Roboterschweißen für Einsteiger - Schweißen mit metallenen Helfern - Wandelbots GmbH Dresden, Deutschland

Roboterschweißen für Einsteiger –
Schweißen mit metallenen Helfern.

 Wandelbots GmbH
 Dresden, Deutschland

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Roboterschweißen für Einsteiger | 2021 02

01 Einführung

Funken fliegen und brennen – ein Roboter – gekommen, ßen sicherer, einfacherer und
tiefe Löcher in die Schutz- um das Schweißer-Team zu kostengünstiger zu machen.
anzüge. Gas steigt auf, die verstärken. Doch wie genau funktioniert
Raumluft erfüllt sich mit hei- Solche Szenen sind bereits das Schweißen mit einem Ro-
ßen Dämpfen, die einem zum Alltag in der Schweiß- boter und wo liegt der Vor-
den Schweiß auf die Stirn industrie geworden. Auto- teil für den Anwender? Wel-
treiben. Die Industriehalle matisierte Prozesse sind in- che Hilfsmittel gibt es und wo
wirkt geschäftig. An jeder An- zwischen ein Muss, um in der findet man Unterstützung? All
lage steht ein Schweißer und großen Industrie mithalten zu diese Fragen werden dir in
schweißt präzise und in ge- können. Auch immer mehr den kommenden Zeilen be-
übter Manier Bauteile zusam- KMUs und Mittelständler nut- antwortet.
men. Plötzlich betritt ein Neu- zen Roboter aller Art in Ihrer
ling aus Stahl das Spielfeld Produktion, um das Schwei-

Roboterschweißen für Einsteiger | 2021 03

02 Wie genau funktio- man den Roboter benutzt. Das Den Nachteil beim Teaching glei-
 zu schweißende Werkstück wird chen diese Roboter jedoch durch
 hierbei auf dem Tisch bzw. dem Ihre Reichweite, Geschwindigkeit
niert das Schweißen Positionierer in der Schweißzelle
 befestigt. Abhängig von Material-
 und hohe Genauigkeit wieder aus.
 Zur Vereinfachung des Teaching

mit einem Roboter? beschaffenheit und -dicke können
 nun am Schweißgerät und an der
 Prozesses ist es sinnvoll, dass Fir-
 men auch zusätzlich auf No-Code
 Robotersteuerung verschiedens- Produkte wie Wandelbots Tea-
 te Parameter wie Drahtvorschub, ching zurückgreifen. Mit einem
Roboterschweißen ist für viele Fir- Markt unzählige Möglichkeiten, je Schweißstrom oder Gaszufuhr ein- externen Eingabegerät in Form
men eine großartige Möglichkeit nachdem welche speziellen Fea- gestellt werden. Beim Teachen eines Stiftes lassen sich Schweiß-
die Qualität und Quantität ihrer tures der Anlage für die Aufgabe des Roboters kommt nun die vor- nähte kinderleicht vorzeigen, was
Bauteile zu erhöhen und gleich- benötigt werden. Hilfe bieten hier- herige Wahl des Roboters zusätz- den Anlernprozess sowohl bei der
zeitig Kosten zu sparen, sowie Mit- bei neben Handwerkskammern lich zum Tragen. Arbeitet man mit Nutzung von Cobots, als auch bei
arbeiter für kreative und komplexe auch auf das Schweißen speziali- einem Cobot, kann man über das Industrierobotern um einiges ver-
Aufgaben einzusetzen. Es bietet sierte Systemintegratoren. Führen des Roboters die benötig- kürzt.
sowohl KMUs als auch weltweit Ist die grundlegende Entschei- ten Wegpunkte setzen. Bei nicht-
agierenden Konzernen eine große dung für einen Roboter in einer kollaborativen Robotern wie z. B.
Möglichkeit Prozesse zu optimie- Schweißzelle und eine Schweiß- dem Yaskawa ist das Festlegen
ren. Die Grundvoraussetzung dafür steuerung getroffen, kann das der Schweißnaht wesentlich kom-
ist natürlich die Wahl des passen- Schweißen beginnen. Die Grund- plexer und muss durch speziell ge-
den Schweißroboters, sowie der voraussetzung hierfür ist natür- schulte Programmierer in einem
Schweißsteuerung. Hier bietet der lich eine vorherige Schulung, wie zeitintensiven Verfahren erfolgen.

