1 Einleitung

Der Trend der Kunden hin zu einem möglichst individuellen Produkt – sei es aufgrund eines Prestigegewinns oder einer hochspezialisierten Nutzung – ist unstrittig. Die Frage nach der Beherrschung der daraus resultierenden Variantenvielfalt allerdings löst heftige Diskussionen aus. Häufig wird in der Stückgüter produzierenden Industrie die Bevorratung aller angebotenen Varianten vorgenommen. Das führt allerdings zu immensen Beständen, hohen Kosten und Lieferschwierigkei-ten.

Zur Lösung dieser Problematik, die mit den konventionel-len Produktionskonzepten nicht mehr zufriedenstellend be-wältigt werden kann, wurde ein Varianten Produktionssystem entworfen. Dieses ganzheitliche Produktionskonzept nimmt eine Neuordnung der Produktion in Produktionsvorstufe und Produktionsendstufe vor, um die Wirtschaftlichkeit und Flexi-bilität in der variantenreichen Serienfertigung zu steigern.

Das Konzept soll einen Paradigmenwechsel einleiten, der die industrielle Produktion nicht mehr in die traditionellen Bereiche Fertigung und Montage aufteilt, sondern vorwiegend zwischen variantenneutralen und variantenbildenden Prozes-sen unterscheidet (Bild 1). Im Verbundprojekt „PEflex“ wurde daher der neue Ansatz des Varianten Produktionssystems erar-beitet.

Der Kerngedanke des neuen Ansatzes besteht darin, eine möglichst späte Variantenbildung durch die Integration von variantenbildenden Fertigungsprozessen in die Montage zu erzielen. Die klassische Aufteilung zwischen Fertigung und Montage weicht einer Aufteilung – in Produktionsvorstufe, in der variantenneutrale Teile und

Baugruppen für die Produktionsendstufe gefertigt werden und

Montage, Management

Montagetechnologien zur Beherrschung der variantenreichen Serienfertigung Ergebnisse des Verbundprojektes „Hochflexible Produktionsendstufe PEflex“ H. Mühlenbruch, W. Olbrich

Dipl.-Ing. Helge Mühlenbruch Institut für Fabrikanlagen und Logistik – Universität Hannover Callinstr. 36, D-30167 Hannover Tel. +49 (0)511 / 762-19808 E-Mail: muehlenbruch@ifa.uni-hannover.de

Dr. Wilfried Olbrich Top-Ing Consult Im Talblick 8 – Carl-Benz-Str. 10 D-77933 Lahr Tel. +49 (0)7821 / 992189 E-Mail: dr.w.olbrich@t-online.de

Das Projekt PEflex im Internet: www.peflex.de

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Inhalt Eine hohe Variantenvielfalt und damit einher-gehende sinkende Mengeneffekte in der Produktion ma-chen deren Neuordnung unumgänglich. Als ein neuer Ansatz sind hochflexible Produktionsendstufen Be-standteil eines „Varianten Produktionssystems“, wel-ches die traditionelle Trennung der Produktion in Ferti-gung und Montage aufhebt. Dieser neue Ansatz nimmt eine Neuordnung der Produktion in eine variantenneu-trale Produktionsvorstufe und eine variantenspezifische Produktionsendstufe vor. Zum Umsetzen dieses Ansat-zes in die Praxis sind spezielle Technologien und Pro-zesse notwendig, mit deren Hilfe die Neuaufteilung der Produktion bewältigt werden kann. Neben theoretischen Gestaltungsrichtlinien für die Technologien und Pro-zesse, werden bereits realisierte Produktionsendstufen in Unternehmen vorgestellt. Assembly technologies for the control of the variant-rich serial production – Results of the joint research project „Highly flexible final production stages PEflex“ Abstract A high society of variants and the accompanying decrease of quantity effects in industrial production make its reorganisation unavoidable. A new approach for highly flexible final production sta-ges is an element of a new variant production system, which breaks with the traditional separation of the production into manufacture and assembly. The new approach reorganises production into a vari-ant-neutral preliminary production stage and a variant-specific final production stage. For the practicable realization of this approach, spe-cial technologies and processes are necessary, with whose assistance the reallocation of the production can be realized. Apart from theore-tical design guidelines for these technologies and processes, examples of final production stages already realized in companies are presen-ted.

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Bild 1. Paradigmenwechsel von der traditionellen Produktion zum Varianten Produktionssystem

– in die Produktionsendstufe, in der die Montage einer variantenreichen Produktfamilie erfolgt.

Das Erzeugen der variantenbestimmenden tech-nischen Merkmale wird dabei in der Produktions-endstufe in den Montageablauf in Form eigen-ständiger Fertigungsprozesse integriert.

Die Vorteile dieses Ansatzes werden bei einer Betrachtung der beschriebenen Schwachpunkte der traditionellen Produktion schnell deutlich. Mit dem neuen Ansatz des Varianten Produkti-onssystems kann der Variantenbildungspunkt sehr viel weiter an das Ende der Wertschöpfungs-kette gelegt werden. Die innere Varianz (sie be-schreibt die in der Produktion auftretende Viel-falt an Baugruppen und Teilen) kann bei einer Beibehaltung der äußeren Varianz (sie stellt die für den Kunden erkennbare Vielfalt eines Produk-tes dar) deutlich verringert werden. Dies alles führt zu einer deutlichen Verringerung der internen Bestände und der Kosten sowie zur Erhaltung der Lieferbereitschaft in den Unternehmen.

Zum Umsetzen des Varianten Produktionssystems ist die Entwicklung neuer Technologien und Prozesse, die eine Inte-gration der Fertigungsprozesse in die Montage bewerkstel-ligen können, unabdingbar. Um die Anforderungen (wie räum-liche Integrierbarkeit, Volumenflexibilität, Variantenflexibili-tät, Automatisierbarkeit und Synchronisationsfähigkeit mit anderen Prozessen) an die Technologie und die Prozesse be-stimmen zu können, muss zunächst eine Neuordnung der Pro-duktion nach den Aspekten des Varianten Produktionssystems erfolgen.

Folgendes ist dabei zu beachten: – Fertigungsprozesse verlangen meist andere Produktions-

umgebungen als Montageprozesse in Bezug auf Lärm, Schmutz und so weiter.

– Fertigungspersonal weist häufig ein abweichendes, spezia-lisiertes Qualifikationsprofil auf als Montagepersonal.

– In der klassischen Produktgestaltung und bei der Technolo-gieplanung wird dieser Ansatz bislang kaum berücksichtigt.

Bild 2 zeigt die im Rahmen des Forschungsprojektes entstan-dene Neugliederung der Zuordnung von Produktionsprozessen in dem Varianten Produktionssystem.

