Automatisieren der Elektronikfertigung Mehr Wettbewerbsfähigkeit durch Cobots

Vorreiterfunktion: Melecs EWS initiierte mit einem UR5 ein Innovationsprojekt zur Verpackung von Elektronik-Bauteilen.

Für die auf dem Weg zur Industrie 4.0 schrumpfenden Losgrößen braucht es Roboter, die mehr Flexibilität mitbringen als klassische Industrieroboter: Die kollaborative Robotik zeichnet sich als Trend ab. Wie ein Innovationsprojekt auf Basis von Cobots aussehen kann, zeigt das Unternehmen Melecs EWS.

Betriebe in Zeiten von Industrie 4.0 benötigen ein hohes Maß an Anpassungsfähigkeit: Statt Massenfertigung herrscht in der modernen Produktionshalle eine große Variantenvielfalt, die oft von kurzen Produktlebenszyklen geprägt ist. Um wirtschaftlich rentabel zu bleiben, sind kurze Taktzeiten und eine kontinuierliche Produktion ohne Stillstand unerlässlich.

Diese Entwicklung trifft auf den anhaltenden Fachkräftemangel, der der Industrie zunehmend zu schaffen macht. Er ist sowohl für Großunternehmen als auch für KMU ein weiterer Grund, Produktionsschritte zu automatisieren: Mitarbeiter lassen sich so entlasten und Produktionszeiten einhalten. »Für kleine Losgrößen sind klassische Industrieroboter allerdings ungeeignet: Ein Roboter für moderne Fertigungslinien muss ein hohes Maß an Flexibilität mitbringen«, erläutert Helmut Schmid, General Manager Western Europe und Geschäftsführer der Universal Robots (Germany) GmbH. »Die kollaborierende Robotik hat sich für die Elektronikbranche als universelles Werkzeug erwiesen, das sich rasch an verschiedene Anforderungen anpassen lässt.«

Leichtbauroboter, die unter bestimmten Voraussetzungen Seite an Seite mit dem Menschen arbeiten dürfen, dringen seit einigen Jahren zunehmend in Industriebetriebe vor und entwickeln sich dort zu einem echten Zukunftstrend. Inzwischen setzen auch immer mehr Mittelständler bei der Produktionsautomatisierung auf kollaborierende Roboter, auch Cobots genannt. »Nicht verwunderlich, denn die MRK-fähigen Roboter zeichnen sich durch Benutzerfreundlichkeit und erschwingliche Preise aus«, sagt Helmut Schmid. »Aus diesen Gründen entschied sich auch der österreichische Elektronikfertigungs-Dienstleister Melecs EWS für eine Fertigungslösung auf Cobot-Basis.«

Melecs EWS betrachtet sich mit einem Umsatz von 260 Mio. Euro pro Jahr nicht nur als größten Elektronikfertigungsdienstleister in Österreich, sondern auch als Global Player in der Automobilindustrie. Um diese Wettbewerbsposition zu sichern und auszubauen, setzt das Unternehmen seit geraumer Zeit auf die Automatisierung von Prozessen. 2018 initiierte Melecs das Innovationsprojekt mit seinem ersten Cobot des dänischen Unternehmens Universal Robots. »Die entscheidenden Gründe für die Implementierung des Roboterarms waren neben der schnelleren und kostengünstigeren Automatisierung im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern auch seine flexiblere Konstruktion«, verdeutlicht Georg Loisel, VP Quality Management and Production System bei der Melecs-Gruppe.

Ihre Flexibilität erlangen Cobots durch schnelle und einfache Inbetriebnahme für neue Anwendungen. So sind Modelle wie der UR3e, UR5e, UR10e oder der neue UR16e von Universal Robots problemlos an unterschiedliche Aufgaben anpassbar. Durch den Leichtbau sind die Cobots zudem mobil und lassen sich unkompliziert an diverse Produktionsstellen verlagern. Darüber hinaus dürfen sie – nach erfolgreich absolvierter Risikobeurteilung – ohne Schutzzaun direkt mit dem Menschen zusammenarbeiten. Dies ermöglicht es, die Werksarbeiter gezielt zu unterstützen.

»Die Entlastung der Mitarbeiter setzte sich auch Melecs als Ziel bei der Wahl des zu automatisierenden Prozesses«, führt Georg Loisel aus. »Die Wahl fiel auf die Verpackung von Elektronik-Bauteilen für Wasserpumpen in Fahrzeugen. Das Handling der kleinen, runden Leiterplatten mit einem Durchmesser von rund 4 cm wurde zuvor im Drei-Schicht-Betrieb manuell durchgeführt.« Mithilfe des Roboters sollten die Mitarbeiter von der monotonen und zeitintensiven Arbeit entlastet werden.

Die größte Herausforderung bildeten dabei die sehr kurzen Taktzeiten von 5 bis 6 s Verpackungszeit, die pro Baugruppe einzuhalten waren. »Um dabei den hohen Anforderungen der Gesamtanwendung gerecht zu werden, musste der Roboter eine ganze Bandbreite von Einzelaufgaben erledigen«, sagt Georg Loisel. »Wegen seiner hohen Anpassungsfähigkeit und des günstigen Preis-Leistungs-Verhältnisses eignete sich hier ein UR5, der über eine Tragkraft von 5 kg verfügt.«