Flexible Smart Job Shop von Salvagnini für dynamische Workflows

Flexible Smart Job Shop kombiniert drei verschiedene Stand-Alone-Systeme, die bei Bedarf zusammenarbeiten können, um zusammenhängende Produktionsaufträge zu erledigen.

In der in Hannover vorgestellten Konfiguration wurde das neue Faserlaser-Schneidesystem L3.G4 von einem LTWS-Lager mit 10 Ebenen beschickt, das mit automatischer Be- und Entladung ausgestattet ist. Die automatische Sortiervorrichtung MCU vervollständigte das Layout. Das von Salvagnini angebotene Schneidsystem verfügt aber auch über eine breite Palette an fortschrittlichen Lösungen zur Prozesssteuerung und Effizienzsteigerung, welche die Leistung weiter verbessern und es zu einem hochproduktiven und vielseitigen Laser machen.

In der auf der EuroBLECH vorgestellten Konfiguration wurde das neue Faserlaser-Schneidesystem L3.G4 von einem LTWS-Lager automatisch beschickt. Die automatische Sortiervorrichtung MCU vervollständigte das Layout.

Hochproduktiver und vielseitiger Laser

Der L3.G4 verändert das architektonische Paradigma der Lasersysteme von Salvagnini durch eine innovative Portallösung mit voller Zugänglichkeit zum Arbeitsbereich. Die Lösung bietet zudem innovative Designmerkmale, die hohe Steifigkeit und Präzisionsbearbeitungen garantieren, all dies zugunsten der Leistung bei mittleren und dünnen Blechstärken, die um 15 Prozent höher als in der Vergangenheit ist. „Die hocheffiziente 8 kW-Laserquelle mit hoher Leistungsdichte erreicht bei Blechstärken von bis zu sechs Millimeter sogar höhere Schnittgeschwindigkeiten als 10 kW-Laserquellen. Die verringerte Stromaufnahme bei gleichbleibend hohen Schnittgeschwindigkeiten bedeutet darüber hinaus einen geringeren Energie- und Gasverbrauch bei gleicher Leistung", erläutert Pierandrea Bello, Product Manager Laser Technologies bei Salvagnini.

Die Option ACUT ermöglicht dem L3.G4 das Schneiden mit entsprechend aufbereiteter Druckluft. Je nach Leistung der Laserquelle wird ACUT eingesetzt, um Blechstärken von bis zu 20 mm zu schneiden, mit einer ähnlichen Produktivität wie beim Schneiden mit Stickstoff – und das bei deutlich geringeren Kosten: „Das Schneiden mit Druckluft ist billiger als mit Stickstoff. Dies gilt umso mehr, je mehr die Kosten pro m3 Stickstoff ansteigen: Je höher die Stickstoffkosten, desto kosteneffizienter wird das Schneiden mit Druckluft unter Beibehaltung derselben Schnittqualität und Genauigkeit", so Bello. Zur Nachhaltigkeit von ACUT trägt auch APM2 bei, die neue kompakte, schlüsselfertige Vorrichtung, die direkt an das Druckluftnetz des Betriebes angeschlossen wird und die für den Schneidprozess erforderlichen Druckwerte sicherstellt.

Um die Gesamteffizienz des Systems weiter zu steigern, lässt sich der L3.G4 auch mit einer Reihe von Anwendungen für maschinelles Sehen ausstatten, die auf neuronalen Netzen basieren. Beispielsweise überprüft NVS, ob der Laserstrahl zentriert ist und nutzt die durch maschinelles Lernen gewonnenen Algorithmen zur Überwachung des Zustands der Düsen sowie zur Reduzierung von Abfall. SVS ermöglicht die Wiederverwertung von Blechverschnitt. Die neue Funktion kann etwa für mehrere Bleche eine Produktionsliste organisieren, mehr als ein Blechformat auf dem Arbeitstisch positionieren und verschiedene Produktionsprogramme einfach per Drag & Drop verknüpfen. Alle Programme und Verschachtelungen mit L3.G4 erfolgen dabei über die Salvagnini-Software Streamlaser. Der OPTI-Verschachtelungsalgorithmus optimiert dabei die Nutzung des Blechs und minimiert den Ausschuss. „Safe Grid" optimiert darüber hinaus automatisch die Positionierung der Teile auf dem Schneidrost, was den Verschleiß und die Wartungskosten reduziert sowie die Verarbeitungsqualität und die Zuverlässigkeit des Lasers verbessert.

