Robotik-Lösungen Wie Roboter eine Fabrik nachhaltiger machen

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Nachhaltigkeit verbessert nicht nur den ökologischen Fussabdruck, sondern kann auch Geschäftsprozesse effizienter gestalten. Gerade bei Themen wie Automatisierung und Digitalisierung, und deren Weiterentwicklung, besteht gigantisches Potenzial. In der industriellen Fertigung können zum Beispiel bestimmte Robotik-Lösungen Flexibilität und Effizienz auf ein völlig neues Niveau heben.

Schneider Electric hat sich bereits vor den aktuellen Krisen auf Technologien fokussiert, die besonders im Bereich der Automatisierung ein nachhaltig erfolgreiches Wirtschaften ermöglichen.

Mit seinem in die Automatisierungsplattform PacDrive 3 integrierten Robotik-Portfolio bietet der Tech-Konzern eine Vielzahl an Komponenten. Mit diesen ist es möglich, das Automatisierungsniveau industrieller Anlagen so zu erhöhen, dass sie zugleich flexibler, energieeffizienter und damit nachhaltiger werden. Entsprechende Lösungen ermöglichen nicht nur eine nachfragegerechte Produktion kleiner Losgrössen. Sie reduzieren auch zusätzlich Abfälle auf ein Minimum und führen somit zu einem verantwortungsvollen Einsatz von Rohstoffen. Ein ganz wichtiger Ansatzpunkt, um Anlagen so flexibel zu machen, dass auch kleine Losgrössen wirtschaftlich rentabel hergestellt werden können, ist das Transportsystem.

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Nachhaltigkeit auf ganzer Schiene

Hier hat Schneider Electric mit seinem Multi Carrier eine Lösung entwickelt, die in allen Belangen auf Flexibilität getrimmt ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Förderbändern lassen sich hier zum Beispiel individuelle Bewegungsprofile einstellen. Auf Knopfdruck können diese an neue Anforderungen angepasst werden. Starre Taktzeiten gibt es nicht. Die einzelnen Carrier (die die Lasten entweder tragen oder klemmen) sind in der Lage, an bestimmten Stellen (etwa an Prozessstationen) langsamer oder auf demselben Track auch schneller zu fahren (zwischen den Prozessstationen). In Sekundenschnelle lässt sich das gesamte System zudem auf neue Formate umstellen – ein aufwendiger Umbau ist nicht erforderlich. Technisch besteht das hochgradig agile Transportsystem aus frei kombinierbaren Schienenelementen mit aufsetzbaren Trageeinheiten, den Carriern. Diese lassen sich ohne den Einsatz von Werkzeug auf den Schienen platzieren und können – ähnlich einer Magnetschwebebahn – in einem Magnetfeld mit höchster Genauigkeit bewegt werden. Die Programmierung und bedarfsgerechte Konfigurierung erfolgt über die Softwarelösung EcoStruxure Machine Expert.

Kollege Roboter: Cobots mit Feingefühl

Auch über den eigentlichen Kernprozess hinaus, lässt sich das Automatisierungsniveau von Fabriken oft noch steigern. Insbesondere kollaborative Roboter (Cobots) sind hierfür ideal geeignet, da diese in gewisser Weise menschliche Eigenschaften mitbringen – etwa das berühmte Fingerspitzengefühl. Aufgrund ihrer grossen Beweglichkeit sowie der Fähigkeit, Werkstücke äusserst vorsichtig anheben, greifen, sortieren oder polieren zu können, sind Cobots in der Lage, Tätigkeiten zu übernehmen, für die klassische, auf Schnelligkeit und Kraft getrimmte Industrieroboter ungeeignet wären. Vom Einlegen von Teiglingen in eine Backstrasse bis zum pflanzenschonenden Ernten von Erdbeeren lassen sich praktisch beliebig viele unterschiedliche Einsatzgebiete denken. Und was noch hinzukommt: Bei richtiger Anwendung können Cobots sogar direkt und ohne weitere Sicherheitsvorkehrungen mit Menschen zusammenarbeiten. Auch deshalb sind sie für den Einsatz an der Schnittstelle zwischen Mensch und Herstellungsprozess optimal geeignet.

Halbleiter-Recycling: Robotik für die Kreislaufwirtschaft

Wie gross das Nachhaltigkeitspotenzial moderner Robotiklösungen ist, stellt ein Projekt zum Halbleiterrecycling unter Beweis. Dieses ist aus der Zusammenarbeit zwischen Desoltik, einem Start-up des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), und Schneider Electric hervorgegangen. Das Resultat dieser Kooperation ist eine vollautomatische Maschine, die intakte Halbleiter aus ausrangierten Elektrogeräten extrahiert. Die Chips können anschliessend im Sinne der Kreislaufwirtschaft wiederverwendet werden.

Und das funktioniert so: Ein Cobot greift die empfindlichen Leiterplatten auf und platziert sie jeweils zwischen zwei Trageelementen des Multi Carriers. So eingeklemmt können sie mit hoher Positionsgenauigkeit zu den einzelnen Bearbeitungsstationen befördert werden. Je nach Platinengrösse sind die Trageelemente in der Lage, ihren Abstand in Windeseile anzupassen und so auch sehr unterschiedliche Leiterplatten aufzunehmen. Nachdem dann von Kamera und KI die exakte Position eines Chips sowie seine Eignung für das Recyceln bestimmt wurden, bringen drei sogenannte Heiss-Stationen die Chips innerhalb von drei Minuten auf die richtige Temperatur. Ist das Lot flüssig, können die Halbleiter mit einem Scara-Roboter von den Leiterplatten entfernt werden.

Das wirtschaftliche Potenzial der Nachhaltigkeit zeigt sich hier also besonders deutlich. Denn durch die vollautomatisierte und hochgradig flexible Maschine wird nicht nur die Lebensdauer von Chips verlängert, sondern auch die Abfallmenge reduziert und wertvolle Materialien wie seltene Erden und Edelmetalle wiedergewonnen. Gleichzeitig trägt die Lösung dazu bei, die Abhängigkeit der Elektronikindustrie von Lieferketten zu verringern und die CO₂-Emissionen in der Halbleiterindustrie zu reduzieren.

Im eGuide kann nachgelesen werden, wie das volle Potenzial von Industrierobotern entfaltet werden kann.

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