Software vereinfacht die Programmierung von Robotern

Das MBDA-Montagewerk in Bourges, Frankreich, ist auf die Herstellung taktischer Raketen spezialisiert. Foto mit freundlicher Genehmigung von MBDA

Ein Arbeiter reinigt mit einem Handlaser eine Form zur Herstellung von Verbundteilen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fuzzy Logic Robotics

Ein tragbares Lerngerät bringt der Repplix-Software bei, wie der Laserabstreifer an der Form ausgerichtet wird. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fuzzy Logic Robotics

Repplix hat neue Möglichkeiten für Laser-Stripping-Anwendungen eröffnet. Foto mit freundlicher Genehmigung von Fuzzy Logic Robotics

Das Werk in Bourges stellt unter anderem eine Vielzahl kleiner Verbundteile her, für die Formen erforderlich sind. Foto mit freundlicher Genehmigung von MBDA

Raketen sind die wichtigste Waffe der modernen Kriegsführung. Nach Angaben des Beratungsunternehmens Polaris Market Research wird der weltweite Umsatz mit Raketen und Flugkörpern voraussichtlich von 58,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 auf 73,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 steigen, was einer kumulierten jährlichen Wachstumsrate von 4,8 Prozent entspricht.

Zu den weltweit führenden Herstellern von Raketen gehört MBDA. MBDA hat seinen Hauptsitz in Le Plessis-Robinson, Frankreich, und ist im gemeinsamen Besitz von Airbus, BAE Systems und Leonardo. Das Unternehmen beschäftigt rund 14.000 Mitarbeiter in sechs Ländern. Im Jahr 2021 meldete das Unternehmen Aufträge im Wert von 5,1 Milliarden Euro und einen Auftragsbestand von 17,8 Milliarden Euro.

Das MBDA-Montagewerk in Bourges, Frankreich, ist auf die Herstellung taktischer Raketen spezialisiert. Diese Raketen erfordern sowohl eine elektromechanische Montage als auch die Herstellung von Metall- und Verbundwerkstoffen.

Um den Durchsatz zu steigern und die Gesundheit und Sicherheit der Arbeiter zu verbessern, wollte MBDA Roboter einsetzen, um bestimmte Prozesse für kleine Produktionsläufe oder sogar die Produktion einzelner Einheiten zu automatisieren. Im Idealfall wäre ein Bediener ohne Programmierkenntnisse in der Lage, dem Roboter schnell den auszuführenden Prozess beizubringen. Dann würde der Roboter die Aufgabe ohne menschliche Aufsicht ausführen.

Die erste Aufgabe, die für die Automatisierung ausgewählt wurde, war die manuelle Reinigung der Formen, die zur Herstellung von Verbundteilen verwendet werden. Das Werk in Bourges stellt unter anderem eine Vielzahl kleiner Verbundteile her, für die Formen erforderlich sind. Jede Form muss vor der Verwendung in der Produktion sauber ausgezogen werden. Es ist eine komplexe Operation. Die zu formenden Teile sind vielfältig und zahlreich. Für jede Teileserie variiert die Menge der zu entfernenden Rückstände – und die Position der Rückstände. Bei manueller Durchführung ist die Aufgabe mühsam und der Bediener muss vor der Belastung durch giftige Substanzen geschützt werden.

Die MBDA-Ingenieure glaubten, dass ein sechsachsiger Roboter, der mit einem Laser-Abisolierwerkzeug ausgestattet ist, die Arbeit genauso gut, wenn nicht sogar besser, erledigen könnte als ein Mensch. Das einzige Problem wäre die Programmierung des Roboters für die High-Mix-Produktion.