Modulare und skalierbare Automation

„Die Bandbreite an Automatisierungslösungen bei unseren Lasern erfüllt praktisch alle Layout- und Konfigurationsanforderungen und trägt vor allem zur Reduzierung der Be- und Entladezeiten bei", versichert Bello. Das LTWS ist dabei für die unbemannte Be- und Entladung sowie Lagerung von Material konzipiert. Es ist kompakt und hat äußerst kurze Zykluszeiten von bis zu 50 Sekunden. Seine Be- und Entladevorrichtungen sind unabhängig voneinander, was die Prozesseffizienz auch bei extrem schnellen Schneidprogrammen erhöht. LTWS gewährleistet die Verfügbarkeit verschiedener Materialien und Stärken für Just-in-Time-Produktionen, wodurch Wartezeiten für die Beschickung mit Blech und die Abhängigkeit von einem Bediener reduziert werden.

Seine Autonomie wird durch die verfügbaren Materialien und die Store-Software gewährleistet, die leere Systempaletten erkennt, auf denen das bearbeitete Material gestapelt werden kann. „Die optionale Funktion der gemischten Systempaletten-Verwaltung auf dem in Hannover ausgestellten Lager wird auch zur Verwaltung jeglicher Blechstapel auf Holzpaletten eingesetzt. Außerdem nutzt sie den verfügbaren Platz bestmöglich aus, jedenfalls mit der Möglichkeit, bei Bedarf Materialien auf Paletten, empfindliche Materialien oder wenige Bleche auf einer Systempalette zu verwalten. Das Lager ist außerdem mit AB ausgestattet, einer optionalen Bürste für die hauptzeitparallele Reinigung des Schneidrosts des Palettenwechsels, die auf Wunsch die traditionellen Bürsten an der Kammstruktur der Entladevorrichtung ersetzt“, geht der Produktmanager ins Detail.

Die automatische Sortiervorrichtung MCU wird für das einfache Stapeln von Teilen mit unterschiedlichen Formen, Größen und Gewichten eingesetzt. Sie kann im Multigripping-Modus arbeiten und mehrere Teile in Sequenz mit demselben Greifelement aufnehmen, oder im Zweifachentnahme-Modus, in dem zwei Greifelemente gleichzeitig herabfahren, um zwei einzelne Teile aufzunehmen, was die Entnahmezeit der Teile um mehr als 25 Prozent reduziert. Eine automatische Sortierung erleichtert die Arbeit der Bediener; sie können die bereits gestapelten Teile entnehmen, ohne diese vorher sortieren zu müssen, was die Wartezeiten zwischen dem Ende des Schneidvorgangs und dem Starten der nächsten Phase erheblich reduziert. „Bei dem Flexible Smart Job Shop, wie in Hannover präsentiert, wurden etwa die einzelnen geschnittenen Teile dank der MCU sofort auf ein Transportband, das als Puffer fungiert, abgelegt und so den nachfolgenden Technologien vollautomatisch zur Verfügung gestellt", schildert Bello. Wie das MD-Lager für Einzelbleche, das die Salvagini-Stanzmaschine S4 beschickt, verfügen auch LTWS und MCU über die adaptive AVC-Technologie (Adaptive Vacuum Control). Aufgrund der ständigen Überwachung des Vakuumgrads in den Greifersaugern aktiviert die AVC die Vakuumerzeugung nur bei Bedarf, wodurch sich der Druckluftverbrauch um bis zu 90 % reduziert.

