Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung respektive für Klebetechnologie – so lauten die Untertitel der beiden Spezialmessen, für die zum Redaktionsschluss Ende August knapp 900 ­beziehungsweise rund 110 Aussteller angemeldet waren. Im Vorgriff auf den geplanten Neubau der Halle 10, mit deren Eröffnung Ende 2017 zu rechnen ist, hat der Veranstalter von Motek und Bondexpo, das Messe-Unternehmen Schall, bereits erste Anpassungs- und Optimierungs-Maßnahmen durchgeführt. So entfällt ab diesem Jahr die bisherige 'lineare' Besucherstrom-Lenkung von Halle 1 über die Hallen 3, 5, 7 und 9. Stattdessen weist das neue Hallenlayout durch den Wegfall der Halle 1 und der Hinzunahme der Hallen 4, 6 und 8 nunmehr eine rechteckige Blockbildung auf. Dies erleichtert gleichermaßen den Übergang zu den einzelnen Hallen sowie zu den Fachbereichen. Hinzu kommt, dass mit dem jetzt 'gleichberechtigten' Zugängen – sprich den Eingängen Ost und West sowie quer über beide Hallenstränge – eine gewisse Entzerrung des morgendlichen Runs einhergehen soll.

Damit nicht genug der Änderungen: Ebenfalls zur Motek 2015 wird erstmals die neue Nomenklatur eingesetzt. Diese folgt sowohl der bewährten Basis-­Nomenklatur als auch der zunehmenden Orientierung nach durchgängigen Prozessen mit integrierten Prozess-Stationen. So kommt beispielsweise der Produktions- und Montage-Automatisierung durch Sondermaschinenbauer, Systemintegratoren und den Roboter-Anlagenbau eine große Bedeutung zu, weshalb es eine Neuauflage des entsprechenden Spezial- Messeführers geben wird. In Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner Xpertgate ist außerdem ein weiterer Spezial-Messeführer zum Thema Füge- und Verbindungstechnik entstanden.

Im Forum in Halle 9 präsentieren die Aussteller in kurzen Vorträgen täglich ihre Unternehmen und neue Produkte. Ein weiterer Treffpunkt auf der Messe findet sich in Halle 8 mit dem Themenpark Mechatronik des Landesnetzwerks Mechatronik BW (Stand 8430). Hier sind Unternehmen aus den unterschiedlichsten Schwerpunkten der Mechatronik vertreten und bieten für die Messebesucher einen zentralen Anlaufpunkt, um mit den richtigen Ansprechpartnern der Industrie ins Gespräch zu kommen und um zu sehen, was heute technisch machbar ist beziehungsweise was künftig machbar sein könnte.

Einmal programmieren, vielfältig einsetzen

Was auf einem anderen Gebiet – und zwar in der Robotik – künftig machbar sein könnte, zeigt das Fraunhofer IPA in Halle 7 (Stand 7136). Damit ein Robotersystem eine Montage-Aufgabe ausführen kann, gibt der Programmierer bisher in einer robotertypischen Programmiersprache die gewünschte Bewegung des Roboters vor. Mit einem Bediengerät positioniert er dazu den Roboter überwiegend manuell, damit das System die für die Montage wichtigen Koordinaten des Werkstücks abspeichern kann. Basierend auf diesen Daten und weiteren Programmschritten führt das System die entsprechenden Montage-Aufgabe aus.

Diese Methode ist in den Augen der IPA-Wissenschaftler aufwendig und wenig flexibel, denn der Roboter fährt eine unveränderliche Bewegungsliste ab, die nur mit genau dem eingelernten Werkstück und dem Prozess funktioniert. Wenn beispielsweise das Werkstück an einer anderen Position liegt, wenn es Varianten aufweist oder ein anderer Roboter die Montage-Aufgabe übernehmen soll, müsse der Programmierer das System neu einlernen. Bestimmte Montage-Vorgänge werden deshalb aktuell meist manuell ausgeführt.

Auch das feinfühlige Montieren individueller Komponenten ist mit der IPA-Lösung erstmals wirtschaftlich sinnvoll automatisierbar.

