Forschungsschwerpunkt

Automatische Feinjustage von Karosseriebauvorrichtungen

Zielbranche

Automobilindustrie, Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, Maschinenbau

Problemstellung

Der zunehmende Wunsch nach Individualisierung bedingt eine steigende Variantenvielfalt sowie kürzere Produktlebenszyklen in der Automobilindustrie. Um einzelne Elemente, etwa eine Tür oder ein Seitenteil eines PKWs, zusammenzubauen, werden die Bauteile in typenspezifische Vorrichtungen eingespannt. Hier zählt Genauigkeit im Zehntelmillimeter-Bereich. Das noch nicht fest verschweißte Bauteil ist ein instabiles Gebilde – justiert man es an einer Stelle, biegt sich ggf. eine andere durch. Daher müssen Mitarbeiter die Spannelemente der Vorrichtung exakt justieren. Der Prozess ist komplex und der Erfolg der Stellmaßnahmen maßgeblich abhängig von der Erfahrung des Mitarbeiters. Bei Geometrieabweichungen modellgleicher Baugruppen kann es Stunden, bei jedem Wechsel auf ein neues Fahrzeugmodell zum Teil mehrere Monate dauern, bis die Anlagen wieder optimal eingestellt sind. Dieser Qualitätsprozess, die händische Nachjustage und die damit verbundenen Produktionsunterbrechungen kosten Zeit und verringern die Produktivität einer Anlage deutlich.

Lösung

Im Rahmen des von der Sächsischen Aufbaubank SAB geförderten Verbundprojekts »Optimierte Füge- und Montageprozesse im Karosseriebau« wurde am Fraunhofer IWU gemeinsam mit einem Industriepartner ein Prototyp für ein Software-Assistenzsystem zur Automatisierung dieses Prozesses entwickelt.

Der bisher erfahrungsbasierte Justageprozess wird zur gezielten Unterstützung des Anlagenpersonals von einem intelligenten IT-System übernommen. Dazu wurden numerische Modelle zur Abbildung von Zusammenbauprozessen im Karosserierohbau erarbeitet, validiert und erfolgreich getestet. Ein Messsystem »beobachtet« zunächst die Stellmaßnahmen des Mitarbeiters, während eine Softwarelösung Korrekturvorschläge ermittelt. Gekoppelt ist der Assistent an eine weitere Neuentwicklung: Elektromechanische Justageachsen ersetzen die manuellen Stellelemente. Mittels Knopfdruck werden die vorgeschlagenen Korrekturen direkt auf die Spannvorrichtung übertragen.

Das Ziel ist es, die Einrichtzeit im Anlagenanlauf von Monaten auf Tage, bei Fehlern im laufenden Betrieb die notwendige Nachjustage von Stunden auf Sekunden zu reduzieren. Die Lösung soll nicht nur bei modellgleichen Bauteilen zum Einsatz kommen, sondern auch den Zeitaufwand zum Einrichten bei Modellwechseln signifikant verkürzen.