Die Produktionsprozesse der Produktionsvorstufe gliedern sich in Fertigung und Montage sowie in Vorbearbeitung und Komplettbearbeitung. Die konventionelle Fertigung, welche üblicherweise nur die Komplettfertigung von Teilen umfasst, wird hier um die Vorfertigung einzelner variantenneutraler Teile sowie der Komplettmontage von Baugruppen ergänzt. Die Auftragssteuerung der Produktionsvorstufe kann dabei verbrauchsgesteuert erfolgen, zum Beispiel wird ein Produkti-onsauftrag bei Unterschreiten einer Mindestbestandsgrenze ausgelöst. Exoten werden nicht mehr vorgehalten, sondern kundenauftragsgesteuert produziert.

Die Teile beziehungsweise Baugruppen aus der Produkti-onsvorstufe werden zunächst in einem Logistikpuffer zwi-schengelagert, bevor sie dann in der Produktionsendstufe va-riantenbildend restbearbeitet werden können. Die Endstufe bildet damit eine abgeschlossene Produktionseinheit, um versandfertige Produkte zu erstellen und umfasst varianten-bildende Restfertigungsprozesse zum Erstellen variantenbil-dender technischer Merkmale. Weiterhin werden alle restli-chen Montageprozesse, die zu dem vollständigen Produkt füh-

ren, und alle weiteren Vorgänge wie Endprüfung und Ver-packung in die Produktionsendstufe integriert.

Die Anforderungen an die Restfertigungsprozesse einer Produktionsendstufe lassen sich dann wie folgt beschreiben: – Alle Verfahren, die zum Erzeugen der möglichen Varianten-

features benötigt werden, sollten ohne beziehungsweise mit sehr geringer Rüstzeit auskommen.

– Die Prozesse sollten sowohl räumlich als auch hinsichtlich des Materialflusses in die Montage integrierbar sein.

– Eine Synchronisierbarkeit der Prozesse mit den übrigen Prozessen ist zu gewährleisten.

– Die Restfertigungsprozesse in der Endstufe müssen wirt-schaftlich durchzuführen sein.

Nicht enthalten ist in diesem Anforderungskatalog die maxi-male Auslastung der Fertigungseinrichtungen. Die Forderung an einen Endstufenprozess ist vielmehr seine Anpassungs-fähigkeit und -flexibilität an sich ändernde Varianten und Produktionsvolumen. Ein Endstufenprozess soll sowohl bei niedriger als auch bei hoher Auslastung wirtschaftlich sein, unabhängig davon welche Variante produziert wird.

Die Anforderungen an die Produktionsendstufenprozesse, sind in einem Katalog mit Bewertungskriterien aufzustellen, der im Wesentlichen vier Gruppen von Kriterien enthält.

– Varianz: Variantenvielfalt und Variantenentstehungspunkt – Flexibilität: qualitative und quantitative Flexibilität – Charakteristik: Verbreitung, zukünftiges Potential und Substitutionsprozesse – Wirtschaftlichkeit: Kosten und Stückzahlbereich

Aufgrund der aufgeführten Kriterien haben sich bestimmte technologische Prozesse bei der näheren Untersuchung als besonders gut geeignet für einen Einsatz in einer Produkti-onsendstufe dargestellt. Es zeigte sich, dass besonders von den trennenden Prozessen ein hohes Potential zu erwarten ist, da die meisten Verfahren hier nicht formgebunden sind und sich in Bezug auf die Abmessungen und Umgebungs-bedingungen häufig gut in die Montage einbinden lassen. Be-sonders hervorzuheben ist hier die vielseitig anwendbare, na-

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Bild 2. Gliederung von Produktionseinrichtungen für das Varianten Produktionssystem

hezu verschleißfreie Lasertechnologie. Zum The-menfeld der Lasertechnologie wurde in dem For-schungsprojekt eine eigene Arbeitsgruppe einge-richtet, da bei mehreren beteiligten Unterneh-men der Bedarf einer eingehenderen Unter-suchung dieser Technologie, auch in Kombina-tion mit weiteren Verfahren, bestand und weiter-hin besteht.

Für den Einsatz in Produktionsendstufen las-sen sich die Prozesse, mit denen die Restfer-tigung durchgeführt werden kann, in „Standard-prozesse“, „investarme Prozesse“ und „Spezial-prozesse“ unterteilen. Diese drei Prozessarten unterscheiden sich vor allem in den Prozesskos-ten und Produktionsvolumina (Bild 3).

Den geringsten Aufwand erfordern hierbei die Standard-prozesse. Sie lassen sich unverändert oder leicht modifiziert einbinden und sind häufig schon durch die Umstellung einer Einrichtung in die Produktionsendstufe zu integrieren. Mit ih-nen lässt sich ein sehr breites Spektrum von Produktions-schritten abdecken.

Bei investarmen Prozessen sollen aufwendige Fertigungs-prozesse mit einem Minimum an Aufwand realisiert werden. Grund für eine Umsetzung ist oft eine zu geringe Auslastung eines teuren Prozesses, wodurch dessen wirtschaftliche Inte-gration oft behindert wird. Deshalb ist besonders an Low-cost-Lösungen zu denken, beispielsweise ein handelsüblicher Seifenspender, der Schmierstoffe bereitstellt. Investarme Prozesse eignen sich meist nur für kleine Produktionsvolu-men.

In der Entwicklung von Spezialprozessen steckt das größte Potential. Sie ist häufig zwar kostspielig, jedoch können hier-bei die spezifischen Anforderungen an Restfertigungspro-zesse berücksichtigt und dadurch neue Standards für Produk-tionsendstufenprozesse geschaffen werden. Die notwendige Flexibilität und die Integrierbarkeit des Prozesses in den Ma-terialfluss lassen sich schon bei seiner Entwicklung berück-sichtigen. Des Weiteren können die Spezialprozesse schon bei ihrer Entwicklung auf hohe Wirtschaftlichkeit ausgelegt wer-den.

In Ergänzung der Anforderungen an Endstufenprozesse lassen sich die folgenden weiterführenden Anforderungen an Spezialprozesse ableiten: – modulare Struktur zur Gewährleistung einer hohen Wieder-

verwendbarkeit von Komponenten und eines, bei Bedarf, raschen Anlagenumbaus;

– standardisierte Schnittstellen für Daten, Medien und Mate-rialfluss zum Zweck einer schnellen Integrierbarkeit;

– dezentrale Systemarchitektur, das heißt, Prozessmodule enthalten die für ihren Betrieb nötigen Steuerprogramme;

– keine oder minimale Rüstzeiten, um auch kleine Losgrößen noch wirtschaftlich produzieren zu können sowie

– gegebenenfalls zeitparalleles Einrichten, das heißt, der (Nachfolge-)Prozess kann eingerichtet werden, ohne einen Stillstand zu verursachen [1].

