In attività faticose, poco ergonomiche e ripetitive, la robotica può alleviare il carico sui dipendenti. Tuttavia, specialmente nell'assemblaggio, devono essere considerati molti fattori prima che le soluzioni di automazione possano essere implementate in modo economicamente sensato - e complessivamente creare sollievi per il personale 'in linea'. Proprio questi esempi di implementazione sono attualmente testati da un team di progetto del Fraunhofer IWU e della Volkswagen Sachsen GmbH presso il Fraunhofer IWU: come sistema di assemblaggio ibrido-autonomo (HAutoMont), che consente un'assemblaggio economico e parzialmente autonomo dei rivestimenti del sottoscocca delle auto. Il team elabora raccomandazioni per un ulteriore sviluppo dei processi di assemblaggio e dei componenti adatti all'automazione.
I rivestimenti del sottoscocca (UBV) vengono spesso assemblati in lavoro sopra la testa o in posizioni corporee faticose sotto il veicolo, il che porta a un carico per spalle, collo e schiena. Componenti grandi e flessibili con forme complesse possono inoltre essere posizionati solo con un certo sforzo. Per il fissaggio vengono solitamente utilizzati clip o viti, che non sono facilmente a portata di mano, ma devono essere prelevati e trasportati. Componenti particolarmente grandi richiedono inoltre una seconda persona per il serraggio, e non sempre lo spazio di movimento è generosamente dimensionato. Quindi, tutto sembra indicare a un'automazione di questi compiti? Purtroppo non è così semplice...
UBV: una sfida particolare per l'automazione
…perché l'essere umano possiede d'altra parte punti di forza che mancano alla tecnologia. Non dipende da alcun sensore o addirittura da un arresto della linea per posizionare il componente in modo preciso. È anche flessibile nel tempo e non ha bisogno di una finestra temporale esattamente assegnata per un compito (parziale) all'interno di un ciclo. Può afferrare e trasportare senza problemi parti morbide (tecnicamente: flessibili). Se i componenti differiscono, questo non rappresenta una sfida significativa per l'essere umano né durante la presa né durante il fissaggio o il serraggio. La combinazione di posizionamento, fissaggio e serraggio richiede spesso molto tempo nelle soluzioni di automazione. Se una clip non scatta subito, ciò significa spesso lavoro di rifinitura - per il quale ci sono pochi margini di tempo all'interno del ciclo limitato. Un'altra sfida sono i componenti voluminosi, ingombranti e parzialmente difficili da impilare con il loro notevole fabbisogno di spazio, che limitano ulteriormente le opzioni di superficie per la gestione meccanica. Attraverso le revisioni del prodotto (misure di aggiornamento del modello), aumenta anche spesso la varietà di varianti, più precisamente: il numero di parti da considerare durante l'intero ciclo di vita del prodotto in un ciclo di assemblaggio. Gli strumenti speciali per tali parti devono essere prodotti in grande quantità e potrebbero dover essere revisionati o sostituiti dopo un periodo relativamente breve.
Inizio sensato: un modello, un componente, soluzione di assemblaggio flessibile
Il team di progetto ha scelto presto un componente per la Volkswagen ID.3 - dai 13 componenti del rivestimento del sottoscocca è stato creato un componente di schermatura che migliora l'aerodinamica del veicolo, 'per vincere la corsa'. Anche tali componenti vengono talvolta sviluppati ulteriormente durante il ciclo di vita del modello; quindi è sensato rappresentare la sfida di una varianza sequenziale.
Nell'indagine sperimentale, ora vengono utilizzati robot di manipolazione e di serraggio come soluzione di automazione flessibile. I ventose afferrano il componente in tre punti per minimizzare le deformazioni su questo prodotto in polipropilene lungo 110 cm, largo 88 cm e spesso solo 2 mm con una rigidità propria corrispondentemente bassa. Un robot di serraggio riconosce per ogni vite attraverso quale foro nel componente deve essere guidata. Esegue le viti e le stringe. Questo sottoprocesso automatizzato potrebbe essere integrato in una fase di produzione con compiti altrimenti manuali - come soluzione ibrido-autonoma.
Le esperienze nell'installazione di questo componente vengono utilizzate per rendere le future generazioni di componenti e i processi di produzione ancora più adatti all'automazione.
Raccomandazioni per un adattamento dei componenti e dei processi di produzione adatti all'automazione
- Una considerazione precoce dei requisiti di automazione nello sviluppo del prodotto facilita la progettazione dei componenti e dei processi di produzione adatti alla fabbricazione.
- I componenti montabili meccanicamente dovrebbero poter essere afferrati bene in punti definiti, gestiti con poca torsione e facilmente posizionati. Dovrebbero essere progettati in modo tale da supportare, ad esempio, un incastro senza problemi o
- Posizionamento e allineamento. Dovrebbero consentire una gestione il più possibile priva di deformazioni. Le modifiche a questi componenti durante il ciclo di vita del modello non dovrebbero compromettere il grado di automazione già raggiunto. Parti geometricamente semplici sono più facili da montare - sia per l'uomo che per la macchina.
- Basse tolleranze nella posizione di altri componenti del sottoscocca come il paraurti anteriore facilitano i processi di assemblaggio automatizzati.
- La combinazione di due componenti molto flessibili complica i collegamenti a vite.
- Meno varianza nella tecnologia di connessione e minore varietà di parti di viti e clip richiedono meno strumenti speciali. I cambi di utensili non sono realizzabili in tempi di ciclo brevi.
- Lo spazio rimane una risorsa scarsa nell'assemblaggio finale; le soluzioni di automazione occupano più superficie di quanto non facciano i dipendenti - quando le persone lavorano in spazi di lavoro direttamente adiacenti o sovrapposti a quelli dei robot, la necessità di spazio aumenta ulteriormente a causa delle misure di sicurezza.
- La sensibilità umana ('sensazione') nell'adattamento delle parti è spesso difficile da sostituire. Pertanto, l'automazione dovrebbe avvenire nell'assemblaggio di componenti dove si possono ottenere i maggiori effetti in termini di economicità ed ergonomia.
I partner nel progetto HAutoMont sono Volkswagen Sachsen GmbH, Müller e Pfeiffer GmbH, Stella Systemhaus GmbH e Fraunhofer IWU.
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