Robotersimulation

Virtuelle Roboterwelt steigert Produktivität

Dank einer virtuellen Umgebung in Delmia V6 hat Centerline, ein auf Automatisierungsprozesse spezialisiertes Unternehmen, nicht nur mehr Platz für seine komplexen Fertigungsanlagen geschaffen, sondern auch seine Produktivität um mindestens zehn Prozent gesteigert.

Basierend auf der 3D-Experience Plattform von Dassault unterstützt Delmia V6 Unternehmen bei der Produktions- und Prozessplanung. (Bild: Dassault Systèmes)

Kosten senken, Zykluszeiten verbessern und die Markteinführungszeit verkürzen – so lauten die Herausforderungen in der Fertigung. Gleichzeitig werden die Produktionslinien komplexer. Das Installieren einer Anlage, die aus vielen verschiedenen Maschinen und Robotern besteht, kann zu einem langwierigen, komplizierten Unterfangen werden: Wie werden die einzelnen Elemente bestmöglich positioniert, wie lässt sich die Fläche optimal ausnutzen? Centerline, Experte für solche automatisierten und robotergestützten Systeme, setzt digitale Simulationen ein, um die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten in der Produktion zu visualisieren.

Das hat klare Vorteile: „Wir können Roboter, Werkzeugsysteme und verschiedene Schweißgeräte in einer digitalen Umgebung anordnen und dem Kunden unseren Vorschlag präsentieren, bevor irgendetwas fest am Boden verschraubt wird“, sagt John-Paul Girard, Leiter der Abteilung Robotersimulation. „Wir können Menschen und Maschinen in diese virtuelle Umgebung stellen und sehen, wie sie alle miteinander interagieren, sobald die Produktion in Gang gekommen ist. Wenn aus Sicherheitsgründen Änderungen erforderlich sind, um Interferenzen zu vermeiden oder den verfügbaren Platz besser auszunutzen, können wir alles zuerst in der digitalen Umgebung überprüfen.“

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Centerline hat sich für die 3D-Experience-Plattform von Dassault entschieden, die auf der erprobten V6-Architektur basiert und auch die Delmia-Lösung für die digitale Fertigung beinhaltet, mit der Centerline Produktionslinien-Layouts für seine Kunden plant. „Die konkrete Montage einer Produktionsanlage ist sehr zeitaufwändig“, erklärt Girard. „Wenn Fehler festgestellt werden, weil Roboter zu nahe beieinander stehen oder Arbeiter nicht ergonomisch positioniert sind, zwingt uns dies, die Montage noch einmal zu machen. Das kann die Kosten in die Höhe treiben und den Produktionsanlauf beim Kunden verzögern.“

Die Simulation stellt sicher, dass alles richtig funktioniert, bevor mit der eigentlichen Montage begonnen wird. (Bild: Dassault Systèmes)

Das Team arbeitet in der virtuellen Welt mit trial and error, was in der Realität Kosten und Platz spart. „Die Simulation stellt sicher, dass alles richtig funktioniert, bevor mit der eigentlichen Montage begonnen wird. Sie erweitert auch unser Serviceangebot, denn nun können wir Vorschläge für größere und komplexere Anlagen unterbreiten“, ergänzt Luciano Mancini, Spezialist für Robotersimulation bei dem kanadischen Unternehmen. Delmia V6 ist mit einer umfangreichen Palette an Funktionen ausgestattet, die verschiedene Produktionssituationen und Aufgaben der Robotertechnik digital modellieren und simulieren. „Die Delmia Arc Welding-Lösung versetzt unsere Programmierer in die Lage, innerhalb von Minuten automatisch kollisionsfreie Pfade des Bogenschweißwerkzeugs zu erstellen und den Prozess vor der Montage zu simulieren“, sagt Mancini. „So können wir den verfügbaren Raum sowie die Mensch-Maschine-Ressourcen optimal ausnutzen und die Ineffizienzen beseitigen.“