„Bei MBDA achten wir auf Agilität, wenn es um Automatisierung geht“, erklärt Vincent Rafin, Leiter der Initiative „Fabrik der Zukunft“ bei MBDA. „Wir wollen Aufgaben roboterisieren, die bei unseren Bedienern Muskel-Skelett-Erkrankungen verursachen. Gleichzeitig erfordern bestimmte Produkte jedoch eine Kleinserienfertigung oder sogar Einzelstückfertigung, sodass wir die einmaligen Kosten für die Programmierung so gering wie möglich halten müssen.“

„Einen Roboter so zu programmieren, dass er die Flugbahnen eines Lasers definiert, ist für die Kleinserienproduktion nicht der richtige Ansatz. Es ist zeitaufwändig und kostspielig und muss von einem Robotiker durchgeführt werden.“

Um Rat einzuholen, wandte sich MBDA an Meliad, ein französisches Unternehmen, das auf Laser-Oberflächenvorbereitung und Laser-Stripping-Technologie spezialisiert ist, und an Stäubli, einen multinationalen Hersteller von SCARA- und Sechs-Achsen-Robotern. Letzterer empfahl Fuzzy Logic Robotics wegen seiner universellen, visuellen Programmiersoftware.

Fuzzy Logic mit Sitz in Paris wurde 2018 von einem französisch-amerikanischen Team von Ingenieuren gegründet, die sich auf die Steuerung und Steuerung von Industrierobotern spezialisiert haben. Das Flaggschiffprodukt des Unternehmens, Fuzzy Studio, ist eine visuelle Programmier- und Simulationssoftware ohne Code, die mit mehreren großen Robotermarken (ABB, FANUC, KUKA, Stäubli, UR und Yaskawa) kompatibel ist.

Mit Fuzzy Studio müssen Sie keine Programmierkenntnisse erlernen, um einen Roboter zu bedienen. Mit einer No-Code-Benutzeroberfläche können Bediener visuell mit der 3D-simulierten Umgebung interagieren und die Roboterprogramme werden automatisch generiert. Benutzer können mit wenigen Klicks einen gesamten Roboterprozess entwerfen, simulieren und ändern. Die Überprüfung von Erreichbarkeit, Kollisionen und Zykluszeit hilft Ingenieuren dabei, neue Projekte durch Simulation zu verfeinern und so das Risiko von Roboterinvestitionen zu senken. Für bestehende Arbeitszellen können Ingenieure diese in Fuzzy Studio modellieren, um einen voll funktionsfähigen digitalen Zwilling für die Offline-Programmierung zu erstellen.

Mithilfe intelligenter Tools zur Trajektoriengenerierung können Ingenieure automatisch komplexe Trajektorien für einen Prozess direkt aus den 3D-Teilen im Modell generieren. Die Software bietet ein leistungsstarkes Arsenal an Trajektoriengeneratoren, die CAD- und 3D-Modelle verstehen und stundenlange mühsame Arbeit in ein paar Klicks verwandeln. Diese Trajektorien können zur Verwendung durch die Robotersteuerung oder SPS des OEM exportiert werden.

In Zusammenarbeit mit MBDA entwickelte Fuzzy Logic das neue Produkt Repplix, eine Erweiterung von Fuzzy Studio. Ein tragbares Lerngerät, das vom Bediener anhand seines Wissens über die Aufgabe gesteuert wird, bringt der Repplix-Software bei, wie der Laserabstreifer an der Form ausgerichtet wird. Eine Überwachungsfunktion, die über einen in Fuzzy Studio erstellten digitalen Echtzeit-Zwilling der Arbeitszelle ausgeführt wird, berücksichtigt mögliche Kollisionen und die Durchführbarkeit der Flugbahn in der Roboterumgebung. Anschließend können Alarmparameter eingerichtet werden. Die Trajektorienerfassung umfasst auch mehrere Parameter des Abisolierprozesses, wie z. B. Lasertriggerung und Leistung. Der Bediener, der kein Robotiker ist, kann die Flugbahn und die Prozessparameter auch nach der ersten Lernphase über eine grafische Oberfläche ändern.

