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14 %. Der dominierende Anteil entfällt mit 70 % auf das manuelle Schweißen und die anschließende Nacharbeit.
Diese umfasst das Schleifen bzw. Verputzen der Schweißnaht sowie das Richten der durch die Wärmebelastung
verzogenen Flächen (Bild 3). Die konkrete Betrachtung des Beispiels Thekensegment zeigt, dass auf das Laserschneiden
30 Sekunden Fertigungszeit und auf das Einbringen dreier Biegungen 1 Minute entfällt. Bei dem Musterteil
handelt es sich um einen Demonstrator für die Front einer Großküche. Damit werden hohe optische Anforderungen
und zugleich Anforderungen an Hygienestandards an das Schweißergebnis gestellt. Das manuelle Wolfram-
Inertgasschweißen (WIG), bestehend aus Vorheften und Fertigschweißen, benötigt 10 Minuten und das anschließende
Finishing des Bauteiles benötigt weitere 15 Minuten.
Bild 3. Kostenaufteilung in der flexiblen Blechfertigung, Fertigungszeiten eines Thekensegmentes aus Chrom-Nickel-Stahl.
Durch den Einsatz eines Schweißroboters kann die Schweißzeit auf 3 Minuten reduziert werden. Das anschließende
Finishing wird aufgrund der konstanten Schweißnaht und geringeren Wärmebelastung auf 6 Minuten reduziert.
Dies bedeutet bei einer Losgröße von 50 Stück, dass der Fertigungsschritt Schweißen und Schleifen, im Gegensatz
zu der manuellen Ausführung mit einer Dauer von 20,8 Stunden bereits nach 7,5 Stunden fertig gestellt werden kann.
Hinzu kommen jedoch Vorrichtungskosten in Höhe von ca. 3500 EUR und eine initiale Programmierzeit von 90 Minuten.
Wenn anstelle des Lichtbogenschweißens das Laserschweißen zum Einsatz kommt, kann die Schweißzeit
auf 2 Minuten und die Nacharbeitszeit auf ebenfalls nur 2 Minuten reduziert werden. Denn den Laser zeichnet aus,
dass er mit einer hohen Intensität auf einer kleinen Fläche in den Werkstoff einwirkt. Dadurch wird bei geringer
Streckenenergie eine hohe Prozessgeschwindigkeit erzielt. Gleichzeitig geht mit der geringen Streckenenergie der
Vorteil einher, dass die Schweißbauteile nur einen minimalen Wärmeeintrag erfahren.
4 Herausforderungen bei der Schweißautomatisierung mit Robotern
Roboter bieten die Chance sowohl dem Fachkräftemangel als auch dem Kosten- und Qualitätsdruck zu begegnen.
Automatisierungen auf Basis von 6-Achs Roboter bieten eine flexible Möglichkeit zur Automatisierung von Schweißprozessen.
Derartige Robotersysteme sind seit Jahrzehnten in verschiedenen Ausführungen, mit unterschiedlichen
Reichweiten und verschiedenen Zusatzachsen auf dem Markt erhältlich und übernehmen bereits vielfältigste
Schweißaufgaben. Die Zugänglichkeit am Bauteil, die richtige Spanntechnik der Werkstücke und die Programmierung
der Robotersysteme müssen dabei gewährleistet und auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Dazu kommt das Schweißfachwissen, welches neben der Roboterprogrammierung zur Einstellung der Schweißparameter
benötigt wird. Die Abhängigkeit von fähigem Personal steigt damit weiter an. Für große Serien und Losgrößen
rechnet sich der Initialaufwand der Programmerstellung (Roboterteachen) und der Spanntechnik. Bei kleinen
und kleinsten Losgrößen kann dieser Aufwand bisher jedoch kaum wirtschaftlich sinnvoll dargestellt und umgesetzt
werden.
Eine Lösung, die in den letzten Jahren auf die einfache Programmierung eingeht, sind Cobots. Bei Cobots handelt
es sich um kollaborative Roboter, die aufgrund reduzierter Geschwindigkeiten und einer Kollisionserkennung im Umfeld
des Menschen ohne zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen betrieben werden können [9]. Da beim automatisierten
Schweißen die Mitarbeiter in der Fertigung stets vor Lichtemissionen, Schweißrauchen und der Drahtspitze am Brennerende
durch technische Sicherheitseinrichtungen zu schützen sind, liegt der Vorteil der Cobots jedoch nicht darin,
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