Unter Berücksichtigung der genannten Gesichtspunkte wur-den von den am Forschungsprojekt beteiligten Unternehmen und Instituten Gestaltungsstrategien für hochflexible Pro-duktionsendstufen entwickelt. Hierbei wurde zunächst zwi-schen der „Gestaltung von hochflexiblen Montagen“ und der „Gestaltung der Varianten-Teile-Fertigung“ unterschieden.

Die Gestaltung der hochflexiblen Montagen beschäftigt sich zum einen mit der Entwicklung von standardisierten Montagemodulen. Dies können sowohl Werkstückträger be-ziehungsweise Werkstücktransfermodule und Montagear-beitsplatzmodule als auch Basis-Prozess-Module oder Bereit-stellmodule sein. Beispiele hierfür befinden sich im hinteren Teil dieses Beitrags. Des Weiteren werden Technologie-Pro-zess-Module für das Prüfen, Schrauben, Beschriften, Fügen und so weiter entwickelt, die flexibel und universell einsetz-bar sind. Zum anderen umfasst die Gestaltung der hochflexi-blen Montagen die Bildung von Montagesystemen aus einzel-nen Modulen. Hier wurden sowohl manuelle U-Systeme als auch hybride Systeme für unterschiedliche Stückzahlbereiche geschaffen.

Die Gestaltung der Varianten-Teile-Fertigung beschäftigt sich mit der Substitution beziehungsweise Integration und Eliminierung von Vorfertigungsprozessen. So werden zum Beispiel Stanzprozesse durch Laserschneidprozesse ersetzt, die mechanische Endbearbeitung oder Oberflächenbeschich-tung wird mit der Montage zusammengeführt oder nichtlös-bare Verbindungen, wie das Löten, werden durch lösbare Ver-bindungen ersetzt.

Die entwickelten Gestaltungsstrategien wurden in vier Bausteine wie folgt gegliedert: – Gestaltungsregeln für Produktionsendstufen; – standardisierte PEflex-Basis-Module; – universelle, flexible PEflex-Prozessmodule und – Beispiele für Produktionsendstufen. Diese vier Bausteine sind in das neu geschaffene PEflex-Bau-steinmodell integriert. In diesem Modell werden alle Gestal-tungsfelder des Varianten Produktionssystems abgebildet. Im Einzelnen sind dies die Themen „Qualifizierung“, „Arbeits- und Ablauforganisation“, „Logistik“, „Qualität“ und, wie be-schrieben, „Technologie“.

Während die Gestaltungsregeln für Produktionsendstufen Prinzipien, Methodiken und Richtlinien enthalten, bestehen die übrigen Bausteine aus konkreten Umsetzungen bezie-hungsweise detaillierten Ausgestaltungen einzelner Module. Beispielsweise umfasst der Baustein „Gestaltungsregeln“ Me-thodiken für die Gestaltung von Alternativprozessen für Pro-duktionsendstufen. Im Baustein „Universelle und flexible PE-flex-Prozess-Module“ wird das Laser-Prozess-Modul als ein solcher Alternativprozess vorgestellt [2]. Im Baustein „Bei-spiele für die Produktionsendstufe“ werden konkrete Umset-zungen von Produktionsendstufen in beteiligten Unterneh-men beschrieben.

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Bild 3. Prozessarten zur Durchführung der Restfertigungsprozesse

Das Bausteinmodell stellt auch den am Forschungsprojekt nicht beteiligten Unternehmen ein Werkzeug zur Verfügung, ein Varianten Produktionssystem in ihrem Unternehmen ein-führen zu können. Der Fokus liegt dabei auf der Gestaltung der hochflexiblen Produktionsendstufe. Wie einzelne Unter-nehmen den Gedanken der Neuaufteilung der Produktion in Endstufe und Vorstufe technologisch umgesetzt haben, kann den nachfolgenden Praxisbeispielen aus den Unternehmen entnommen werden.

2 Praxisbeispiele

2.1 Produktionsendstufe Linearachsenfertigung

Auf der Basis von Serienprodukten zum Positionieren und Automatisieren, stellt Berger Lahr Robotiksysteme und Lö-sungen für die Fabrikautomation her. Linearachsen als ein we-sentlicher Bestandteil von Robotiksystemen werden zur Handhabung von Teilen, zum Positionieren, Fügen, Montie-ren, Bewegen, Messen, Prüfen und vielem mehr eingesetzt.

Um den unterschiedlichsten Kundenbedürfnissen bezüg-lich des Einbaus in dessen Maschine gerecht zu werden, hat man bei der Firma Berger Lahr verschiedene Bauarten von Li-nearachsen entwickelt und unterscheidet außerdem noch ver-schiedene Baugrößen, um sich den Anforderungen für unter-schiedlichste Handhabungsgewichte, Verfahrwege, Fahr-geschwindigkeiten und sonstigen Einflussfaktoren anzupas-sen. Zusätzlich kann jede Linearachse mit frei definierbarer Hublänge und mit unterschiedlicher Motorisierung ausgestat-tet werden.

Durch diese vom Kunden nachgefragte hohe Varianz der Endprodukte ist eine Serienfertigung der Teile mit konventio-nellen Ansätzen nicht möglich. Rund 40 % der Auftragsposi-tionen haben die Losgröße 1, die mittlere Losgröße gleicher Produkte mit gleicher Ident-Nummer pro Auftrag liegt zwi-schen 2 und 3; in seltenen Fällen werden Losgrößen von 10, 20 oder 30 bestellt.

Um dennoch wirtschaftlich und reaktionsschnell produzie-ren zu können, sind neue Ansätze in Logistik und Fertigung notwendig. Die Ziele die hierbei verfolgt werden, sind nach-folgend aufgelistet: – Kleine und kleinste Losgrößen (Losgröße 1) bei hoher Va-

rianz fertigen und montieren. – Lieferzeiten für alle Produkte innerhalb eines definierten

Variantenfensters auf zwei Wochen senken. – Logistikabläufe vereinfachen. – Rüstzeiten und Wegezeiten optimieren. – Produktionsprozesse vereinfachen und reproduzierbar ge-

stalten. – Montagezeiten senken. Für Berger Lahr bedeutet das den Wandel von einer Werkstatt-fertigung zu einer industriellen Kleinserienfertigung. Nach-folgend ist die Vorgehensweise zur Ausbildung der flexiblen Produktionsendstufe für Linearachsen beschrieben. Zunächst wird die Produktstruktur analysiert und das Variantenfenster festgelegt. Damit ist ein Standardprogramm festgelegt und die Anzahl von Sonderausführungen kann minimiert werden. In einem nächsten Schritt werden Merkmale und Werte, die das Produkt bestimmen, festgelegt. Dies erlaubt eine auto-matisierbare Konfiguration des Produktes. Kalkulation, Stück-listenerstellung und Auftragsbearbeitung lassen sich damit

zu großen Teilen ebenfalls automatisieren. Die Bildung sinn-voller Baugruppen mit hoher Produktneutralität, die serien-nah in größeren Stückzahlen gefertigt werden können, er-laubt das Optimieren von Rüstzeiten, Wegezeiten und Mon-tagezeiten in der Baugruppenfertigung. Die Herstellkosten werden damit reduziert und der Aufbau eines Pufferlagers für Baugruppen gestattet die zusätzliche Verkürzung der Reakti-onszeiten für die Produkterstellung.

