Blechbearbeitende Betriebe sind oftmals in der Tradition verankert, viele Prozesse immer noch manuell. Doch der Preisdruck steigt und die Ära von Industrie 4.0 stellt neue Anforderungen. Wie die Automatisierung der Blechbearbeitung helfen kann, sich für die Zukunft stark aufzustellen, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Ein Schlag mit dem Hammer jagt den nächsten: Das Schmieden blickt auf eine jahrtausendalte Geschichte zurück. Das älteste Fundstück: Ein Plättchen aus Kupfer, das Facharbeiter vor rund 8000 Jahren in Anatolien hergestellt haben. Weit bekannter noch: Ritterrüstungen, die Handwerker im Hoch- und Spätmittelalter aus Eisenblechen bauten. Eine Arbeit, die erst weniger schweißtreibend wurde, als Hämmer, angetrieben durch Wasserkraft, zum Einsatz kamen. Einen weiteren Effizienzschub erfuhr die Fertigung, als während der Industriellen Revolution Maschinen zur Metallbearbeitung auf den Markt kamen. Durch das Walzen beispielsweise war es nicht nur möglich, Bleche schneller und preisgünstiger zu fertigen, sondern gleichzeitig die Qualität der Werkstücke zu steigern. Eine Effizienzsteigerung erfuhren auch das Schweißen, Trennen, Biegen, Stanzen, Formen und Verbinden.
Und heute? Da tut sich die Branche beim nächsten Evolutionsschritt, der Digitalisierung, schwer. Während die Automobilindustrie, einer der Pioniere der Industrie-4.0-Ära, mittlerweile einen Automationsgrad von rund 90 Prozent aufweist, setzen viele kleine und mittelständische Betriebe der Blechbearbeitung immer noch auf manuelle Prozesse. So ist der Biegeprozess eine Arbeit, die oftmals immer noch per Hand erfolgt – ungeachtet der Monotonie der Tätigkeit, die eigentlich nach Automatisierung schreit. Das liegt unter anderem daran, dass Blechbearbeiter, anders als die Automobilindustrie, eine breitere Produktpalette haben. Sie fertigen nicht tausendmal dasselbe Chassis, sondern vormittags beispielsweise 500 schrankgroße Gerätehalterungen und nachmittags kleine Produkte in der Größe einer Schokoladentafel.
Automatisierung in der Blechbearbeitung: 80 Prozent der Prozesse bieten Optimierungspotenzial.
Roboter sind auf dem Vormarsch. Die Zahl der Industrieroboter, die Hersteller jedes Jahr an Fabriken auf der ganzen Welt ausliefern, erreicht 2021 laut der International Federation of Robotics (IFR) 630.000 Einheiten, 2017 waren es 381.000 – ein rasanter Anstieg. „Industrieroboter spielen eine Schlüsselrolle für den Fortschritt der Fertigungsindustrie“, sagt IFR-Präsident Junji Tsuda. Dafür würden Roboter mit Spitzentechnologien weiterentwickelt, etwa mit industrieller Bildverarbeitung, Skill Learning und Künstlicher Intelligenz. „Diese Technologien werden dazu beitragen, die Produktivität der Fertigung zu verbessern und die Einsatzgebiete der Roboteranwendung zu erweitern.“
Auch eine Studie des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) bestätigt: Die Automatisierung der Blechbearbeitung nutzt brachliegendes Potenzial. So lassen sich mit ihrer Hilfe 80 Prozent der Prozesse in der Blechbearbeitung optimieren. Die Herausforderung für die blechverarbeitende Industrie ist es dabei, wirtschaftliche Automationslösungen zu finden, besonders für die neuen Anforderungen des Marktes wie kleinere Losgrößen und kurzfristige Aufträge.
Roboter entlasten Mitarbeiter und senken Stückkosten.
Schneiden, Schweißen und Biegen zählen in blechbearbeitenden Betrieben zu den Kernaufgaben, die durch Automatisierung zu mehr Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit führen – ebenso wie das robotergestützte Teilehandling an einzelnen Bearbeitungsstationen, das manuelle, monotone und fehleranfällige Prozesse überflüssig macht. So existieren mittlerweile Maschinen zum Richten und Entgraten, die mit Roboterarmen für das Teilehandling ausgerüstet sind.
Alles, was Mitarbeiter tun müssen: Neben der Maschine eine Palette mit Zuschnitten positionieren. Dann startet der autonome Bearbeitungsprozess. Der Roboterarm erkennt mithilfe einer Kamera Stapelhöhe, Lage und Position der Blechteile. Er wählt je nach Gewicht und Größe einen Teilegreifer und hebt die Zuschnitte auf die Einlaufrollenbahn der Richtmaschine. Nach dem Bearbeitungsprozess legt der Roboterarm die Teile wieder auf einer Palette ab. Der Vorteil dieses Teilehandlings: Mitarbeiter sind von Routinearbeiten entlastet und konzentrieren sich auf andere Aufgaben. Die Produktivität des Betriebs steigt.
Eine weitere Möglichkeit für mehr Effizienz: Die Hintereinanderschaltung von Bearbeitungszonen. So ist es heute möglich, Blechteile von Maschinen in einem Arbeitsgang entgraten und verrunden sowie richten oder strahlen zu lassen. Der Vorteil: Mitarbeiter müssen die Teile nicht mehrfach einlegen und entnehmen. Sie sparen über 50 Prozent der Arbeitszeit. Dadurch sinken Stückkosten deutlich unter das Niveau anderer Verfahren oder der manuellen Bearbeitung.
Digitalisierung hat positiven Einfluss auf Produktivität.
Bislang laufen Prozesse in der Blechbearbeitung oftmals mit Insellösungen ab, die nicht vernetzt sind. Mitarbeiter müssen einzelne Stationen koordinieren. Arbeit, die mühevoll und nicht wertschöpfend ist und sich in der Industrie-4.0-Epoche, die mehr denn je Flexibilität und Geschwindigkeit erfordert, zunehmend negativ auf die Produktivität auswirkt. Entsprechend wichtig: Die Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen, um im Betrieb mehr Transparenz zu schaffen und Optimierungspotenziale aufzudecken.
Hier kommen digitale Assistenzsysteme ins Spiel. Mit ihrer Hilfe sammeln Betriebe Echtzeitdaten über den Zustand aller Anlagen, führen proaktive Wartungen durch, analysieren Auslastungen und optimieren die Energiekosten. Auch die Werker arbeiten effektiver. So bedeutet die Digitalisierung in immer mehr Unternehmen das Ende der Laufzettel-Ära. Mitarbeiter erhalten auf Dashboards Informationen, die Arbeitsabläufe beschleunigen. Eine Studie bestätigt: 35 Prozent wollen diese Systeme in Zukunft einsetzen. Der Nutzen der Digitalisierung scheint dabei außer Frage zu stehen. 85 Prozent der befragten Unternehmen geben an: Die zentrale Verwaltung, Steuerung und Überwachung von vernetzten Maschinen und Anlagen hat zu einer Kostenoptimierung geführt. 78 Prozent sprechen von einem positiven Einfluss auf die Umsatzentwicklung.