Ein weiterer Vorteil zeigt sich, wenn es zu Konstruktionsänderungen kommt. Wird ein CAD-Modell eines geschweißten Teils geändert, aktualisiert Delmia automatisch die Schweißbahnen, weil sie vollständig mit der Geometrie verknüpft sind. Die Software nimmt den Mitarbeitern die Arbeit ab, die Wege manuell neu zu erstellen. Manicini: „Diese Anwendung ist hier wirklich ein ganzes Stück besser als die anderen.“ Als langjähriger Kunde von Delmia hat Centerline wegen der neuen Funktionen und der intuitiven, benutzerfreundlichen Oberfläche auf V6 umgestellt. Mit diesem Update, für das Aventec als Vertriebspartner von Dassault Systèmes den Support bereitstellt, entfallen außerdem viele manuelle Prozesse. Außerdem ermöglicht das Update einen reibungsloseren Austausch der Simulationsdaten mit der Abteilung für Robotersimulation. Neben der Funktion für Bogenschweißen ist die Lösung „Spot Welding“ (Punktschweißen) laut Luciano Mancini eine weitere wichtige Verbesserung. Als Hersteller von Schweißzangen sei ihnen die Delmia-Funktion zur Erstellung von 2D-Schnittansichten der Zangen sofort ins Auge gesprungen. Anhand der simulierten Schweißszenarien kann die Konstruktionsabteilung, die Zangen entwickelt, ein Feedback zu Interferenzen geben oder Vorschläge für Konstruktionsverbesserungen machen.

Schön sei auch, dass mit der automatischen Werkzeug-Suchfunktion von Delmia nun Konstrukteure aus einer Bibliothek mögliche Schweißzangen-Lösungen wählen können. Auf Basis von Vorstudien erkennt das Unternehmen, welche Lösungen bei der Planung und Simulation der Roboterzellen zu Produk- tivitätssteigerungen führen werden.

Delmia V6 ist mit einer Palette an Funktionen ausgestattet, die verschiedene Produktionssituationen und Aufgaben der Robotertechnik modellieren und simulieren. (Bild: Dassault Systèmes)

Großer Produktivitätsgewinn
Mit dem Delmia Mechanical Device Builder kann Centerline alle mechanischen Vorrichtungen definieren, die in einer späteren Fertigungssituation benötigt werden, von Haltevorrichtungen bis zu Robotern und der sonstigen für den Prozess relevanten Ausrüstung. Nachdem die Ingenieure überprüft haben, dass eine Vorrichtung die Anforderung an den Arbeitsraum des Roboters, wie z. B. Werkzeugreichweite und Bahnführung, erfüllt, wird sie in einem Ressourcenkatalog gespeichert. Programmierer oder Simulationstechniker, die ihre Fertigungspläne definieren und validieren müssen, können darauf zugreifen. „Wirklich beeindruckend ist für mich der Zugriff über eine einzige Schaltfläche. Für den Benutzer wird eine immersive Symbolleiste bereitgestellt, mit der er eine Vielzahl komplexer mechanischer Vorrichtungen recht komfortabel definieren und simulieren kann. Das optimiert das Verfahren für den Benutzer, und wir können allein dank der Device Builder-Funktion von einem Produktivitätsgewinn von 10 bis 15 % ausgehen“, so die Einschätzung von Luciano Mancini.

Weg der kontinuierlichen Verbesserung
Delmia Robotics bietet zudem eine verbesserte vernetzte Arbeitsumgebung, die es den Benutzern ermöglicht, komplexe Arbeitszellen in überschaubare Segmente zu zerlegen. Dadurch können mehrere Techniker gleichzeitig an der größeren Zelle arbeiten. „Vor kurzem haben wir es geschafft, erfolgreich eine Linie mit 80 Robotern in unterschiedlichen Phasen zu bearbeiten“, berichtet John-Paul Girard. „Nachdem die einzelnen Segmente fertiggestellt waren, konnten wir mithilfe von Delmia die Arbeitszellen in einer Simulation der gesamten Linie zusammenführen. Alle eventuell kritischen Bereiche der Gesamtanlage konnten wir so identifizieren.“ Girard ist überzeugt, dass die Simulationstechnik der 3D-Experience Plattform sein Unternehmen in die Lage versetzen wird, in der Kundenorientierung die nächsthöhere Stufe zu erreichen. Damit kann Centerline seinen Kunden termin- und kostengerechte Lösungen anbieten und hofft, dass es sich in der wettbewerbsintensiven Welt der Fertigung von der Konkurrenz absetzen kann.

„In den letzten fünf Jahren sind unsere Fertigungskapazitäten signifikant angestiegen“, sagt Roboterspezialist John-Paul Girard. Früher habe Centerline 60 Roboter pro Jahr verarbeitet, allein in diesem Jahr werden es über 250 sein. „Ohne den Einsatz einer virtuellen Fertigungslösung“, ist der Manager sicher, „wäre das nicht möglich.“ hs

Dassault Systèmes, Tel.: 0711 / 27300-0, www.3ds.com/de

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