Eine Verlagerung aller variantenbildenden Prozesse in die Endstufe erlaubt weiterhin eine klare Trennung und Optimie-rung der variantenbildenden und variantenneutralen Produk-tionsbereiche. Die Analyse der einzelnen Prozesse und der Prozessfolge in der Endmontage macht es darüber hinaus möglich, teure, aufwendige oder schwer integrierbare Pro-zesse zu erkennen.

Die enge räumliche und zeitliche Zusammenführung von Endstufenprozessen gewährleistet eine optimale Einbindung variantenbildender Prozesse in die Endmontage und ermög-licht damit das Verkürzen der Durchlaufzeiten. Nach Möglich-keit wird versucht, Prozesse die nicht in den Montagefluss in-tegrierbar sind, zu eliminieren oder so umzugestalten, dass eine Auslagerung nicht mehr notwendig ist. Durch diese Maß-nahmen kann der Materialfluss optimiert, die Transparenz be-züglich der Qualitätssicherung gesteigert und die Reaktions-geschwindigkeit für Sonderaufgaben erhöht werden.

2.2 Produktionsendstufenmodul „Magazinierer“

Gerade bei flexiblen Produktionsendstufen kommt der Ma-terialbereitstellung und Zwischenspeicherung von Teilen eine zunehmend größere Bedeutung zu. Aus gutem Grund wird hier der Umweg über Schüttgüter immer mehr umgangen und eine einmal (zum Beispiel im Vorfertigungsprozess) vorhandene Teilelage durch Ablage in einem Behälter mit Formnestern eingefroren. Somit können die Teile am Verbrauchsort (bei-spielsweise End-Montage) wieder lagerichtig und leicht auto-matisierbar entnommen werden. Dies ist die Aufgabe eines „Magazinierers“ (Bild 4), der bei Berger Lahr als hoch -standardisiertes Prozessmodul entwickelt wurde und sich weitgehendst branchen- und produktneutral in jede Mon-

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Bild 4. Magazinierer

tagelinie integrieren lässt.

Zunächst wurden die konzeptionellen Anforderungen unter-sucht, um die auto-matische Materialver-sorgung innerhalb ei-ner PEflex-Endstufe zu gewährleisten. Da hier sowohl Gleichteile als auch Variantenteile für die automatische Be-reitstellung in Behäl-tern in Frage kommen, darf das System nicht starr an eine Teileform, Behälterform oder ein Ablegemuster gebun-den sein, sondern muss schnell und flexibel (möglichst ohne Um-rüstaufwand) an die je-weils zu produzierende Variante anzupassen sein.

Folgende spezifische Anforderungen sind dabei an ein PE-flex-Endstufenmodul zu stellen: – eine einfache Integrierbarkeit in die Endmontage (typi-

scherweise an einem Transfer-Band-System); – eine hohe produktneutrale Basis (hoher Standardisierungs-

grad) des Magazinierers; – klar definierte Schnittstellen (mechanisch, elektrisch und

softwaretechnisch), eine schnelle Umrüstbarkeit für Vari-anten-Teile und eine leichte Anpassbarkeit unterschied-lichster Behälterformen und Nestaufteilungen;

– die Realisierbarkeit verschiedener Varianten der Stapel-zuführung mit gleichen mechanischen Schnittstellen sowie

– die Autonomie des Systems an unterschiedliche Losgrößen leicht und wirtschaftlich anpassbar zu sein.

Im Folgenden ist die Vorgehensweise zur Ausbildung des flexib len Endstufenmoduls „Magazinierer“ beschrieben. Zu-nächst werden alle Einzelprozesse des Magazinierers in mecha nisch zuordenbare Funktionsbaugruppen aufgeteilt, wobei die Varianz der Baugruppe das Gesamtkonzept nicht beeinflusst. Durch diese Maßnahme werden einzelne Bau-gruppen standardisiert, womit eine Optimierung von Durch-laufzeiten und Rüstkosten in der Fertigung erreicht wird. Die Funktionsbaugruppen sind dabei mit klaren Schnittstellen, die auch softwaretechnisch klar definiert sind, im System ver-knüpft. Damit ist eine Reduzierung von Konstruktions- und Softwareadaptionen trotz kundenspezifischer Anpassungen erreichbar. Das Beibehalten der schnellen Reaktionsfähigkeit beim Erstellen kundenspezifischer Anlagen wird dadurch ebenso möglich wie die Bereitstellung eines breiten Varian-tenspektrums für unterschiedlichste Behälter- und Teilegeo-metrien für eine flexible Anpassung oder Umrüstung.

Die Funktionsbaugruppen sind dabei in sich variierbar, ohne dass sich die Schnittstellen ändern. Beim Anpassen un-terschiedlicher Teile und Behälter wird nur die betroffene Baugruppe beeinflusst, alle benachbarten Baugruppen und damit auch die gesamte Anlage wird nicht in Mitleidenschaft gezogen. Anpassungen sind so kostengünstig und schnell durchführbar.

Bild 5 zeigt das Magaziniermodul vom Typ MS zur Palettie-rung von Teilen am Montageort. Grundsätzlich können mit dem Gerät die drei Funktionen Einlagern, Auslagern und Puf-fern (Ein- beziehungsweise Auslagern) nach Aufforderung er-füllt werden.

Das Magaziniermodul vom Typ WMS aus Bild 6 dient der Palettierung von Variantenteilen am Montageort. Die grund-sätzliche Funktionalität ist die gleiche wie beim Typ MS, je-doch kann das Gerät auch Variantenteile flexibel zuführen oder ablegen. Diese Funktionalität ist besonders bei hoch -flexiblen Endstufen interessant, weil hier besonders häufig Forderungen nach schnellem Umrüsten oder „chaotischer Fer-tigung“ gestellt werden.