Nexus, die Salvagnini-Software für die automatischen MCU-Sortiervorrichtungen, optimiert dabei das Greifen sowie die Bewegungen und minimiert die Stapelzeiten. Mit NEXUS muss im Entwurfsschritt keine spezifische Produktionsstrategie ausgewählt werden, da sie verschiedenste Produktionsszenarien höchst flexibel verwaltet. Darüber hinaus präsentierte Salvagnini auf der EuroBLECH eine Weiterentwicklung von Nexus, die die Integration in die Streamlaser-Programmiersoftware nutzt, um die klassische Betriebsart zur Festlegung der Sortierstrategien nach der Festlegung des Verschachtelungsprogramms mit jener zur Festlegung der Sortierstrategien vor der Festlegung des Verschachtelungsprogramms kombiniert.

100 % flexible Produktionsstrategie

Unmittelbar nach dem Laser befindet sich P-Robot, die Anwendung von Salvagnini, die das Biegezentrum mit einem Roboter kombiniert, um Kits, Chargen und Einzelteile zu produzieren. Die P-Robot-Konfiguration kann individuell angepasst werden: Salvagnini bietet einfache Produktionsflüsse, die nur Unterstützung bei der Be-/Entladung beinhalten, sowie komplexere Systeme, wie zum Beispiel den automatischen Transport von Paletten oder Drittanbieter-Integrationen, wie Bearbeitungszentren zur Eckenformung, Etikettierung, Lasermarkierung, Nietung und Schweißung. Das Wende-Greifelement passt sich dabei automatisch an die Größe des zu handhabenden Teils an. Es ist auf beiden Seiten mit Saugköpfen ausgestattet, mit denen das fertige Teil vom Arbeitstisch des Biegezentrums aufgenommen und hauptzeitparallel durch ein neues zu biegendes Teil ersetzt wird. All dies trägt zur Optimierung der Be- und Entladezeiten, der Verbesserung der Produktionsrate und einer wesentlichen Reduktion von Leerlaufzeiten bei.

P-Robot kann sehr flexibel eingesetzt werden. In unbemannten Schichten oder in Produktionsumgebungen, in denen ein einziger Bediener mehrere Systeme überwacht, arbeitet P-Robot einfach im R2R-Modus (Roboter zu Roboter) beim Beladen, Entladen und bei Bedarf beim Stapeln der Teile. Das ist jedoch keine exklusive Strategie: Ein und derselbe P-Robot kann nahtlos und ohne Werkzeugwechsel in verschiedenen Betriebsarten arbeiten. Im R2H-Modus (Roboter zu Mensch) ist er nur für das Beladen der Platine verantwortlich, während der Bediener für das Entladen des Paneels zuständig ist. Das ist eine vorteilhafte Strategie, wenn der Bediener die Bearbeitung des Paneels an einer anderen Arbeitsstation abschließen muss – zum Beispiel mit einer Abkantpresse oder einer Schweißmaschine. Im H2R-Modus (Mensch zu Roboter) belädt der Bediener den Arbeitsbereich mit der Platine und der Roboter entlädt das Paneel am Ende des Zyklus: Diese Strategie ist besonders in extrem vielfältigen Losgröße-1-Produktionen nützlich. Nicht zu vergessen ist dabei, dass das Biegezentrum dennoch für alle Arbeiten verfügbar bleibt, die vollständig vom Bediener verwaltet werden.

Künstliche Intelligenz für die Zelle

Der in Hannover präsentierte P-Robot wartete auch mit einer weiteren wichtigen Innovation auf, der RVS (Robot Vision System)-Option. RVS nutzt ein System für maschinelles Sehen, um die Nutzung der Technologie weiter zu vereinfachen, die Produktionsflüsse durch Beschleunigung der Zwischenerkennung, des Handlings und der Programmierschritte zu optimieren – und den Wert des fertigen Teils mit dem Qualitätskontrollsystem zu maximieren. Durch die Integration von RVS erkennt und bearbeitet P-Robot die Teile vollautomatisch. Das Sichtkontrollgerät erfasst über Kameras und Sensoren ein Bild der Umgebung und interpretiert es mittels künstlicher Intelligenz.

