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Automatisierte Herstellung von Kabelbäumen durch lokale Veränderung der Biegesteifigkeit

Kurzfassung

An der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft wurde ein Verfahren entwickelt, das den Einsatz von Industrierobotern bei der Herstellung von Kabelbäumen ermöglicht. Die resultierende wirtschaftliche und automatisierte Herstellung hat nicht nur eine Verkürzung der Produktionszeiten zur Folge, sondern könnte auch die Lösung vieler logistischer Probleme sein. Durch die Kostenoptimierung können Produktionsstätten in die Lieferländer verlagert werden, so dass kurzfristige Änderungen implementierbar sind und sogar Just-in-Time-Herstellung möglich wird.

Hintergrund

Kabelbäume werden aus einzelnen elektrischen oder optischen, meist isolierten Leitern hergestellt, die vorgeformt und gebündelt werden und weiterhin mit Kabelschutz und Steckverbindern versehen werden können.
Kabelbäume finden insbesondere im Automobilbereich eine breite Verwendung. Aber auch in Schienen-, Luft- und Raumfahrzeugen, in der Konsumgüterindustrie und in industriellen Maschinen werden Kabelbäume eingesetzt.
Da hunderte von Metern Leitung keine Seltenheit sind, ist die flexible, automatisierte Herstellung von Kabelbäumen wünschenswert.

Problemstellung

Herkömmlich werden Kabelbäume manuell in Niedriglohnländern produziert. Die einzelnen Leitungen werden hierbei von Hand über sogenannte Nagelbretter geführt und zu einem Kabelbaum gebündelt. Dies zieht lange Transportwege und einen hohen logistischen Aufwand nach sich.
Der Einsatz von Industrierobotern gestaltet sich bislang trotz verschiedener Ansätze schwierig, da einerseits die große Variantenvielfalt eine einfache und schnelle Umstellung der Produktion erfordert und andererseits die Komplexität der zur Herstellung erforderlichen Bewegungen sehr hoch ist. Die Ansteuerung der Industrieroboter stellt ein weiteres Problem dar, da im biegeschlaffen Zustand der Kabel kein linearer Zusammenhang zwischen der eingesetzten Biegekraft und der Verformung des Kabels besteht.

Lösung

Wissenschaftler der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft entwickelten nun ein Verfahren, das den Einsatz von Industrierobotern bei der Herstellung von Kabelbäumen nicht nur möglich, sondern auch flexibel und wirtschaftlich macht. Sie machten sich hierbei die Tatsache zunutze, dass der Zusammenhang zwischen Kraft und Verformung im biegesteifen Zustand meist klar definiert und linear ist. Nachdem der biegesteife Zustand durch Abkühlen der Kabel erreicht ist, werden diese in einem Kühlbereich durch Industrieroboter geformt und auf Verlegeanordnungen fixiert, die sich durch steuerbare bewegliche und temperierbare Stifte auszeichnen. Auch im Greifer des Industrieroboters sind Heiz- und Kühlelemente enthalten, so dass die Kabel an der Biegestelle lokal erhitzt werden können, um eine Schädigung des Materials bei der Verformung zu vermeiden, und daraufhin sofort wieder abgekühlt, wodurch die Biegung stabilisiert wird und die Roboterarme mit vordefinierter Kraft den nächsten Kabelabschnitt ausrichten können.

Vorteile

  • Automatisierte Herstellung von Kabelbäumen
    • Mit hoher kundenspezifischer Varianz
    • Schnell, flexibel und kostengünstig
    • In Serienfertigung und Großserienfertigung
    • Für Prototypen, Einzelfertigung und Ersatzteilgeschäft
  • Verkürzung der Produktionszeiten
  • Just-in-Time-Produktion möglich
  • Bessere Planbarkeit und Verkürzung der Lieferkette, da die Produktion aufgrund der Kostenoptimierung durch Automatisierung in Industrieländer verlegt werden kann
  • Verringerung des Lagerbedarfs

Anwendungsbereiche

Automatisierte Herstellung von Kabelbäumen für z. B.:

  • Automobilbranche
  • Schienenfahrzeuge
  • Luftfahrt
  • Raumfahrt
  • Konsumgüterindustrie
  • Industriemaschinen
Exposé
Kontakt
Dr.-Ing. Florian Schwabe
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
schwabe(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
Funktionsnachweis / TRL3
Patentsituation
EP 3 051 543 B1 erteilt
CZ, DE, FR, GB & ES validiert
Referenznummer
14/099TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.