2.3 Flexible Produktionsendstufen für Handbrausen

Die Grohe Thermostat GmbH & Co KG ist Anbieter von sa-nitärtechnischen Produkten und Systemen. Hierzu gehören sowohl Armaturen für Bad und Küche, Installations- und Spül-systeme und auch das zentral gesteuerte Wassermanagement-system. Innerhalb des Brausenprogramms der Grohe AG sind mehrere Handbrausen-Design-Linien die größte Produkt-gruppe, die sowohl als Endprodukt als auch in Kombination mit Brausestangen und/oder Armaturen ausgeliefert werden.

Handbrausen bestehen überwiegend aus Kunststoff-Kom-ponenten, die mit unterschiedlichen Oberflächen wie Chrom, PVD oder Lack beschichtet werden. Neben den unterschiedli-chen Oberflächen führen verschiedene Strahlbildkombinatio-nen und länderspezifische Zulassungsvorschriften zu einer Vielzahl von Varianten innerhalb einer Design-Linie.

Die Losgrößen sind mit 20 bis 6000 Stück pro Monat sehr unterschiedlich und schwanken enorm. Tägliche Lieferungen an das Grohe-Logistik-Zentrum, andere Grohe-Werke oder an-dere Montageabteilungen werden verlangt.

Die größte Herausforderung besteht jedoch in der wirt-schaftlichen Herstellung der Produkte. Mit einer rein manuel-len Montage sind die gesteckten Kostenziele nicht zu errei-chen; deshalb wurden hybride Montagesysteme konzipiert und umgesetzt.

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Bild 6. Magaziniermodul (Typ WMS) zur Palettierung von Variantenteilen am Montageort

Bild 5. Magaziniermodul (Typ MS) zur Palettierung von Teilen am Montageort

Bild 7 zeigt das Layout einer neu entwickelten hybriden Montageanlage für eine Handbrauselinie, die aus sechs manu-ellen Modulen und sechs Automatik-Prozess-Modulen be-steht. Alle vier technischen Grundtypen der Brause können gleichzeitig in einem beliebigen Mix montiert werden. Je nach Bedarf werden die manuellen Montageplätze mit den Va-riantenteilen bestückt, sodass zwischen ein und vier Grund-typen in diversen Farbvarianten bei voller Kapazitätsnutzung gefertigt werden können. Die Umstellung auf eine andere Va-riante erfolgt fließend, also mit nur sehr geringem Leistungs-verlust.

Die Automatik-Prozess-Module sind flexibel gestaltet und richten sich selbsttätig auf die im jeweiligen Werkstückträger befindliche technische Grundtype ein.

Bild 8 zeigt als Beispiel die vollautomatische Dichtheits-prüfstation. Vor dem Einfahren des Werkstückträgers in die Station wird die Produktnummer eingelesen und der Revolver-kopf schaltet automatisch in die richtige Lage.

Die komplette Produktions-Endstufe für Handbrausen (Bild 9) wurde durch räumliche Integration von vorher getrennten und weit auseinander liegen-den Abteilungen gebildet und umfasst jetzt fol-gende Bereiche: – die Kunststoff-Spritzerei mit der Fertigung der

Brausen gehäuse; – die Kunststoff-Galvanik zur Verchromung der

Kunststoffteile; – die Bedruckung, die die Symbole für die diver-

sen Strahlbilder aufbringt; – eine vollautomatische Vormontageanlage für

die Funktionsbaugruppe „Strahlbildner“, die mit fünf verschiedenen Varianten beide End-montage-Linien versorgt sowie

– zwei hybride Montageanlage für zwei Hand-brausen-Linien.

Die in der Produktionsendstufe integrierten Be-reiche sind organisatorisch und logistisch ver-knüpft. Ein neues Leitstandkonzept, das die Pro-duktion aller Bereiche absatzorientiert harmoni-siert, befindet sich noch in der Entwicklung.

2.4 Hochflexible Produktionsendstufe für Design-Armaturen

Die Grohe Thermostat GmbH & Co KG in Lahr fertigt mit etwa 65 % Umsatzanteil Armaturen für Bad und Küche. Das weltweit vertriebene Bad-Armaturenprogramm wird dabei in zwei Programm-Marken unterteilt.

Unter der Programm-Marke „Grohe-ART“ werden Design- Linien im hochwertigen Bereich angeboten. Die Varianten-vielzahl ist im Bereich dieses Programms extrem hoch. Jede Design-Linie hat eine charakteristische Formgebung, viel -seitige Ausstattungsvarianten und eine große Vielfalt ver-schiedener Oberflächen. Während im zweiten Programm, dem „Grohe-TEC“-Segment zwischen Einhandmischern, Zweigriff -armaturen und Thermostatarmaturen unterschieden wird, sind im ART-Programm diese großen technischen Unter-schiede in einer Linie vereint. Hinzu kommen schließlich noch Länder- und Verpackungsvarianten.

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Bild 8. Selbstrüstender Revolverkopf zur Dichtheitsprüfung von Brausen

Bild 7. Hybride Montageanlage für Handbrausen „Relexa Plus“

Die zwölf Grundtypen einer neuen Designlinie ATRIO aus dem Grohe-ART-Segment ergeben pro Oberfläche 36 Varian-ten, bei drei Farben somit 108 Varianten ohne die länder -spezifischen Differenzierungen.

Die Losgrößen schwanken zwischen 10 und 200 Stück/Mo-nat. Für die Zukunft ist zu erwarten, dass die Losgrößen wei-ter verringert werden müssen, da zunehmend auftrags -orientierte Kommissionen für eine Badausstattung montiert werden sollen.

Die Montagekosten steigen bei Kleinstlosgrößen bedingt durch aufwendige Materialbereitstellung, Umrüstaufwand und erhöhte Montagezeit (Übungsfaktor beim Montageperso-nal) überproportional an. Darüber hinaus besteht das Risiko ungleichmäßiger Qualität und einer höheren physischen und psychischen Belastung der Mitarbeiter. Zur Lösung dieser um-fassenden Problematik wurde ein neuartiges Konzept ent-wickelt, das sich zurzeit in der Erprobung befindet.

Im Kern besteht das Konzept aus nur drei neuen System-modulen (Bild 10), mit denen sich variable Montageanlagen für Kleinstlosgrößen beliebig kombinieren lassen.

Das Bereitstellungsmodul ist so konzipiert, dass es als Transportmittel, als Pufferlager und als Bereit-stellungselement an der Montagelinie eingesetzt werden kann.

Das fahrbare Carrier-Modul enthält die Werk-stückaufnahme in einem Drehteller. Ziel muss es sein, möglichst wenige universelle Aufnahmen zu haben, um Umrüstaufwand zu vermeiden. Im Falle der Armaturenlinie ATRIO gibt es nur zwei unterschiedliche Aufnahmen, also zwei unter-schiedliche Versionen von Carriern. Der Dreh -teller ist auswechselbar und enthält im unteren Teil die Adaptions-Kontakte für die Prozess- Module. Aus wirtschaftlichen Gründen wurde im Falle der ATRIO-Linie eine Doppelaufnahme reali-siert. Der Carrier ist in alle Richtungen leicht

fahrbar und kann problemlos in die Arbeitsplatz-Module ein-gefahren werden.