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 03 Vorteile des Roboter-
 schweißens
 Natürlich wären Roboter in der 1. Produktivität und Qualität nach-
 Schweißindustrie nicht so stark auf haltig steigern. Beim Schweißen
 dem Vormarsch, wenn es nicht eine ist eine hohe Qualität der Schweiß-
 Vielzahl an Vorteilen gäbe diese nähte die Grundvoraussetzung für
 zu nutzen. In diesem Artikel wird im ein funktionsfähiges Produkt. Das
 folgenden auf 5 wesentliche Fak- manuelle Schweißen erfordert da-
 toren eingegangen: Die nachhal- her ein hohes Maß an Geschick-
 tige Steigerung der Produktivität lichkeit und eine rundum gute Kon-
 und Qualität dank Robotern, die zentration, um immer wieder eine
 erhöhte Produktionsmenge durch hohe Qualität der Schweißnähte zu
 den Einsatz dieser beim Schwei- erreichen. An einem 8h Tag kann
 ßen, Zeit- und Kostenersparnisse, Schweißern ein solches Maß an
 die Reduzierung der Gesundheits- Wiederholgenauigkeit natürlich
 risiken und die Bekämpfung des Ar- nur schwer gelingen. Roboter hin-
 beitskräftemangels in der Schweiß- gegen sind für exakt diese Anwen-
 branche. dung konzipiert. Sie können 24/7

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mit einer gleichbleibend hohe Firmen die Qualität ihrer Produkte zu reduzieren und somit die Produk- größeren Marktanteil zu sichern.
Qualität Werksstücke schweißen. langfristig und nachhaltig steigern. tivität weiter zu erhöhen. Düsenrei- Durch die neue Arbeitsaufteilung
Nebenbei protokollieren und kon- Darüber hinaus gibt es verschiede- nigungsstationen zum Beispiel rei- zwischen Schweißenden und Robo-
trollieren sie auch die Schweiß- ne Roboterperipheriegeräte, die nigen die Düse der Schweißpistole ter können Mitarbeiter*innen nun,
naht und mögliche Fehler können dazu beitragen, die Stillstandszei- von Ablagerungen und Schmutz, anstatt der gefährlichen Arbeit des
vermieden werden. Somit können ten des Roboters beim Schweißen wodurch Schweißfehler minimiert Schweißens an sich, Prozesse opti-
 werden und die Roboter den gan- mieren, neue innovative Lösungen
 1500 zen Tag über effizienter schweißen für das Schweißen entwickeln oder
 können. Da Roboter rund um die andere kreative Prozesse ausfüh-
 1.215
 1250
 1.082
 Uhr mit hoher Qualität schweißen ren. Diese könnten langfristig eben-
 1000
 können, bedeutet dies, dass selbst falls zu einer weiteren Produktions-
Anzahl in Tausend

 eine einzige Roboterzelle, die von steigerung führen. Und selbst für in
 750
 640
 einem kleinen oder mittelgroßen Nischen agierende Unternehmen
 591
 Unternehmen eingesetzt wird, ei- mit einer Produktion von geringen
 500
 nen entscheidenden Beitrag zur Losgrößen gibt es bereits die ers-
 258 287 231
 250 193 210 189 Steigerung der Gesamtproduktivi- ten Lösungen auf dem Markt, um
 86 94
 41 44 tät und Effizienz leisten kann. die Produktivität drastisch zu erhö-
 0
 Handling Schweißen Montage Reinraum Dosieren Verarbeitung Sonstige/
 hen und Stillstandszeiten zu redu-
 Unspezifisch 2. Gesteigerte Produktionsmen- zieren.
 2018 2019
 gen. Durch diese erhöhte Produk-
 tivität - bei oftmals sogar besserer 3. Zeit- und Kostenersparnis. Wie
Abb. 1: Bestand von Industrierobotern nach Anwendungsbereich weltweit Qualität - gelingt es Firmen nun bereits erwähnt, bieten Roboter
in den Jahren 2018 und 2019 (Statista, 2020).
 auch größere Mengen eines Pro- beim Schweißen dem Nutzer eine
 duktes zu geringeren Preisen zu immense Zeitersparnis. Einmal ein-
 produzieren und sich somit einen gerichtet arbeiten Roboter 24/7