© Fraunhofer IPA / Rainer Bez

Angesichts dieser Mankos setzten die Wissenschaftler erstmals eine neue Methode aus der Roboterforschung nun auch für industrierelevante Abläufe ein: Anstatt das Robotersystem wie bisher durch eine direkte Vorgabe von Bewegungen einzulernen, ist es ­effizienter, den Prozess, Werkstück- und Prozessparameter wie etwa die Maße des Werkstücks oder die für die Montage nötigen Kräfte des Roboters zunächst in allgemeiner Form zu modellieren. Durch Zuweisung variantenspezifischer Werte und mithilfe aktueller Sensordaten berechnet das Robotersystem selbst, wie es sich bewegen muss. Die einmal modellierte Aufgabe ist dann auch flexibel auf neue Werkstückvarianten oder andere Systeme übertragbar.

Für die im Exponat auf der Motek gezeigte Montage von Schaltschränken muss der Roboter das 'Klipsen' und 'Einrasten' an den entsprechenden Positionen beherrschen. Mit einer konventionellen Roboterprogrammierung müsste jede Roboterbewegung hierzu neu geteacht. Mit der Lösung des Fraunhofer IPA hingegen erfolgt die Pfadberechnung basierend auf den Parametern der Schränke und Komponenten automatisch, ähnlich einem einfach verständlichen Arbeitsplan, der erklärt, wie die Montage-Aufgabe auszuführen ist.

Endanwendern verspricht die neue Technik den Vorteil, dass die einzelnen Fähigkeiten oder Abläufe wiederverwendbar sind und dadurch die automatisierte Montage insbesondere auch für kleine Losgrößen möglich wird. Systemintegratoren profitieren laut den Experten vom Fraunhofer IPA von den schneller und flexibler programmierbaren Robotersystemen. Zudem sollen sich mit dem neuen Ansatz selbst herausfordernde Montage-Aufgaben lösen lassen, die bisher nur mit großem wirtschaftlichem Aufwand automatisierbar waren. Darüber hinaus sind einmal entwickelte Fähigkeiten herstellerübergreifend mit verschiedenen Systemen ausführbar.

Industrie 4.0 – ein Thema für die Montage

Das Thema Industrie 4.0 macht auch vor der Montage- und Handhabungstechnik nicht Halt. Dem Rechnung tragend, wird in Stuttgart beispielsweise Schunk eine komplexe Montagezelle präsentieren, bei der die Zustands- und Prozessüberwachung sowie die Kommunikation unmittelbar auf Komponentenebene erfolgen. Realisiert wurde die Zelle, in die rund 350 Komponenten des Lauffener Anbieters von Spann- und Greiftechnik integriert sind, in Kooperation mit dem Softwarespezialisten Orbis sowie den Anlagenbauern Erhardt + Abt, Plusdrei Engineering Team und SIM Automation.

Die Messe-Demo von Schunk: Bei der Zahnradmontage überwachen unter anderem Kraft-Momenten-Sensoren den Prozess auf Komponentenebene.

© Schunk

Anhand der Demo kann sich der Messebesucher eine konkrete Vorstellung davon machen, wie Pick&Place-Einheiten, 3-Achs-Raumportale und mobile Leichtbauroboter beim Montieren, Prüfen, Verpacken und Transportieren autonom kooperieren und eine smarte Produktion ermöglichen. Hierzu sind einzelne Komponenten via Feldbus oder Ethernet miteinander sowie mit der übergeordneten Anlagensteuerung zu einem cyberphysikalischen System verbunden. Auf Kraft und Position regelbare Mechatronikgreifer sowie Kraft-Momenten-Sensoren ermöglichen somit beispielsweise ein präzises Condition Monitoring. Noch bevor es zu Ausfällen kommt, erfassen die Sensoren selbst feinste Abweichungen und schaffen damit die Voraussetzung für ein planbares und effektives Eingreifen im Rahmen der vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance) oder eine notwendige Korrektur der Prozessparameter.

Ganz bewusst wurden für die Messe-Demo die einzelnen Stationen redundant ausgelegt – einmal konventionell pneumatisch und einmal elektrisch ­angetrieben. Das Ziel: Konstrukteure und Anwender sollen auch in smarten Montage-Anlagen von Station zu Station frei entscheiden können, welchen Grad der Flexibilität und Komplexität sie realisieren möchten. Das schaffe Spielräume, wo sie nötig und sinnvoll sind, und gewährleiste zugleich ein gesundes Kosten-Nutzen-Verhältnis.