Schweißroboterarm vor dem Hintergrund von Metallbearbeitungs-Maschinen

Auch für kleinere Industrie- und Handwerksbetriebe kann die Anschaffung eines Roboters für die Metallbearbeitung viel Sinn ergeben - wenn das richtige Robotersystem ausgewählt wird. (Bild: Adobe Stock/bobo1980)

Zu teuer! Zu groß für uns! So begründen viele Mittelständler und Handwerker, weshalb sie bei der Blech- und Stahlbearbeitung auf die Hilfe von Kollege Roboter verzichten. Dabei gibt es Robotik-Lösungen, die kleine Unternehmen zu überschaubaren Kosten flexibler und produktiver machen.

Mittelständler und Handwerker, die Blech und Metall verarbeiten, fühlen sich bisweilen wie eine eierlegende Woll-Milch-Sau nach sechs Tassen Kaffee. Noch während sie einen Auftrag abarbeiten, kommt schon der nächste Kunde und will möglichst sofort beliefert werden. Um das Bestellte anfertigen zu können, müssen die Betriebe Material dann nicht nur zuschneiden, sondern auch abkanten, stanzen, fräsen, bohren oder schweißen.

All diese Aufgaben schnell, flexibel und in hoher Qualität zu erledigen, ist das Alleinstellungsmerkmal blech- und metallverarbeitender Betriebe aus Handwerk und Mittelstand. Doch obwohl sie kaum mehr Fachkräfte finden, lassen sich Handwerker und Mittelständler anders als große Industrieunternehmen bislang nur selten von Kollege Roboter helfen.  

Noch immer planen sie 96 Prozent aller neu einzurichtenden Arbeitsplätze, ohne dort zu erledigende monotone oder gesundheitsschädliche Aufgaben
durch den Einsatz von Automatisierungstechnik zu reduzieren und Mitarbeitern so mehr Zeit zu verschaffen, in der diese wirklich wertschöpfende Aufgaben erledigen können. Das zeigen erste Ergebnisse einer Vergleichsstudie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zum Einsatz von Schweißrobotern in kleinen und mittelständischen Betrieben.

Insgesamt ließen sich in kleinen und mittelständischen Unternehmen mit Automatisierungstechnik und Robotik 80 Prozent der Prozesse in der Blechverarbeitung optimieren, so die Untersuchung weiter.

Dieses Potenzial lassen viele Handwerker und Mittelständer jedoch bislang brach liegen, weil sie vor hohen Investitionskosten zurückschrecken, nicht wissen, wie sie die technischen Kompetenzen für den Umgang mit der Technik in ihrer Belegschaft aufbauen und Roboter optimal in ihre Fertigungsabläufe integrieren sollen. Die Flexibilität, die ihren Betrieb auszeichnet, sehen viele Unternehmer bei Robotern nicht gegeben.

Bei Industrierobotern mag das stimmen. Sie müssen aufwändig programmiert und in raumgreifenden Arbeitszellen untergebracht werden. Diese Maschinen bekommen jedoch durch kostengünstige, kleine und einfach anzulernende Cobots auch in der Blech- und Stahlbearbeitung zunehmend Konkurrenz. Diese Leichtbau-Roboterarme haben am weltweiten Markt für Robotik bislang zwar nur einen Anteil von fünf Prozent. Dieser soll bis 2026 aber jedes Jahr um gut 18 Prozent wachsen, prognostiziert das Marktforschungsunternehmen Mordor Intelligence.

Der Optimismus der Analysten kommt nicht von ungefähr. Denn Cobots erfüllen die Anforderungen kleiner und mittelgroßer Unternehmen nahezu optimal. Da sie sofort zum Stillstand kommen, wenn sie in ihrer Bewegung auf ein Hindernis stoßen, können sie auch in kleineren Werkstätten und Fertigungshallen ohne große und teure Schutzvorrichtungen im gleichen Arbeitsraum tätig sein wie Menschen. Außerdem wiegen sie so wenig, dass sie flexibel auf unterschiedlichen Arbeitstischen montiert werden können und dort mit dem entsprechenden Werkzeug verschiedene Aufgaben erledigen können. Durch diese Multifunktionalität amortisiert sich die Investition in einen Cobot schneller.