Roboterschweißen für Einsteiger | 2021 06

ohne Pause und schaffen somit Jahr verschwendet wird. dert für Handschweißer wenig bis einrichtungen stellen sicher, dass
einen großen zeitlichen Mehrwert Die Kosten für die Roboterprogram- gar keine Schulungen, um Roboter nur geschweißt wird, wenn keine
für die Produktion. Doch nicht nur mierung sind eine weitere große selbständig anzulernen. Daher ent- Gefährdung für Menschen vorliegt.
Zeit, auch Kosten können durch Ro- Herausforderung, die den meisten fallen neben den Kosten für teure Sicherheit führt auch zu höherer Ef-
boter reduziert werden. Zwar sind Neulingen auf dem Gebiet des Programmierer, auch die Schu- fizienz, da sicherere Arbeitsabläu-
die Initialkosten (abhängig vom Roboterschweißens wahrschein- lungskosten, was den Return on In- fe weniger Verbindlichkeiten durch
Robotermodell & Peripherie) an- lich in den Kopf kommen. Moder- vestment (ROI) von Robotern auch Unfälle verursachen.
fangs nicht gerade gering, jedoch ne No-Code Technologien lösen für KMUs viel höher macht.
amortisieren sich die metallenen dieses Problem jedoch bereits mit 5. Arbeitskräftemangel bekämp-
Helfer durch ihre hohe Produktivi- einfach zu bedienenden Lösungen, 4. Gesundheitsrisiken reduzieren. fen. Es ist offensichtlich, dass der
tät sehr schnell. Auch Materialkos- die es jedem ermöglichen, Robo- Die Sicherheit am Arbeitsplatz ist Fachkräftemangel für unseren ak-
ten können durch eine reduzierte tern das Schweißen beizubringen, sehr wichtig, um die Gesundheit tuellen und zukünftigen Arbeits-
Fehlerquote gesenkt werden. Zum ohne eine einzige Zeile Code zu der Mitarbeiter zu schützen und kräftebedarf eine zunehmende
Beispiel kann eine Schweißraupe, schreiben. Im Vergleich zur Einstel- etwaiige höhere Versicherungskos- Herausforderung darstellt, insbe-
die nur 3mm dicker ist als erforder- lung von Roboterprogrammierern ten zu vermeiden. In Schweißfabri- sondere in der Schweißbranche.
lich, bis zur doppelten Menge an sind diese Lösungen für kleine und ken sind Handschweißer oft dem Das Roboterschweißen spielt eine
Zusatzwerkstoff benötigen und da- mittelständische Unternehmen er- Risiko ausgesetzt, giftige Schweiß- große Rolle, wenn es darum geht,
mit auch doppelte Materialkosten schwinglich. Wandelbots beispiels- dämpfe einzuatmen, ultraviolettem diese Qualifikationslücke zu schlie-
verursachen. Dies mag gering er- weise löst mit seinem einfachen Licht ausgesetzt zu sein oder sich ßen und den Mangel an manuel-
scheinen, bis man die Menge an Programmiertool dieses Problem. die Augen zu verblitzen. Schweißro- len Schweißern zu kompensieren.
unnötigem Schweißzusatzwerkstoff Wandelbots Teaching ist einfach boter arbeiten in einem abgesperr- Es ist vorteilhaft, die begrenzten
berechnet, die in einem ganzen und intuitiv zu bedienen und erfor- ten Bereich. Entsprechende Schutz- Personalressourcen des Unterneh-

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 04 Herausforderungen
mens in andere kreative Aufgaben Doch natürlich ist das Roboter-
innerhalb der Organisation zu len- schweißen keine perfekte Erfin-
ken. Dies bietet KMUs Möglichkei- dung sondern weist auch ein paar

 des Roboterschweißens
ten zum Wachstum innerhalb ihrer Nachteile auf. Folgend wird auf 4
aktuellen Märkte und sogar zur Ex- dieser weiter eingegangen.
pansion in neue Märkte.

