselfahrzeugen sehr wohl bewusst. Wenn dieses Verbot ab 2030 in Kraft tritt, müssen alle neuen Fahrzeuge elektrisch sein. Das 3D-Druckverfahren hat seine Tauglichkeit dafür bereits unter Beweis gestellt, als 2016 der elektrische Kleinbus Olli entworfen wurde, bei dem 80 % der Teile aus dem Druck stammen. Darüber hinaus hat der Hersteller Local Motors ein zweisitziges Elektrofahrzeug entwickelt, das zu 75 % aus gedruckten Komponenten besteht. Diese bedeutenden Entwicklungen zeigen, dass der 3D-Druck und die Automatisierung Hand in Hand gehen, um den Fertigungsprozess in der Automobilindustrie weiter zu optimieren und so den Wechsel auf die elektrische Schiene zu meistern.
Das Industrielle Internet der Dinge ebnet den Weg für erstaunliche Konnektivität und Optimierung. Werden Maschinen im gesamten Fertigungsprozess der Automobilindustrie miteinander verbunden, werden Daten über Sensoren und Analysesoftware ausgetauscht, wodurch ein besserer Überblick über jede Phase der Fertigung ermöglicht wird. Jede Information, von der Bearbeitungszeit bis zur Bestandsverwaltung, wird erfasst. Mithilfe dieser Sensoren ist das Aufsichtspersonal in der Lage, sich ein genaues, umfassendes Bild von der Fertigungsanlage zu machen. Dadurch können Ineffizienzen und Auffälligkeiten erkannt und im Rahmen einer präventiven Instandhaltung behoben werden, noch bevor sie zu einem ernsthaften Problem werden. So können beispielsweise Automobilkomponenten während ihres Herstellungsprozesses zurückverfolgt werden. Wird ein Bauteil wegen mangelnder Qualität zurückgerufen, lässt sich die Ursache für die Abweichung genau bestimmen. Ganz gleich, ob es sich um eine Überhitzung oder einen schwerwiegenderen Fehler wie einen elektrischen Defekt handelt, die eingesetzten Sensoren sind in der Lage, den Fehler zu identifizieren.
Mithilfe der Industrie 4.0 haben die Automobilhersteller die Möglichkeit, das Produktionsmanagement mit diesen IIoT-Lösungen zu optimieren. Entscheidungen können auf der Grundlage dieser vielfältigen Daten besser getroffen werden, wodurch Zeit in der Produktion eingespart und die Nachfrage schneller befriedigt werden kann. Zum Beispiel können Sensoren anzeigen, dass eine Etappe des Montageprozesses länger dauert als erwartet, weshalb die Entscheidung getroffen wird, die in diesem Bereich arbeitenden automatisierten Maschinen zu ersetzen. Eine solche Entscheidung hat eine enorme Auswirkung, die vom Werk selbst bis zum Endverbraucher reicht.
Ganz gleich, welche Anforderungen Sie im Bereich Automatisierung haben, Northern Industrial hat die Lösung für Sie.
Von Ersatzsensorik und HMIs bis hin zu Elektroreparaturen und überholten Ersatzteilen – Wir setzen uns dafür ein, Ihren Betrieb zu optimieren. Industrielle Automatisierung ist Teil unserer DNA. Falls Sie auf der Suche nach einer Komplettlösung für die Automatisierung Ihrer Fertigungsprozesse in der Automobilindustrie sind, stehen wir jederzeit bereit, um Ihnen die integrative Unterstützung zu bieten, die Sie im Kampf gegen ungeplante Ausfallzeiten verdienen.
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