Moderne Automatisierungslösungen ermöglichen es auch mittelständischen Betrieben, ihre Produktivität zu steigern und im internationalen Wettbewerb zu bestehen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über Technologien, Anwendungsfälle und Entscheidungskriterien bei der CNC-Automation.
CNC Automation bezeichnet die automatisierte Be- und Entladung von CNC-Bearbeitungsmaschinen ohne manuellen Eingriff. Während die CNC-Steuerung die Werkzeugbewegungen übernimmt, sorgt die Automation für den kontinuierlichen Materialfluss: Rohteile zuführen, spannen, bearbeitete Teile entnehmen und ablegen. Das Ziel: Maximierung der Spindelzeit bei Reduktion der Nebenzeiten. Während eine manuell bediente Maschine nur während der Anwesenheit des Bedieners produziert, ermöglicht eine automatisierte Anlage die Fertigung in Spät- und Nachtschichten sowie am Wochenende – ohne zusätzliche Personalkosten. Die Bandbreite reicht von einfachen Stauförderern für identische Teile bis zu flexiblen, kameragesteuerten Robotersystemen, die verschiedene Werkstückgeometrien ohne mechanische Umrüstung handhaben.
Der demografische Wandel trifft die metallverarbeitende Industrie hart. Qualifizierte Maschinenbediener sind zunehmend schwer zu finden, besonders in ländlichen Regionen. Automation bietet eine Lösung: Der Facharbeiter wird von repetitiven Tätigkeiten entlastet und kann sich auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren – Programmierung, Qualitätssicherung, Prozessoptimierung.
Lohnkosten in Deutschland liegen deutlich über Niedriglohnländern. Automation ermöglicht höhere Stückzahlen mit geringerem Personaleinsatz. Besonders bei Eilaufträgen zeigt sich der Vorteil: Während Wettbewerber auf Schichtarbeiter angewiesen sind, können automatisierte Betriebe über Nacht produzieren und am nächsten Morgen ausliefern.
Viele Unternehmen denken über Rückverlagerungen aus dem Ausland nach. Gründe: Qualitätsprobleme, lange Transportwege, Lieferkettenrisiken. Automation macht diese Rückverlagerung wirtschaftlich darstellbar durch geringere Transportkosten, kürzere Reaktionszeiten und Nähe zur Entwicklung.
Identische Werkstücke werden auf Förderband oder Magazin bevorratet und nacheinander zugeführt.
Vorteile: Geringe Investition, einfache Bedienung, hohe Zuverlässigkeit
Nachteile: Nur identische Teile, hoher Umrüstaufwand, großer Platzbedarf
Einsatz: Großserienfertigung mit seltenen Produktwechseln (Automobilzulieferindustrie)
Werkstückträger werden extern bestückt und automatisch gewechselt. Nullpunktspannung garantiert hohe Wiederholgenauigkeit.
Vorteile: Sehr kurze Rüstzeiten, externe Palettenbestückung, hohe Präzision
Nachteile: Hohe Investition in Paletten, für jedes Werkstück eine Palette nötig
Einsatz: Werkzeug- und Formenbau, Luftfahrtindustrie
Industrieroboter handhaben unterschiedlichste Werkstückgeometrien. Moderne Systeme nutzen Kameratechnik zur Werkstückerkennung – mechanische Positionierhilfen entfallen weitgehend.
Zwei Hauptansätze:
Direktes Werkstück-Handling: Roboter greift Rohteil direkt und setzt es in Spannvorrichtung. Erfordert hydraulische/pneumatische Spannung oder elektrischen Drehmomentschrauber für mechanische Schraubstöcke.
Schraubstock-Wechsel: Komplette Schraubstöcke mit Nullpunktspannung werden gewechselt. Schnelle Beladung, aber kostenintensiv bei vielen verschiedenen Teilen.
Vorteile: Hohe Flexibilität, kurze Umrüstzeiten mit Kamera, Zusatzfunktionen integrierbar
Nachteile: Höhere Anschaffungskosten, komplexere Inbetriebnahme
Einsatz: Auftragsfertiger, häufig wechselnde Produkte in kleinen bis mittleren Losgrößen
Kameras erfassen Position und Lage der Werkstücke, der Roboter passt die Greifbewegung automatisch an. Mechanische Positionierelemente entfallen.