 1. Schlechte Kommunikation zwi- zieren. Gleichzeitig hat über die
 schen Mensch und Maschine. Jahre jeder Roboterhersteller sei-
 64 %
 Lange Zeit konnten sich lediglich ne eigene proprietäre Program-
 46 % 49 % 51 % große Konzerne Roboter für Ihre miersprache entwickelt, was dazu
 40 % 42 % 40 %
 35 % 35 % Produktion leisten. Der Grund wa- führt, dass Roboterprogrammierer
 29 %
 ren weniger die Anschaffungs- im Durchschnitt lediglich 1 oder 2
 kosten für einen Roboter als die Robotermarken programmieren
 Kosten für die komplexe Program- können. Das sorgt für eine große
 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2018* 2019 mierung, die fortlaufend durch An- Knappheit dieser am Markt, sowie
*Die Daten zur Fachkräftestudie 2018 wurden im vierten Quartal 2017 erfasst.
 passungen am Werksstück entste- hohe Gehälter und lange Warte-
 hen. Denn, Roboter und Menschen zeiten für Experten. Wartezeiten
 sprechen verschiedene Sprachen. führen wiederum zu einem langen
Abb. 2: Fachkräftemangel im Laufe der Zeit. 64 % der Arbeitgeber in Deutschland haben Schwie- In Deutschland gibt es derzeit le- Produktionsausfall, was immense
rigkeiten, geeignete Fachkräfte zu finden (Manpowergroup, 2019).
 diglich eine geringe Anzahl an Kosten verursacht. Bisher hatten
 Programmierern, die in der Lage Firmen daher lediglich 2 Möglich-
 sind mit Robotern zu kommuni- keiten: Entweder ihre Mitarbeiter,

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sofern möglich, in der Kommunika- die ersten No-Code-Technologien. schaffen, welches Hand in Hand ter in kürzester Zeit umlernen kann.
tion mit Robotern aufwendig schu- Wie der Name bereits sagt, sind arbeitet. Auch komplexe Teaching-Struktu-
len, oder Programmierer anstellen, diese Technologien darauf aus- ren sind mit ihnen abbildbar.
die die Roboter für sie aufsetzen. gelegt einfach und intuitiv, ohne 2. Nur sinnvoll bei großen Stück-
Vor einigen Jahren revolutionierten coding, einen Pfad zu generieren. mengen. Durch die aufwendige 3. Hohe Initialkosten. Für Firmen,
Cobots – kollaborative Roboter – Neben Drag und Drop Software Programmierung von Pfaden und die ihre Schweißprozesse das erste
daher den Markt, da sie viel ein- gibt es auch Teaching-Modelle, die damit verbundenen Zeit- und Mal mit Robotern automatisieren
facher zu programmieren waren, wie die von Wandelbots. Hierbei Personalkosten, lohnten sich Ro- wollen, stehen vorerst eine Reihe
wie ihre industriellen Mitstreiter. kann der Nutzer mit Hilfe eines Ein- boter in der Vergangenheit haupt- an Kosten an. Die Kosten für einen
Doch je komplexer das Problem gabegerätes einen Pfad abfahren. sächlich für große Stückzahlen. Da industriell genutzten Roboter variie-
bzw. der Pfad, desto schwieriger Dieser Pfad kann anschließend kin- die Massenproduktion von Waren ren stark je nach Modell. Während
war die Programmierung selbst derleicht in der App nachbearbei- jedoch immer weiter in den Hinter- einfache Cobots bereits schon für
mit Cobots zu händeln. Abgesehen tet werden und auf einen Roboter grund rückt und die Konsumenten einen Preis von 5000€ zu erwerben
davon erreichen Cobots heutzuta- übertragen werden. Wandelbots sich immer individualisiertere Pro- sind, findet man Industrieroboter
ge bei weitem nicht die physischen ist plattformunabhängig konzipiert. dukte wünschen, steht auch die eher in einem mittleren 5-stelligen
Grundvoraussetzungen wie Indus- Das heißt, dass in Zukunft alle In- Robotik einer neuen Herausforde- Kostenbereich. Der Preis ist dabei
trieroboter. Sie können üblicher- dustrieroboter mit Wandelbots Tea- rung gegenüber. Ständige Anpas- stark von der Traglast des Roboters
weise weniger Traglast heben und ching geteacht werden können und sungen an Werksstücken und neue und seiner Reichweite abhängig.
sind auch nicht für großindustrielle somit die einfache Kommunikation Prozesse müssen programmiert Zusätzlich müssen noch Periphe-
Zwecke ausgelegt. Ein Gamechan- zwischen Mensch und jeder Art von werden ohne hohe Ausfallzeiten zu rien wie Schutzeinhausungen oder
ger in diesem komplexen Prob- Industrieroboter für Jeden ermögli- generieren. Zeit ist Geld. Auch hier Sensoren, sowie Software Add-Ons
lem der Kommunikation zwischen chen. Es wird sozusagen ein Team helfen inzwischen No-Code Tech- dazugekauft werden. Neben dem
Mensch und Roboter bieten nun zwischen Mensch und Roboter ge- nologien, da man mit ihnen Robo- klassischen Kauf von Robotern