Die Montage erfolgt an Arbeitsplatz-Modulen, die als ma-nueller Arbeitsplatz oder als mechanisches Prozessmodul aus-gerüstet sein können. Nach dem Einfahren des Carriers sind die Kontakte geschlossen und der Carrier ist verriegelt.

Die aus den universellen Modulen gebildete hochflexible Montageanlage für das ATRIO-Programm (Bild 11) ist als Doppel-U-System ausgebildet. Auf der linken Seite werden Einloch-Typen gefertigt, auf der rechten Seite die Stichmaß-Typen.

Die Prozess-Module Schrauben und Prüfen, die als „univer-selle Querschnittsprozesse“ standardisiert sind, werden aus Auslastungsgründen von beiden U-Seiten angefahren. In je-dem U-System können je nach Bedarf ein bis drei Mitarbeiter flexibel eingesetzt werden.

Das Bereitstellen der Montagekomponenten erfolgt für Kleinteile und Mehrfachverwendungsteile bedarfsneutral an den Arbeitsplatz-Modulen, für die A-Teile und die Varianten-teile auf den Bereitstellungsmodulen. Die Anzahl der im Sys-tem befindlichen Bereitstellungsmodule hängt vom Produkt -

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Bild 9. Produktionsendstufe für Handbrausen

Bild 10. Neue Systemmodule für variable Montageanlagen für Kleinstlosgrößen

Ähnlich wie bei der Produktionsendstufe für Brausen müssen die integrierten Bereiche organisatorisch und logistisch ver-netzt werden. Des Weiteren ist noch ein übergreifendes Leit-standkonzept zu entwickeln.

2.5 Einführung hochflexibler Produktions - endstufen als Alternative zur Arbeits- verlagerung in Billiglohnstandorte

Die Marquardt GmbH entwickelt und produziert als Herstel-ler elektromechanischer und elektronischer Schalter unter an-derem komplexe Bedienfelder für Kraftfahrzeuge, in die viele verschiedene mechanische, elektronische und optische Präzi-sionsbauteile integriert sind. Die mit Symbolen gekennzeich-neten Schaltwippen dieser Bedienfelder enthalten die Such- und Funktionsbeleuchtungen. Das modular aufgebaute Ge-

sortiment und von der benötigten Mengen ab. Der Nachschub kann wahlweise in Einzelkisten oder in kompletten Bereit-stellmodulen erfolgen. Die endgültige Anordnung wird in ei-ner Erprobungsphase vor Ort mit den Mitarbeiterinnen erar-beitet und im Konsens festgelegt.

Ein großer Teil der Varianten wird durch die verschiedenen Oberflächen (wie Glanz oder Matt, Chrom oder PVD) fest-gelegt. Deshalb sind die Oberflächenbereiche in eine Produk-tionsendstufe mit einzubeziehen.

Bild 12 zeigt die Bereiche, die in die hochflexible Produk-tions-Endstufe für Design-Armaturen integriert werden sollen. Neben den Oberflächen-Verfahren (Glanzchrom, Mattchrom, PVD) sind noch die Bedruckung mit dem Laserprint-Verfahren und die Vor- und Endmontage zusammenzuführen.

Die Gestaltung der flexiblen Laser-Print-Anlage ist im Pra-xisbeispiel der Firma teamtechnik (siehe 2.6) beschrieben.

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Bild 11. Hochflexible Montageanlage für ATRIO-Armaturen

Bild 12. Hochflexible Produktionsendstufe für Design-Armaturen

Schraubprozesses für eine Bedienfeldvariante nicht zu errei-chen. Hier wurde durch die flexible Gestaltung des Schraub-moduls eine Mehrfachnutzung des Betriebsmittels ermög-licht. Bild 15 zeigt die Änderungen, die im Produktions-bereich vorgenommen wurden, um den neuen Schraubprozess einzubinden.

Ursprünglich gab es für jedes Bedienfeld eine eigene Linie. In diesen Linien wurde jedes Bedienfeld komplett montiert. Hier wurde auch der Schraubprozess von Werkern manuell durchgeführt und war nicht automatisiert. Nach der Montage wurden die Bedienfelder abtransportiert und an einer anderen Stelle geprüft.

Nach der Neuanordnung der Montageprozesse und der In-tegration des neuen Schraubprozesses konnte die Mon-tagezeit entscheidend verkürzt werden. Die Flexibilität der Werker wurde ausgenutzt, um die Linien so variantenflexibel wie möglich zu gestalten. Der Schraubprozess wurde auto-matisiert und die vier Montagelinien wurden so angeordnet, dass jetzt eine parallele Nutzung der Schraubzelle durch alle vier Prozesse möglich ist. Da der Schraubprozess automatisch abläuft, ist diese Zeit bei den Werkern eingespart worden. Hier konnte die Effektivität gesteigert und das eigentliche Po-tential des Werkers – seine Flexibilität – besser genutzt wer-den. Diese Maßnahme sichert die Arbeitsplätze bei Marquardt am Standort Deutschland und konnte so die Verlagerung in ein Niedriglohnland verhindern.

2.6 Entwicklung der Technologie für ein „Universelles Laser- und Optikprozessmodul“

Die teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH ist Her-steller von kundenspezifisch angefertigten und schlüsselfer-tigen Produktionsanlagen. Die Maschinenplattform TEAMOS,

häuse der Bedienfelder gestattet Varianten für Rechts- oder Linkslenkerfahrzeuge.

Da diese Bedienfelder in zunehmend mehr Varianten von den Automobilherstellern gefordert werden und damit gleich-zeitig die Losgröße der einzelnen Varianten immer weiter sinkt, war – um am Standort Deutschland weiterhin wirt-schaftlich produzieren zu können – eine Anpassung des Her-stellungsprozesses unumgänglich. Daher hat sich die Mar-quardt GmbH entschlossen, die Produktion der Bedienfelder nach den Gesichtspunkten eines Varianten Produktionssys-tems umzugestalten. Der Fokus lag dabei auf der Gestaltung der Produktionsendstufe.