Vorteile: Umrüstzeiten unter 5 Minuten, keine mechanischen Anschläge, gemischte Bereitstellung möglich
Wirtschaftlicher Sweet-Spot: Losgrößen 5 bis 5.000 Stück mit häufigen Produktwechseln
Bearbeitungszeit: Ab ca. 8 Minuten Hauptzeit pro Teil wird Automation interessant Losgröße:
Schichtbetrieb: Besonders wirtschaftlich, wenn Maschine ohne Personal weiterarbeitet (Wochenende, Nacht)
Personalverfügbarkeit: Bei Fachkräftemangel oft die einzige Möglichkeit zur Kapazitätsauslastung
Qualität: Konstante, reproduzierbare Arbeit ohne Ermüdungsfehler
Ist-Analyse:
Schnittstellen: Moderne Maschinen: Profibus, Profinet, EtherNet/IP. Ältere Maschinen: M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte.
Sicherheit: Lichtgitter, Sicherheitslaser, personensicherer Türantrieb gemäß Maschinenrichtlinie.
Greifer: Je nach Werkstück: Backengreifer, Spannzangen, Vakuumgreifer.
Professionelle Inbetriebnahme umfasst Anpassung der Bewegungen, Test der Kommunikation und Bediener-Schulung. Moderne Systeme mit grafischen Oberflächen: Neue Aufträge in wenigen Minuten einrichtbar, keine Programmierkenntnisse nötig.
Problem: Viele Bestandsmaschinen haben keine Drehdurchführung. Nachrüstung oft hohe fünfstellige Kosten.
Lösung: Elektrische Drehmomentschrauber automatisieren mechanische Schraubstöcke. Kosten: Bruchteil der Maschinennachrüstung.
Problem: Auftragsfertiger mit breitem Teilespektrum – mechanische Systeme brauchen lange Umrüstzeiten.
Lösung: Kamerasteuerung erkennt Werkstücke automatisch. Umrüstzeiten unter 5 Minuten durch Anpassung des Greifer-Spannmaßes.
Lösungen:
Lösungsansätze:
Ab 5-10 Stück bei häufigen Produktwechseln. Sweet-Spot kameragesteuert: 5-5.000 Stück.
Typisch 1-3 Jahre. Schneller bei Nachtschichten und Wochenendproduktion.
Ja. Schnittstelle über M-Funktionen möglich. Elektrische Drehmomentschrauber ersetzen fehlende Drehdurchführung.
Bei modernen Systemen: 3-5 Minuten für neuen Auftrag, keine Programmierkenntnisse nötig.
Ferndiagnose und Alarmierung per SMS/E-Mail. Viele Probleme per Fernwartung lösbar.
Kameragesteuerte Systeme: Umrüstung in wenigen Minuten.
Kompakte Roboterzellen: ca. 4-6 m² zusätzlich zur Maschine.
Nach Schulung bedienen normale Maschinenbediener das System.
Unternehmen berichten von signifikanten Verbesserungen: Ein Präzisionsteilefertiger steigerte Liefertreue ohne zusätzliche Facharbeiter – Reaktionszeit auf Eilaufträge von Tagen auf unter 24 Stunden. Ein Gehäusehersteller optimierte Arbeitsprozesse, Personal konzentriert sich auf Qualitätssicherung. Ein Lohnfertiger im ländlichen Raum sicherte Fertigung trotz Fachkräftemangels durch Wochenend- und Nachtproduktion.
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Entdecken Sie unser Wissensportal rund um die Automatisierung moderner CNC Maschinen. Hier teilen wir Fachwissen, Best Practices und praxisnahe Einblicke in den Einsatz von Robotik und CNC-Optimierungen. Lernen Sie, wie innovative Technologien wie der SherpaLoader Produktionsprozesse effizienter gestalten und die Wettbewerbsfähigkeit steigern.
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Bei der Implementierung von Automatisierungslösungen in den Fertigungsprozess, sind spezifische Anforderungen zu berücksichtigen, um die Produktivität zu steigern. Die Integration des SherpaLoader® in diesen Prozess illustriert, wie aufeinander abgestimmte Technologien diese Anforderungen erfüllen und den Produktionsablauf optimieren können.
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