Teilprojekt Cobotbasierter Schweißprozess
Im Projekt MultiDATBot wird ein innovatives, menschzentriertes Datensystem für Multi-Cobot-Anwendungen in kleinserienorientierten Produktionsumgebungen entwickelt. Im Mittelpunkt steht die Automatisierung und Vernetzung intelligenter Mess-, Bedien- und Schweißprozesse sowie Qualitätskontrolle mithilfe kollaborativer Roboter.
Ziel ist es, Daten intelligent, verständlich und praxisnah aufzubereiten, um die Zusammenarbeit zwischen Mensch und kollaborativen Robotern nachhaltig zu verbessern. Der Ansatz kombiniert didaktische Konzepte mit modernen Methoden der Datenerfassung und -analyse, um Transparenz und Entscheidungsfähigkeit im Prozess zu steigern. Im Zentrum steht dabei die nutzerorientierte Gestaltung eines Systems, das komplexe Daten intuitiv zugänglich macht und aktiv zur Prozessoptimierung beiträgt.
Der Schweißprozess stellt innerhalb des Projekts MultiDATBot einen zentralen Baustein für die Vernetzung von Prozessketten dar. Insbesondere in der kleinserienorientierten Fertigung mit hoher Variantenvielfalt hat das automatisierte Schweißen mit kollaborierenden Robotern eine zentrales Schlüsselpotential, dessen Leistungsfähigkeit maßgeblich von Bauteilqualität, Prozessstabilität und der Wirtschaftlichkeit bestimmt wird. Durch die Integration in ein Multi-Cobot-System soll der Schweißprozess nicht nur als isolierter Fertigungsschritt betrachtet werden, sondern eine Schlüsselstelle zwischen mehreren Prozessen darstellen, die eng mit Mensch, Robotik und intelligentem Datenökosystem verknüpft sind.
Ausgangssituation und Zielstellung
Die Kleinserienfertigung vieler KMUs ist geprägt durch manuelle oder teilautomatisierte Schweißprozesse und ist stark erfahrungsbasiert. Insbesondere bei kleinen Losgrößen und häufigen Produktwechseln stoßen klassische Automatisierungslösungen an ihre Grenzen und gleichzeitig fehlt häufig eine strukturierte Datenerfassung, um Prozessparameter, Qualitätseinflüsse und Störungen systematisch auszuwerten. Des Weiteren sind die Kleinserienfertigungen in den KMUs oft geprägt von Toleranzen bei der Bauteilvorbereitung und --positionierung.
Ziel im Projekt ist daher die Entwicklung eines datenbasierten Mess-/ Schweißsystems innerhalb eines Multi-Cobot-Ansatzes. Dieses soll den Menschen aktiv unterstützen, Prozesswissen, insbesondere bezüglich der geometrischen Rahmenbedingungen, zugänglich machen und eine durchgängige, benutzerfreundliche Programmierung ermöglichen. Gleichzeitig steht die Verknüpfung von Prozessdaten mit didaktischen Konzepten im Fokus, um Lernen und Arbeiten effektiv zu verbinden und dazu ein Datenökosystem aufzubauen.
Lösungsansatz
Durch die Kombination aus Mess- und Schweißprozessen soll eine ganzheitliche Betrachtung ermöglicht werden. Dazu wird ein durchgängiges Bedien- und Programmiersystems entwickelt, das Schweißaufgaben aus geometrischer Sicht einfach konfigurieren und anpassen lässt. Der integrierte Messprozess soll hierbei gezielt die Positionsbestimmung und -korrektur vor dem Schweißen unterstützen und eine exakte Ausrichtung vom Brenner ermöglichen.
Durch eine nutzerintegrierte, datenbasierte Prozesssteuerung soll der Mensch aktiv in Entscheidungs- und Optimierungsprozesse eingebunden werden. Gleichzeitig wird der Arbeitsplatz didaktisch so gestaltet, dass Lernprozesse unterstützt und Wissen systematisch aufgebaut werden können.
Weiterhin werden für die Schweißautomatisierung relevante Aspekte betrachtet und Schweißparameterfenster entwickelt. Insbesondere werden Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Nahtqualität systematisch untersucht und Auswirkung von Bauteiltoleranzen sowie Positionsabweichungen betrachtet. Ergänzend soll der Messprozess nach dem Schweißen der geometriebasierten Qualitätssicherung dienen, indem Abweichungen erkannt und bewertet werden.
Das im Projekt erarbeitete Konzept und dessen technische Entwicklungen werden weiterführend in Form eines Demonstrators umgesetzt.
Neue Möglichkeiten
Das datenbasierte Multi-Cobot-System soll neue Perspektiven für die Fertigung eröffnen. Insbesondere soll das Datenökosystem mit kontinuierlicher Prozessdatenerfassung die Grundlage für weiterführende Analysen schaffen und den Einsatz von Machine Learning oder prädiktive Qualitätssicherung ermöglichen. Weiterhin zählt dazu insbesondere die Möglichkeit einer adaptiven Prozessführung, bei der Parameter dynamisch an unterschiedliche Bauteile oder Bedingungen angepasst werden. Auch die Verknüpfung von Lernen und Produktion soll neue Ansätze für die Qualifizierung von Fachkräften und die kontinuierliche Verbesserung von Prozessen schaffen.
Transfer
Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist der Transfer der entwickelten Lösungen in die industrielle Praxis. Prototypische Demonstratoren sollen dabei als Grundlage dienen, um Konzepte unter realistischen Produktionsbedingungen zu erproben und für Unternehmen greifbar zu machen. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen können von den entwickelten Ansätzen profitieren, da diese speziell auf flexible und wirtschaftliche Kleinserienfertigung ausgelegt sind.
Parallel dazu ermöglichen die didaktischen Konzepte eine Übertragung in Bildungs- und Trainingsumgebungen. So kann der Umgang mit datenbasierten, kollaborativen Produktionssystemen gezielt vermittelt werden.
Projektlaufzeit: 01.01.2026 - 31.12.2028
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