H2SkaProMo – Entwicklung von Montagesystemen für Brennstoffzellen

Zielbild H2SkaProMo

Neben dieser Problematik sind zudem zukünftige Weiterentwicklungen des Produkts zu erwarten, welche nicht nur die Geometrie von Einzelkomponenten und das Gesamtsystem betreffen, sondern auch die verwendeten Materialien und die gesamte Systemarchitektur beeinflussen. Dies erschwert eine einfache Rekonfiguration und damit eine Verwendung der Montagesysteme in folgenden Produktgenerationen. Notwendig ist demnach die Entwicklung von Montagesystemen, die nicht nur der geforderten Skalierbarkeit gerecht werden, sondern auch die Themen Wandlungsfähigkeit und Rekonfigurierbarkeit adressieren.

Vor allem im Hinblick auf den demografischen Wandel und den Transfer von Arbeitskräften mit jahrzehntelanger Expertise aus der konventionellen Antriebsindustrie ergibt sich hier eine hohe Relevanz. Gleichzeitig muss trotz unterschiedlicher Kompetenzlevel der hohen geforderten Produktqualität Rechnung getragen werden. Möglich wird dies über die gezielte Nutzung des digitalen Zwillings für prädiktive Qualitätsprüfungen.

Transglobal

Ziele des Projekts
Die übergeordnete Zielsetzung von H2SkaProMo besteht darin, mittels skalierbarer, stufenweise automatisierbarer und wandlungsfähiger Montagestationen die Produktion von Brennstoffzellen-Stacks wirtschaftlich und konkurrenzfähig abzubilden. Dazu werden drei Ausbaustufen einer wandlungsfähigen cyber-physischen Montagelinie entwickelt, welche die Prozesse Vereinzeln, Stapeln, Komprimieren, Verpressen, Finalisieren und Nacharbeit abdecken. Diese Technologiedemonstratoren werden am ZeMA in Saarbrücken und die Prozesse der Dichtheits- und Lastprüfung am Umwelt-Campus in Birkenfeld ausgestellt.

Der Fokus des Projektes liegt auf der einfachen Skalierbarkeit, welche durch einen modularen Aufbau des Montagesystems und standardisierte Schnittstellen ermöglicht wird. Zur Adressierung der Montage von Produkten mit hoher Varianz wird eine manuelle Ausbaustufe entwickelt. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität, was den Anforderungen einer Vorserienproduktion gerecht wird. Zudem werden in dieser Ausbaustufe Systeme zur kognitiven Entlastung der Mitarbeiter, wie beispielsweise eine optische Werkerführung und Motion-Tracking-Systeme, eingesetzt, so dass eine Entlastung des Mitarbeiters in der variantenreichen Montage ermöglicht wird. Die Komponentenqualität sowie der aktuelle Verbauzustand werden mittels KI-gestützter Prüfalgorithmen kontinuierlich erfasst, so dass eine Rückmeldung über fehlerhafte Komponenten rechtzeitig erfolgen kann.

Automechanika

Mit teilautomatisierten Montageprozessen wird die steigende und auch volatile Nachfrage bedient. Es wird eine wirtschaftliche und dennoch flexible Kleinserienproduktion ermöglicht. Vereinzeln, Stapeln und die Demontage sind Beispiele für kritische Prozesse, die hier optimal durch eine Mensch-Roboter-Kollaboration zu ergänzen sind. Überwachungssysteme in Kombination mit einer intelligenten Steuerung sollen dabei potenzielle Berührungen zwischen Mensch und Roboter frühzeitig erkennen und eine Bahn- oder Geschwindigkeitsänderung zum Schutz des Mitarbeiters auslösen. Bionische Handling-Technologien runden den Einsatz der Greifhilfen ab und reduzieren den Einsatz des energieintensiven Mediums Druckluft.[…]

… gekürzte Online-Version
Den kompletten Fachbericht finden Sie in der aktuellen Ausgabe des HZwei-Magazins.

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Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Rainer Müller, Lennard Margies, M.Sc. & Fabian Klaus, M.Sc. – alle vom ZeMA – Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gemeinnützige GmbH, Saarbrücken

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