Zumal sich dieser in der Regel auch ohne teure zusätzliche Software selbst von Mitarbeitern anlernen lässt, die keine Robotik-Spezialisten sind. Diese müssen den Roboter dazu in der Regel einmal manuell, durch den zu erledigenden Arbeitsvorgang führen und seine Bewegung dabei mit Hilfe eines Tablets oder PCs aufzeichnen. Einmal gespeicherte Arbeitswege lassen sich jederzeit wieder abrufen, wenn etwa ein Kunde ein schon mal produziertes Teil nachbestellt.

Wie die Roboterprogrammierung leichter fällt

Roboterprogrammierung war urprünglich ein Thema nur für hochqualifizierte Experten. Mit der Ausbreitung von kollaborativen- und Leichtbau-Robotern sinken die Hürden für die Roboterprogrammierung immer weiter und werden breiteren Gruppen etwa in Handwerk und Mittelstand zugänglich. Einige Beispiele, wie sich der Einstieg ins Programmieren von Robotern schaffen lässt:

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Trotz ihrer Leichtbauweise und ihres leichten Handlings nehmen Cobots Menschen in der Blechbearbeitung jedoch gefährliche Arbeiten etwa an Abkantmaschinen oder Pressen ab. Hersteller wie Lorch, Cloos oder EWM bieten kollaborative Roboter auch für das Schweißen an. Sie ziehen wie ihre größeren Kollegen in der Industrie ohne zu ermüden und mehr als doppelt so schnell wie der Mensch Schweißnähte in gleichbleibend hoher Qualität. Da sie die Hitze dabei viel kürzer auf das zu schweißende Bauteil aufbringen, verzieht sich dieses zugleich weniger.

Beim Schweißen lohnt sich der Einsatz von Cobots daher schon ab einer Losgröße von nur fünf zu produzierenden Stücken, ergab die Studie des Fraunhofer IPA. Selbst manche Ein-Mann-Betriebe wie die Metallverarbeitung Pongratz GmbH in Untergrießbach im Bayerischen Wald setzen daher auf kollaborative Schweißroboter.

Wie Roboterschweißen mit dem Cobot funktioniert, zeigt Beispielhaft dieses Youtube-Video von Lorch

Auch die sechs Mitarbeiter der Lightway 3D GmbH in Niederzissen in der Eifel lassen sich von zwei Cobots unterstützen. Der vor vier Jahren gegründete Kleinstbetrieb hat sich auf die CNC-gesteuerte Zerspanung und den 3D-Druck von Metallen im Laser-Sinter-Verfahren spezialisiert und stellt Düsen, komplexe Gehäuse, Scharnierelemente und Vorserienteile für Maschinen- und Autobauer, die Luft- und Raumfahrt sowie Hersteller von Medizintechnik her. Bei Lightway legen die Cobots Bauteile nach dem Druck in Maschinen ein, die die Nachbearbeitung erledigen oder die Teile mit Lasern beschriften. Das lohnt sich ab einer Losgröße von zehn Stück, ist Geschäftsführer Thomas Hilger überzeugt.

Blechkollegen für derartige Pick-and-Place-Aufgaben gibt es von Anbietern wie Igus oder Fruitcore Robotics bereits für Preise deutlich unter 10.000 Euro, die sich auch kleine und mittelgroße Betriebe leisten können.

Teurer wird es, wenn wie bei der Walter Wurster GmbH in Leinfelden-Echterdingen Werkstücke bewegt werden müssen, die teils bis zu 100 Kilogramm wiegen. Solche Gewichte bewältigen Cobots und Low-Cost-Roboter bislang nicht. Wurster produziert unter anderem Ummantelungen für Maschinen und Bäckereiöfen aus Blech. Dieses wird dabei mehrmals gebogen. Die dafür erforderliche Umlagerung der Blechteile an der Biegemaschine lässt der Betrieb mit 50 Mitarbeitern von einem Roboter des Augsburger Herstellers Kuka erledigen.

Obwohl dieser bei den Schwaben erheblich größere Maßen bewegt als die Cobots bei Lightway in Niederzissen, sind sie wie diese so in den Fertigungsablauf eingebunden, dass monotone aber körperlich belastende Arbeiten für die Mitarbeiter entfallen und diese anspruchsvollere Aufgaben erledigen können, die einen größeren Beitrag zur Wertschöpfung leisten. So werden blech- und metallverarbeitende Betriebe in Zeiten fehlender Fachkräfte vielleicht nicht zu Eier legenden Woll-Milch-Säuen, aber doch erheblich produktiver.

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