Liebherr packt es an
Auch in hochautomatisierten Montagelinien für die Automobilindustrie werden manuelle Montageplätze benötigt, da sich nicht jeder Montageschritt sinnvoll oder wirtschaftlich automatisieren lässt. Als Spezialist für die Automation der Batteriepackmontage hat die Liebherr-Verzahntechnik GmbH ihr Portfolio erweitert und bietet Anwendern flexible Lösungen für smarte, digital gestützte manuelle Montagetätigkeiten.
Viele Montageprozesse in der E-Mobilität lassen sich nicht oder nur schwer automatisieren. Dies gilt insbesondere für komplexe oder biegeschlaffe Komponenten, bei schwer zugänglichen Montagepositionen, aber auch bei einer hohen Bauteilvarianz. Daher nimmt die manuelle Montage nach wie vor einen hohen Anteil in Batteriepackmontagelinien ein und ist für ein wirtschaftliches Gesamtkonzept unerlässlich. Hinzu kommt: Hochvoltbatteriesysteme sind ein relativ junges Produkt, dessen Produktionsvolumen und -varianten, aber auch Produktdesigns und Herstellungsverfahren einer raschen Entwicklung unterworfen sind. Manuelle Montageplätze ermöglichen eine höhere Flexibilität und schnelle Anpassung an geänderte Marktanforderungen.
Es geht nicht darum, einfach nur ein paar Teile von Hand zu montieren. Heute geht es dabei um Themen wie Werkerassistenzsysteme, Datenerfassung und Digitalisierung
Produktkonfigurator für manuelle Montage von Hochvoltbatteriepacks
Batterien sind mit etwa einem Drittel des gesamten Fahrzeugwerts die teuerste Einzelkomponente im E-Fahrzeug. Daher hat Prozesssicherheit einen besonders hohen Stellenwert in der Anwendung“, erklärt Viktor Bayrhof, Produktmanager für Automationssysteme bei der Liebherr-Verzahntechnik GmbH. Folglich sind auch die Anforderungen an manuelle Montageplätze durchaus komplex: „Es geht nicht darum, einfach nur ein paar Teile von Hand zu montieren. Heute geht es dabei um Themen wie Werkerassistenzsysteme, Datenerfassung und Digitalisierung“, erläutert er. Liebherr hat sich intensiv mit den Anforderungen hinsichtlich (Hochvolt-)Sicherheit, Ergonomie und Methoden zur Analyse manueller Arbeitsschritte auseinandergesetzt. Auf dieser Basis wird das Unternehmen einen Produktkonfigurator speziell für die Integration manueller Montageplätze in Batteriepackmontagelinien auf den Markt bringen.
Beim Befestigen der Module im Batteriepack werden die Werkzeugdaten und -positionen überwacht, protokolliert und visualisiert
Mit Matrixanordnung flexibel bleiben
Liebherr beliefert die Fahrzeugindustrie seit Jahrzehnten mit automatisierten Anlagen für die Serienproduktion von Komponenten für den automobilen Antriebsstrang. Nun bringt die Transformation zum batterieelektrischen Antrieb große Veränderungen mit sich, die sich auch auf das Produkt- und Leistungsportfolio des Unternehmens auswirken. „In den letzten Jahren haben wir viel Kompetenz im Bereich des automatisierten Prozesshandlings der neuen Technologien aufgebaut. Jetzt ergänzen wir unser Portfolio um einen weiteren Baustein: die manuelle Montage“, erläutert Bayrhof. Das modulare System von Liebherr kann je nach Kundenwunsch konfiguriert werden: mit bildschirmbasierter Werkerführung, Systemen zur Positionsbestimmung der Werkzeuge und Hände, lichtgeführter Unterstützung zur Entnahme bzw. Ablage von Bauteilen („Pick-to-Light“/ „Put-to-Light“) sowie Auswertung und Protokollierung der Arbeitsschritte und Werkzeugparameter.
Bei der Layoutplanung des Gesamtanlagenkonzepts werden auch mögliche Ausbaustufen berücksichtigt, sodass bei steigenden Stückzahlen weitere Stationen nachgerüstet werden können. Dabei geht der Trend zur sogenannten Matrixmontage: Hier werden die Montagestationen vernetzt und frei verkettet. Neue Varianten, neue Technologien und zusätzliche Stationen lassen sich dadurch einfacher integrieren. „Wir konfigurieren das gesamte System und können es mit Automatikstationen oder manuellen Montageplätzen individuell auf die Anforderungen der Kundinnen und Kunden anpassen“, so Bayrhof.
Auslegung von Werkerassistenzsystemen
Bei den Werkerassistenzsystemen reicht die Bandbreite von einfachen und günstigen Systemen bis hin zu Systemen, die das Bedienpersonal durch den kompletten Montageprozess leiten und jeden Montageschritt erfassen und dokumentieren. In der Prozessauslegung setzt Liebherr auf Methoden wie MTM (Methods-Time-Measurement) zur Beschreibung, Analyse, Bewertung und Planung aller manuellen Tätigkeiten. Konkret heißt das: Arbeitsschritte, deren Tempo vom Menschen vorgegeben wird, werden genau analysiert und entsprechend ausgelegt.
Der Mensch in der Automation
Denn: „Nicht der Mensch muss sich dem System anpassen, sondern das System dem Menschen. Natürliche Bewegungsabläufe dürfen nicht durch prozessverriegelnde Korrekturen gestört werden. Unterschiedliche Arbeitstempi oder ergonomische Anforderungen müssen berücksichtigt werden“, beschreibt Bayrhof die komplexen Anforderungen. Eine faszinierende Herausforderung für ihn und sein Team: „Wir kommen von der Vollautomation aus der ausgereiften Verbrennertechnologie. In der Batterieproduktion ist die Marktdynamik hingegen aktuell noch sehr hoch, deshalb sind flexible und adaptive Produktionssysteme gefordert. Und jetzt kommt der Mensch wieder ins Spiel – das ist für uns das absolut Spannende!“
Im Tech-Center werden die MTM (Methods-Time-Measurement)- Berechnungen und Ergonomiebewertungen im praxisnahen Versuch validiert
Tech-Center: Showroom für Automation und manuelle Montage
Weitere Themen sind Datenerfassung und Tracking, die technische Sauberkeit sowie der Hochvoltschutz. Im Liebherr-Tech-Center steht neben verschiedenen Automationsstationen für die Batteriepackmontage eine Teststation zur Demonstration der manuellen Montage zur Verfügung. Dort können Kundinnen und Kunden unterschiedliche Arbeitsmittel mit Systemen zur Qualitätssicherung und Werkerassistenz testen und vergleichen. So lassen sich beispielsweise über Sender, die am Werkzeug oder den Handschuhen des Werkers befestigt werden, Raumkoordinaten milimetergenau erfassen und steuern. Bayrhof resümiert: „Wir wollen die Stärken des Menschen und der digitalen Assistenzsysteme miteinander verbinden. Dabei soll der Mensch nicht ersetzt, sondern seine fachlichen Fähigkeiten und seine Flexibilität optimal unterstützt werden.“
