Heute entstehen immer mehr Industrierobotik-Projekte in der Metallverarbeitung und in anderen Branchen wie der Automobil-, Schiffbau- und Pharmaindustrie. Die Robotik spielt eine grundlegende Rolle für die Automatisierung von Fabriken, denn sie bringt neue Technologien mit großen Vorteilen für die Produktion.
Was ist Industrie 4.0?
Bevor wir die verschiedenen Industrierobotik-Projekte betrachten, müssen wir über die Industrie 4.0 sprechen. Sie ist eine Art vierte Revolution der Maschinen in den Fabriken: Stand im achtzehnten Jahrhundert die Dampfmaschine für die industrielle Revolution, so sind es im einundzwanzigsten Jahrhundert die Roboter. Dass sich die Industrie 4.0 durchgesetzt hat, ist der Industrierobotik und der Automatisierung zu verdanken; beides ist untrennbar miteinander verbunden.
Die Industrierobotik umfasst Forschung, Konstruktion und Einsatz von Robotern für industrielle Prozesse; die Automatisierung lässt sich als Gesamtheit von Elementen bzw. informationstechnischen, mechanischen und elektromechanischen Prozessen definieren, die mit minimalem oder gar keinem Eingriff von Bedienern ablaufen. Roboter und Automatisierung sind die Säulen der Industrie 4.0.
Zu den Vorteilen der Industrie 4.0 zählen nicht nur kürzere Fertigungszeiten und geringere Kosten (ideal für die Serienfertigung großer Stückzahlen), sondern auch weniger Bedienereingriffe und mehr Sicherheit für die Mitarbeiter, die keine komplexen, risikobehafteten Aufgaben mehr übernehmen müssen. Da alles rechnergesteuert ist, gibt es zudem weniger Fehlerquellen, und die Ergebnisse sind präziser.
Industrierobotik-Projekte
Der Industrieroboter
Eines der heute am weitesten etablierten Industrierobotik-Projekte ist zweifellos der Industrieroboter. Er ist eine Maschine, die in drei oder mehr Achsen arbeitet und automatisch gesteuert oder per Rechner programmiert und umprogrammiert werden kann. Die Geschichte des Industrieroboters reicht bis ins Jahr 1937 zurück, als die erste Maschine dieser Art erfunden wurde. Das Gerät, „der Kran“ genannt, hatte damals fünf mögliche Bewegungsachsen, darunter Drehen und Greifen. Im Laufe der Jahre haben Pionierunternehmen der Robotik neue Roboter entwickelt und an neue Technologien angepasst.
Heute gibt es fünf Arten von Industrierobotern:
- Manipulatoren.
- Lern- bzw. Playback-Roboter.
- Rechnergesteuerte Roboter.
- Intelligente Roboter.
- Mikro- und Nanoroboter.
Die ersten Industrieroboter prägten den Begriff der Automatisierung von Prozessen und Aufgaben; zudem waren sie die ersten, die Sicherheitssensoren zum Schutz von Arbeitern und Bedienern vor Unfällen in Fabriken und Werkstätten erhielten. Später wurden Roboter mit besseren Funktionen ausgestattet, etwa größerer Beweglichkeit, was die Produktionseffizienz steigerte. Ihre Wirksamkeit wuchs weiter, als Systeme hinzukamen, mit denen Roboter Aufgaben in Zusammenarbeit mit den Bedienern ausführen konnten.
Kollaborative Roboter oder Cobots
Heute können Roboter miteinander kommunizieren und auch direkt mit Menschen zusammenarbeiten. Diese Roboter nennt man Cobots oder kollaborative Roboter. Das steigert nicht nur ihre Effektivität, sondern optimiert auch die Produktionsprozesse, senkt die Kosten und verbessert die Qualität der Produktion. Es ist eines der ehrgeizigsten Industrierobotik-Projekte: Cobots können Serienfertigungslinien sehr schnell, sicher und präzise betreiben.
Knickarmroboter
Eine weitere große Revolution in der Robotik sind zweifellos die Knickarme. Diese Technologie lässt sich heute als Zubehör an andere Werkzeugmaschinen anbauen, sodass die Bediener zum Beispiel nicht einmal mehr das Werkstück einlegen müssen.
Knickarmroboter können Teile und Komponenten bewegen, palettieren und montieren, um modulare Baugruppen zu bilden. Diese Maschinen lassen sich mit hochentwickelter Software programmieren, sodass menschliche Eingriffe auf ein Minimum reduziert werden.
Automatisierung: die Herausforderung der Industrie 4.0
Endziel der zahlreichen Industrierobotik-Projekte ist die Automatisierung der Industrie. Der Automatisierungsgrad hängt von der jeweiligen Branche ab: Metallverarbeitung, Fertigungsindustrie, Lebensmittelindustrie, Automobilindustrie usw. Heute gibt es drei Arten der Automatisierung.
- Starre Automatisierung: Roboter führen fortlaufend dieselbe Aufgabe aus. Sie wird für die Massenfertigung eingesetzt.
- Programmierbare Automatisierung: Die Software der Roboter lässt sich umprogrammieren, sodass sie unterschiedliche Aufgaben übernehmen können. Diese Art der Automatisierung eignet sich am besten für Branchen, die nicht ein einziges Produkt, sondern verschiedene Teile fertigen.
- Flexible Automatisierung: Sie arbeitet mit Maschinen, die miteinander vernetzt sind, aber unabhängige Aufgaben ausführen. Dabei steuert ein Zentralrechner die übrigen Systeme, damit jedes seine Aufgabe erledigt. Hier lassen sich Cobots einsetzen.