Anschließend wird vom digitalen Zwilling aus der Zyklus gestartet und der Roboter bewegt sich mit dem Laser, gesteuert durch die genaue Erfassung der vom Bediener gelernten Flugbahn. Die Geschwindigkeit, mit der der Roboter arbeitet, wird direkt in der Software eingestellt. Sie kann von der Geschwindigkeit in der Unterrichtsphase abweichen. Der Zyklus wird vom Roboter autonom durchgeführt, ohne dass eine Bedieneraufsicht erforderlich ist.

Der gleiche Lernvorgang, der nur wenige Minuten dauert, wird für jede neue Formenserie wiederholt.

Die Abisolieraufgabe wird millimetergenau ausgeführt. Der manuelle Vorgang lässt sich problemlos reproduzieren, da das Lerngerät ein Abbild des realen Werkzeugs ist und nicht direkt mit dem Roboter verbunden ist. Der Bediener verwaltet die Ausführung und Planung der Bewegung mithilfe der Software und der parametrisierten Alarme selbst.

Der Zeitaufwand für die Programmierung der Formenreinigung konnte von mehreren Stunden auf wenige Minuten verkürzt werden. Die Produktivität wird durch die Automatisierung des Reinigungsvorgangs erhöht und die Risiken für den Bediener werden reduziert. Dies hat die Automatisierung des Betriebs sowohl im Hinblick auf die Sicherheit als auch auf die Wirtschaftlichkeit rentabel gemacht.

„Mit Repplix wird der Roboter zum Präzisionswerkzeug in den Händen des Bedieners“, sagt Ryan Lober, CEO von Fuzzy Logic. „Unsere Software ermöglicht es ihm, seine Aufgabe völlig autonom zu automatisieren, ohne dass ein Fachmann eingreifen muss.

„Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Repplix so konzipiert ist, dass es sofort einsatzbereit ist, ohne dass eine echte Schulung erforderlich ist. Unsere Software ermöglicht die Automatisierung von Prozessen, bei denen dies bisher nicht möglich war. Wir haben die erste Anwendung kaum fertiggestellt und schon wird Repplix von eingesetzt.“ andere Benutzer in Europa.

„Dieser technologische Baustein ist duplizierbar. Er wird für diesen ersten Anwendungsfall im ersten Quartal 2022 verfügbar sein“, sagt Nicolas Gautier, technischer Leiter für Robotik bei MBDA. „Wir arbeiten bereits daran, es auf neue Anwendungen auszudehnen. Zum Beispiel Sandstrahlen, Lackieren, Schweißen oder Wasserstrahlschneiden. Diese Anwendungen haben alle komplexe Bewegungsbahnen, die programmiert werden müssen. Mit herkömmlichen Werkzeugen bräuchten wir hochqualifiziertes Personal und eine tolle.“ Da die Programmierung sehr aufwändig wäre, haben Fuzzy Logic und Repplix nun diese Hürde beseitigt, die eine kostengünstige Automatisierung solcher Anwendungen verhinderte.“

Jean-Michel Duchazeaubeneix, CEO von Meliad, sagt, Repplix eröffne neue Möglichkeiten für Laser-Stripping-Anwendungen: „Wir bieten Roboter-Laser-Stripping-Technologie an, aber diese Technologie bleibt kompliziert, weil sie von Spezialisten durchgeführt werden muss“, erklärt er. „Das Programmieren einer Flugbahn für die Kleinserienproduktion, wie es bei MBDA der Fall ist, verursacht unerschwinglich hohe einmalige Kosten, die das Projekt direkt zunichte machen. Repplix bietet uns die Möglichkeit, unsere Lasertechnologie schnell und einfach in einer Vielzahl von Reparatur- oder Wartungsanwendungen einzusetzen.“ die bisher schwer umzusetzen waren.“

Weitere Informationen zur Roboterprogrammiersoftware finden Sie unter https://flr.io.

Weitere Informationen zur Laser-Stripping-Technologie finden Sie unter www.meliad-sas.com.