Automatisierte Herstellung von Kabelbäumen durch lokale Veränderung der Biegesteifigkeit
Kurzfassung
Das neu entwickelte Verfahren ermöglicht den Einsatz von Industrierobotern bei der Herstellung von Kabelbäumen. Die resultierende wirtschaftliche und automatisierte Herstellung verkürzt die Produktionszeiten und könnte viele logistischer Probleme lösen, da durch die Kostenoptimierung die Produktionsstätten in die Lieferländer verlagert werden können. Das macht kurzfristige Änderungen implementierbar und Just-in-Time-Herstellung möglich.
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
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.