Der Bedarf an Arbeitskräften im Schweißhandwerk ist – getrieben durch die gesellschaftlichen Herausforderungen des Fachkräftemangels und des demografischen Wandels – hoch. Deswegen interessieren sich immer mehr Schweißfachbetriebe für Automatisierungslösungen. Während es für das roboterbasierte Schweißen in der Großserie bereits ein gutes Angebot gibt, galt dies bisher kaum für kleine und mittlere Losgrößen. Denn um hier wirtschaftlich automatisiert zu schweißen, braucht es eine einfach umzusetzende Lösung, die die Einsatzhürden wie eine zeitaufwendige Programmierung oder nötiges Fachwissen in Robotik deutlich reduziert.

Mit seinem Sensor-Add-on für Schweiß-Cobots ist dem Fraunhofer IPA eine solche Lösung gelungen. Das zeigt einerseits das Interesse von Unternehmensseite in Form von Lizenzverkäufen an die Firmen Trumpf und Lorch Schweißtechnik. Und das zeigt andererseits die Auszeichnung der Trumpf-Anwendung mit dem »best-Award 2023« in der Kategorie Trenn-, Füge- und Verbindungstechnologien auf der diesjährigen Fachmesse »blechexpo« am 8. November. Trumpf hat die Software vom Fraunhofer IPA in die prämierte Lichtbogen-Schweißzelle »TruArc Weld 1000« integriert und nennt sie »Smart Seam Tracking«. Bei Lorch ist die Technologie mit der Bezeichnung »Seam Pilot« als Erweiterung für den Schweiß-Cobot verfügbar.

Automatische Programmierung der Schweißnaht

Das Sensor-Add-on ermöglicht, kollaborative Schweißroboter oder Schweiß-Cobots zum einfachen Programmieren der Schweißnaht zu nutzen. Der Cobot muss lediglich am Start der Schweißnaht positioniert werden, anschließend folgt der Roboter der Schweißnaht dank des vorgeschalteten Lasertriangulationssensors selbstständig und automatisch. In Echtzeit berechnet die Software während des Prozesses die Schweißbahn sowie die Brennerausrichtung und -stellung. Der Roboter kann innerhalb weniger Sekunden seine Aufgabe starten.

Im Gegensatz zu existierenden Sensorik-Lösungen ermöglicht die neue Technologie nicht nur die Anpassung einer bereits programmierten Naht aufgrund von Toleranzen oder Abweichungen. Sie automatisiert zudem das erstmalige Programmieren der Naht. Die initiale Programmierung einer Schweißnaht wird vereinfacht und beschleunigt, darüber hinaus werden Abweichungen in der Naht bei darauffolgenden Bauteilen automatisch berücksichtigt.

Software ein Ergebnis des KI-Fortschrittszentrums

Diese neue Technologie ist eines der Ergebnisse aus dem KI-Fortschrittszentrum »Lernende Systeme und Kognitive Robotik«. Das KI-Fortschrittszentrum betreiben die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie die Universität Stuttgart gemeinsam mit dem Ziel, KI- und Robotik-basierte Technologien in die Anwendung zu bringen. Hierfür erhält das Zentrum eine umfangreiche Förderung des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg. Die Lizenzierung der Schweißlösung für Cobots und die Prämierung der damit ausgestatteten Trumpf-Anwendung sind Belege für den erfolgreichen Technologietransfer des Zentrums.