RVS erkennt die Teile, unterscheidet die einzelnen Bleche und erkennt die Position von Paletten und Stapeln ohne Anschläge. All diese Informationen werden in Echtzeit an das Biegezentrum und den Roboter übermittelt, die sich selbstständig anpassen, damit das Blech präzise transportiert und positioniert wird. Durch die Einführung von RVS kann P-Robot im Einzelteil-, Joblist- oder Autorun-Modus produzieren. Welcher Modus auch gewählt wird, RVS optimiert die Zykluszeiten, indem es eine Zentrierung der Blechtafeln vor der Produktion überflüssig macht. Die Option erhöht die Flexibilität von P-Robot und wird verwendet, um Teile mit komplexen Formen oder solche, die mit Schwerkraft-Zentriervorrichtungen nicht zentriert werden können, zu handhaben.

Abkantpresse vereint Produktivität und Flexibilität

Am Ende von Flexible Smart Job Shop steht noch eine B3-Abkantpresse von Salvagnini (auf der EuroBLECH war eine B3.G4-ATA im Einsatz) zur Verfügung. „Die mit ATA und ATA.L-Vorrichtungen ausgestattete B3 passt die Länge der oberen und unteren Biegewerkzeuge automatisch an, was Zeit spart und die Produktionseffizienz wiederherstellt. Der Wechsel erfolgt rasch in nur wenigen Sekunden und die Programmierung ist einfach und intuitiv", erklärt Nicola Artuso, Product Manager Bending Technologies bei Salvagnini.

Was die B3-Abkantpresse von Salvagnini besonders interessant macht, sind die technischen Lösungen wie etwa Direct Drive und KERS. Die Pressbalkenbewegungen werden mit der Direct-Drive-Technologie von zwei unabhängigen direkt angetriebenen Brushless-Motoren angesteuert, die rasche Senk- und Rückkehrbewegungen mit Geschwindigkeiten von bis zu 250 mm/Sek. ermöglichen. Das KERS-Energierückgewinnungssystem wird hingegen verwendet, um verbrauchte Energie zurückzugewinnen und in den folgenden Schritten wiederzuverwenden, so dass bei gleichem Verbrauch höhere Geschwindigkeiten erreicht werden.

Alle B3-Abkantpressen sind mit MAC3.0 ausgestattet, einer Kombination integrierter adaptiver Technologien, die das System intelligent machen sowie Ausschuss und Korrekturen beseitigen. S-Crowning ist das intelligente Bombierungssystem, das gleichbleibende Winkel auf der gesamten Biegelänge gewährleistet: Sobald sich die Parameter – Material, Dicke, Länge und damit die erforderliche Biegekraft – ändern, wird die tatsächliche Biegung des unteren Tischs ohne Bedienereingriff in Echtzeit gemessen und kompensiert. TFC2.0, Total Frame Control verhindert Variationen des Biegewinkels, indem sie einen Algorithmus verwendet, der aus der FEM-Analyse der einzelnen Modelle abgeleitet ist. TFC2.0 kompensiert Verformungen der Struktur der Abkantpresse innerhalb eines Zyklus entsprechend den Änderungen der Eigenschaften des zu bearbeitenden Teils. AMS ist ein Laser-Winkelmesssystem, das Abweichungen des Biegewinkels aufgrund der Rückfederung der Blechtafel erfasst und korrigiert. Ungeachtet der Länge der Abkantpresse und des zu biegenden Teils wird der Winkel immer an einem einzelnen Punkt gemessen. Auf diese Weise lässt sich die Zyklusdauer ohne Abstriche bei der Präzision reduzieren. Die Software-Programmiersuite „Stream" maximiert die Leistung der Abkantpresse, indem sie ihr die Kommunikation mit den anderen Systemen im Flexible Smart Job Shop ermöglicht.