Die Betriebsmittel in der Produktionsendstufe müssen da-bei so beschaffen sein, dass sie durch spezielle Eigenschaften geeignet sind, mit minimalem Rüstaufwand auf die erforder-lichen Varianten eines Produktes oder einer Produktfamilie eingerichtet werden zu können. Des Weiteren sind Lösungen zu integrieren, die die nötigen Stückzahlvarianzen flexibel zulassen. Die Systemkomponenten sind so zu gestalten, dass sie relativ produktunabhängig für Varianten und Mengendiffe-renzen eingerichtet werden können. Dies hat Marquardt durch weitestgehend beliebig aneinanderkoppelbare Systemkom-ponenten, die wenig produktspezifische Eigenschaften ent-halten, realisiert. Die hohe Flexibilität der neuen Betriebsmit-tel der Endstufe erlaubt zudem den Einsatz über mehrere Pro-duktgenerationen hinweg.

Die Marquardt GmbH hat neben der Umgestaltung der ge-samten Produktion zwei Spezialprozesse (einen Schraub– und einen Laserprozess) für die Produktionsendstufe entwickelt, von denen der Schraubprozess hier etwas genauer vorgestellt werden soll. Dabei handelt es sich um einen Prozess, der die einzelnen Komponenten der Bedienfelder miteinander ver-schraubt. Da die Bedienfeldvarianten alle eine unterschiedli-che Anordnung der Schrauben haben, musste ein Prozess ge-schaffen werden, der entweder einfach und schnell umrüstbar ist oder komplett ohne eine Umrüstung auskommt. Die Mar-quardt GmbH hat sich hierbei für die zweite Variante entschie-den (Bild 13 und Bild 14) und einen Schraubprozess entwi-ckelt, bei dem die Bedienfeldvariante, die auf einem Werk-stückträger abgelegt wird, der zur Identifikation mit einer Werkstückträgercodierung versehen ist, erkannt wird. Der Prozess führt dann softwaregesteuert die Verschraubung an den richtigen Stellen durch.

Aufgrund der geringen Stückzahlen der einzelnen Bedien-feldbaureihen, war eine wirtschaftliche Automatisierung des

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Bild 13. Zentrales Schraubmodul mit Handarbeitsplätzen

Bild 14. Zentrales Schraubmodul für Bedienfelder

eine Montageplattform mit prozessmodularem Aufbau mit plug&work-fähigen Prozessmodulen mit standardisierten Schnittstellen zu Mechanik und Steuerung, ist dabei eines der zentralen Produkte von teamtechnik.

Vor dem Hintergrund, dass die optischen Technologien und speziell die Lasertechnik ein großes Einsatzpotential in der Produktionstechnologie eröffnen, hat die teamtechnik Ma-schinen und Anlagen GmbH begonnen, ein standardisiertes, universelles Laser- und Optikprozessmodul für die Produkti-onsendstufe zu entwickeln, das sich nahtlos in die Maschi-nenplattform TEAMOS integrieren lässt.

Dieses neue Prozessmodul ist ein vollkompatibler Kernpro-zess in der Produktionstechnik und ist besonders in der Fer-tigungsendstufe von Bedeutung. Aus derartigen Prozess-modulen werden zukünftig hochflexible Fertigungsanlagen aufgebaut oder technologisch rekonfiguriert (Bild 16).

Als Kernbaustein für zukünftige Lasermaterialanwendun-gen kann das standardisierte Prozessmodul unterschiedliche Aufgaben der industriellen Praxis auf einer einheitlichen Plattform lösen. Beispiele sind: – Kennzeichnen und Beschriften; – Strukturieren, Abtragen von Schichten, feines Aufschmel-

zen; – Trimmen von Widerständen; – Erzeugen von Farbumschlägen in Kunststoffen; – Löten, feines Schneiden und Schweißen sowie auch – die begleitenden optischen Mess- und Prüfvorgänge. Der Kernbaustein baut dabei auf den neuesten Erkenntnissen aus den technischen und physikalischen Laser- und Optik-grundlagen auf.

Die Entwicklung eines universellen Laser- und Optikpro-zessmoduls bietet die hohe Flexibilität, dass ein maschinen-bezogener Kernbaustein, im Vergleich zu vorherigen Entwick-lungen, bei der Realisierung von weiteren Laserapplikationen oder bei Rekonfiguration des Prozessmoduls für andere Appli-kationen erhalten bleibt (Bild 17).

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Bild 16. Prozessmodulare Anlage TEAMOS

Bild 17. Lasertechnik für die Produktionsendstufe

Bild 15. Beispiel für Mehrfachnutzung von Betriebsmitteln

2.6.1 Pilotanwendungen des universellen Laser- und Optikprozessmoduls

Das universelle Laser- und Optikprozessmodul zeichnet sich durch eine Anpassung an unterschiedlichste Aufgaben-stellungen auf einer einheitlichen Plattform aus. Es kann für verschiedene Applikationen einfach konfiguriert und in Pro-duktionsanlagen integriert werden. Bereits realisierte Kon-figurationen sind beispielsweise Kunststoffbeschriften von Magnetventilen oder Anlassbeschriften von Ventilbauteilen aus Einsatzstahl in der Hochdruck-Dieseleinspritztechnik. Bei der zuletzt genannten realisierten Applikation ist es bei-spielsweise besonders wichtig, dass kein Materialaufwurf ent-steht.

Innerhalb des Verbundforschungsprojektes wurde zusam-men mit der Firma Grohe Thermostat GmbH & Co. KG der Ein-satz des standardisierten Laser-/Optik-Prozessmoduls für Pilot applikationen bei Armaturen untersucht. Die Idee und

Eine entsprechend gestaltete Prozesskammer kann dazu je nach Applikationsfall mit technolo-gischen Anflansch-Elementen bestückt oder re-konfiguriert werden. Das Konzept ist durch hohe Präzision und kompakte Bauweise gekennzeich-net, da nur die Bewegungs- und Strahlführungs-elemente eingebaut werden, die auch tatsächlich für die jeweilige Anwendung erforderlich sind.

Bearbeitungsstationen für Fertigungs- und Prüfvorgänge lassen sich aus dem Prozessmodul-Baukasten aufbauen oder vielfältig kombinieren. Und das bei einem geringen applikationsspezifi-schen Engineeringumfang. Dies erlaubt kürzeste Reaktions- und Lieferzeiten. Das Prozessmodul verfügt über eine Profibus-Schnittstelle und zeichnet sich durch eine einfache Maschinenintegration aus (Bild 18).

Um die Universalität des Lasers wirtschaftlich und innova-tiv zu nutzen, hat teamtechnik ein Konzept entwickelt, das viele Positionierungsmöglichkeiten des Laserstrahls relativ zu den zu bearbeitenden Oberflächen oder Bauteilen eröffnet. Ebenso sind Elemente für Hochproduktionsanlagen mit ho-hem Ausstoß und wirtschaftlichem Non-stop-Betrieb des La-sers vorhanden.