Roboterschweißen für Einsteiger | 2021 09

kann man als Firma aber auch an- Diese ersten Anschaffungskosten vor allem Programmierkosten, die weite, sowie Größe der Bauteile
dere Modelle wie beispielsweise machen jedoch für z.B. Schweiß- regelmäßig beim Umlernen des viel Raum von weniger als einem
Mieten oder den Kauf über System- roboter lediglich 1/3 der Kosten Roboters anfallen sind die eigent- Meter hin zu mehreren Metern, die
integratoren in Betracht ziehen. aus. Installations-, Reparatur- und lichen Kostenträger. Für die Pro- in einer Zelle Platz finden müssen.
 grammierkosten können nun No- Wesentlich mehr als beim Hand-
 Code Technologien helfen, die schweißen vorher notwenig war.
 150
 durch die schnelle und flexible Firmen sollten daher beim Robo-
 9
 Anpassung des Roboters - ohne terkauf neben Kosten, der physiolo-
Preis in Tausend US-Dollar

 8
 46
 teure Programmierer - die Kosten gie des Roboters, Programmierbar-
 100 7
 39 drastisch senken. Im Schnitt amor- keit etc. auch den benötigten Platz
 33
 tisieren sich Roboter bei richtiger nicht vergessen.
 50
 45
 40
 Auslegung bereits nach wenigen
 36
 Jahren der Nutzung. Neben all diesen genannten Nach-
 33 30
 teilen überwiegen für die meisten
 28
 0
 4. Hoher Platzbedarf. Roboter Firmen jedoch die Vorteile des Ro-
 2014 2020* 2025* brauchen Platz! Industrieroboter boterschweißens gegenüber dem
 Roboter (inklusive Software) sind gefährliche Maschinen, die Handschweißen. Wichtig hierbei
 Peripherie (z.B. Sicherheitsbarrieren, Sensoren) ihre ganz eigenen Sicherheitsan- ist, sich Zeit zu nehmen, um die
 Systems Engineering (z.B. Programmierung, Installation)
 forderungen haben. Oftmals sind richtige Automatisierungslösung für
 Projektmanagement
 beim Schweißen Roboter in einer deinen Anwendungsfall zu wählen.
 großen Zelle verbaut, damit sie Auch Mitarbeiter sollten in diesen
Abb. 3: Prognose zur Preisentwicklung eines Industrieroboters in den USA Menschen nicht verletzten können. Prozess mit einbezogen werden,
nach Posten bis zum Jahr 2025 (Statista, 2015).
 Diese Zellen brauchen je nach um die Resistenz gegenüber Robo-
 Robotergröße, -gewicht und -reich- tern zu verringern.