Bedingt durch diesen baukastenorientierten Aufbau bietet das Prozessmodul die Möglichkeit der Realisierung unter-schiedlichster, kundenspezifischer Anwendungen auf einer standardisierten Prozessplattform; ein universelles Laser- und Optikprozessmodul mit einem hohen Maß an Produkt- und Branchenneutralität, Standardisierung, Flexibilität und strikter Modularität. Eine eingehende Beschreibung der La-serzelle kann dem Beitrag „Laser/ Optik-Prozessmodul“ der Ausgabe 01/02-2003 der wt-online entnommen werden [2].

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Bild 18. Laser-/Optikprozessmodul

Bild 19. Pilotanwendung des universellen Laser- und Optikprozessmoduls als Kernprozess eines Druckzentrums in der Produktionsendstufe

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Vorankündigung geplanter weiterer Veröffentlichungen aus dem Projekt PEflex Weitere Beiträge aus dem Projekt PEflex in der wt Werkstattstechnik online: – Dynamisches Qualitätsmanagement für die hochflexible Variantenproduktion (Heft 4/2003) – Arbeitsorganisation und Qualifizierung im Varianten Produktionssystem VPS (Heft 5/2003)

Veranstaltungen – Fachforum: Themenfeld Logistik mit Gründung eines Industriearbeitskreises „Materialfluss und Informationssysteme“, 08.05.2003, Sartorius College Göttingen – Projektabschluss: Montage in Deutschland: flexibel, rationell, marktorientiert – Marktplatz der Verbundprojekte Mamos, Moratio und PEflex, 17. und 18.09.2003, BMW – Forschungs- und Ingenieur- zentrum (FIZ), München

Weitere Informationen: Herr Faust, E-Mail: faust@imig-gmbh.de

das Ziel ist ein universelles Druckzentrum in der Produktions-endstufe, das unterschiedliche Kennzeichnungs-, Abtrag- und Beschichtungsverfahren oder deren Kombination wahlfrei er-laubt (Bild 17).

Mögliche Einzelverfahren oder aus den Einzelverfahren frei wählbare Verfahrenskombinationen sind das Beschriften durch Laserabtrag, der Druck von Farbmaterial und die kera-mische Farb-Beschichtung durch Aufschmelzen von Beschich-tungswerkstoffen. Dabei soll das universelle Laser- und Optik-prozessmodul in einer Produktionsanlage zur kontrastreichen, farbigen und dauerhaften Beschriftung von Wasserarmaturen-teilen eingesetzt werden.

Eine mögliche Verfahrenskombination ist das „Laserprin-ten“ und setzt sich aus zwei aufeinander folgenden Einzelpro-zessschritten zusammen. Als erstes erfolgt ein Aufrauen der Deckbeschichtung (hier eine sehr dünne Chromschicht) des Armaturenteiles mit Laserstrahlung. Als Folgeprozess schließt sich das Auftragen des Farbmaterials an. Das Farbmaterial wird in die aufgeraute Laserstruktur mittels Farbdruck einge-bracht. In Bild 19 ist die komplette Struktur der Produktions-anlage dargestellt.

Die Anlage ist komplett aus der prozessmodularen Mon-tageplattform TEAMOS 2 aufgebaut. Dies garantiert höchst-mögliche Flexibilität, da der Aufbau der Anlage und die An-ordnung der einzelnen Bearbeitungsprozessmodule einfach zu ändern oder zu erweitern sind. Darüber hinaus können komplette Prozessmodule getauscht oder neu hinzugefügt werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil bei späteren Pro-duktänderungen, wenn neue Produktvarianten auf dieser An-lage produziert werden oder wenn neue Produktionsverfahren integriert werden müssen.

In einem Handarbeitsplatz werden die unbeschrifteten Ar-maturenteile auf einen Werkstückträger manuell aufgelegt. Je nach Teilegröße und Lage des Beschriftungsfeldes können die Werkstückträger ein oder mehrere Teile gleichzeitig aufneh-men. Die Armaturenteile durchlaufen, über ein Werkstückträ-gersystem transportiert, die benannten Prozesse. Hierbei ist die Genauigkeit, mit der der Farbdruck auf die Laserstruktur aufgebracht werden muss, sowie die Genauigkeitsanforde-rung, die aus dem Laserprozess heraus resultiert, eine kom-plexe Herausforderung an die Anlagentechnik. Die von team-technik konzipierten und vorgesehenen Endstufen-Prozess-module werden nachfolgend kurz dargestellt:

(1) Prozessmodul Laserbeschriftung Mittels einer Abstandssensorik wird die exakte Lage des

Beschriftungsfeldes beziehungsweise der Oberfläche des Armaturen teils gemessen. Mit diesen Werten erfolgt daran an-schließend die Fokuslagenkorrektur des Laserstrahls. Nach der Fokuslagenverstellung wird dann das entsprechende Be-schriftungsbild auf das Armaturenteil aufgebracht.

(2) Prozessmodul Farbmaterial drucken Wie bei der Laserbeschriftung wird auch hier das zum

Werkstück gehörende Bedruckungsprogramm in die Roboter-steuerung geladen. Mittels Bildverarbeitung wird die exakte Lage der bereits über den Laser aufgebrachten Struktur ermit-telt und in der Steuerung ausgewertet. Anschließend werden die vom Laser aufgerauten Stellen mit Hilfe eines Roboters mit Farbmaterial überdruckt.

(3) Prozessmodul zur keramischen Farb-Beschichtung Weitere Reserve-Prozessmodule lassen die Möglichkeit of-

fen, alternative Bedruckungsverfahren durch Aufschmelzen einer Emailschicht einzusetzen. Dieses Verfahren wird zurzeit noch auf die Anforderungen der Armaturenbeschichtung hin untersucht, gegebenenfalls angepasst und wird in naher Zu-kunft zur Verfügung stehen.

Wurden alle Prozess-Schritte durchlaufen, können die be-

schrifteten Armaturenteile am Handarbeitsplatz vom Werk-stückträger manuell entnommen werden oder durch weitere Prozessmodule weiterbearbeitet werden.

Damit ist man in der Lage, kurzfristig den Automatisie-rungsgrad zu verändern und flexibel auf Stückzahlschwankun-gen und neue Varianten zu reagieren, denn die Wettbewerbs-fähigkeit wird heute mit flexiblen Produktionskonzepten ge-sichert.

Literatur

[1] Röhrig, M.: Variantenbeherrschung mit hochflexiblen Produktions-endstufen. VDI-Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 622. Düsseldorf: VDI-Verlag 2002 [2] Reinisch, H.; Weiler, T.; Rudert, M.: Laser/Optik-Prozessmodul. wt Werkstatttechnik online 93 (2003) H. 1/2. Internetadresse: www. werkstattstechnik.de/wt/2003/01