Roboterschweißen für Einsteiger | 2021 10

05 Wo finden Robotik-Einsteiger Unterstützung?

Für Neulinge im Robotik- Unsere Partner:
schweißen ist der erste Ein- Wandelbots arbeitet mit einer Vielzahl von Partnern zusammen. Nicht nur im Segment des Roboter-
druck oftmals überwältigend. schweißens, sondern z.B. auch Klebens oder Entgratens. Unsere Partner können dich bestens mit den
Man kann zwischen einer wichtigen Informationen rund um deine Applikation versorgen. Unsere Schweißpartner sind:
großen Anzahl Roboter wäh- Heidenbluth, Gibas, Harald Böhl, ICS, J+K und Matheus.
len und muss gleichzeitig auf
eine Vielzahl von Faktoren Kollege Roboter:
achten. Unabhängige Robo- Kollege Roboter ist eine unabhängige Informationsplattform, die besonders kleinen Industrie- und
tik-Beraterfirmen fehlen oft- Handwerksbetrieb in Deutschland den einfachen Zugang zum Thema Robotik ermöglicht. Als die
mals am Markt. Daher ist es erste Anlaufstelle rund um die Möglichkeiten der Robotik, bieten sie Betrieben umfassende Orientie-
ratsam sich für solch eine In- rung und praktische Informationen bis zur Kaufentscheidung und darüber hinaus.
vestition viel Zeit zu nehmen
und sich lange zu informie- Roboterschweißen.eu:
ren. Eine kleine Auswahl an Ein Internetblog, rund um das Thema Roboterschweißen.
Kontakten haben wir im Fol-
genden für dich zusammen- Handwerkskammern:
gestellt. Je nach Bundesland können Handwerkskammern eine gute Anlaufstelle sein, um Informationen zu
 sammeln und sich über Förderungsmöglichkeiten zu informieren. Handwerkskammer Dresden.

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 Wandelbots ist eine No-Code-Ro- Pfad und den Ablauf editierbar, so

06 Über Wandelbots botik-Plattform, die es jedem er-
 möglicht, mit Robotern zu arbeiten.
 Sobald die Software auf einem
 dass Keyframes angepasst und I/
 Os gesteuert werden können. So-
 bald der Skill fertig ist, wird er in
 Roboter läuft, ermöglicht sie un- sofort ausführbare, herstellerspe-
 zählige Möglichkeiten, Roboteran- zifische Codes umgewandelt, um
 wendungen zu bedienen und zu den Roboter zu betreiben. Die
 optimieren. Das Hauptprodukt ist aktuelle Lösung wird in der Wan-
 die Wandelbots Teaching Solution, delbox ausgeliefert, einem Koffer,
 die Bedienern die Möglichkeit gibt, der den TracePen - einen kabel-
 Industrieroboter anzulernen und losen Stift zur Aufzeichnung der
 umzulernen, ohne eine einzige Zei- Bahn, Stative und Tracking Cubes
 le Code zu schreiben. zur Verfolgung der Bewegungen,
 Mit der Wandelbots Teaching einen Kalibrierungsadapter, einen
 Solution können Bediener einen Industrie-PC zum Ausführen der
 Roboter anlernen, unabhängig Softwareplattform und ein iPad mit
 von robotischen Vorkenntnissen. der Wandelbots-App enthält.
 Sie kombiniert eine einfach zu Die Lösung von Wandelbots ent-
 bedienende Software mit einem schärft mehrere Herausforderun-
 intelligenten Lerngerät, z. B. dem gen, die heute in der Robotikbran-
 TracePen. Das macht die Robotik che bestehen, und ermöglicht es
 einfacher, flexibler, erschwinglicher den Anwendern dieser Technolo-
 und damit für jedes Unternehmen gie, einen viel höheren Return on
 Wir machen zugänglich. Um einen Roboter mit
 der Wandelbots-Lösung zu tea-
 Investment zu erzielen, insbeson-
 dere in Bezug auf Zeit und Geld.
 Robotik für chen, sind nur 3 einfache Schritte
 nötig: Der Benutzer führt die Tätig-
 jeden einfach! keit, die der Roboter lernen soll,
 beispielhaft aus, während die Be-
 Weitere Informationen finden Sie
 unter www.wandelbots.com.
 wegungen des Roboters in Echtzeit
 Jetzt eine Demo ansehen

 im Raum aufgezeichnet werden.
 Die intuitive Benutzeroberfläche
 der Wandelbots-App macht den