Schlüsselfertig

Technik

Für den Maserati Levante hat der Sportwagenhersteller eine neue Fertigungslinie installiert. Den Auftrag für die automatisierte Montage und Endbearbeitung der Aluminiumtüren hat Comau erhalten.

17. Oktober 2017
Die Fertigungslinie von Comau besteht aus fünf Gelenkrobotern, die den automatisierten Montageprozess übernehmen. Bild: Comau
Bild 1: Schlüsselfertig (Die Fertigungslinie von Comau besteht aus fünf Gelenkrobotern, die den automatisierten Montageprozess übernehmen. Bild: Comau)

Als Maserati damit begann, den ersten SUV der Marke zu konzipieren, war die Herausforderung, sowohl in eine neue Fahrzeugkategorie einzutreten, als auch die Premiumqualität und elegante Konturen zu wahren, für die das Turiner Unternehmen bekannt ist.

Maserati musste zum einen eine neue Fertigungslinie für den Karosserierahmen bauen und zum anderen moderne Füge- und Endbearbeitungsverfahren für den Mix aus Leichtbaumaterialien für den Levante einsetzen. Für diese Aufgabe wandte sich Maserati an Comau, ein Hersteller industrieller Automatisierungssysteme für die Montage in der Automobilindustrie.

Comau wurde damit beauftragt, ein automatisiertes Fertigungsverfahren für die Montage und Endbearbeitung der vorderen und hinteren Aluminiumtüren von Maseratis erstem SUV zu entwickeln. Zudem wollte Maserati ein skalierbares System, sodass man unter Nutzung der ursprünglichen Investition ein zweites Modell hinzufügen konnte. Schließlich musste die Lösung die gewohnte Qualität garantieren.

Comaus Erfahrungen mit interna-tionalen Erstausrüstern und seine Kompetenz hinsichtlich Leichtbaumaterialien hat sich als optimale Ergänzung für den italienischen Luxusautomobilhersteller erwiesen.

Skalierbare Lösung

Comau entwickelte eine kompakte, aber dennoch skalierbare Lösung, die Aufbausysteme mit Industrie-4.0-Echtzeitüberwachung und einer geringen Anfangsinvestition sicherstellte. Zusammen mit dem Maserati-Team konnte Comau Unterstützung beim Produktdesign leisten, was die Großserienfertigung der Aluminiumtüren betraf. Mit der Feststellung, dass eine Chargenfertigungsstrategie für die vorderen und hinteren Aluminiumtüren effizienter als eine zufällige Mischfertigung wäre, konnte Comau außerdem dazu beitragen, die Effizienz der neuen Montagelinie zu steigern und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.

Mithilfe von Virtual-Engineering-Szenarios, wie einer ›PAM-Stamp‹-Simulation, konnte das Team die korrekte Geometrie der Bleche ermitteln, ohne den herkömmlichen Trial-and-Error-Prozess zu durchlaufen. Das spart Zeit und Geld. Außerdem wird garantiert, dass kein unvorhergesehener Rückfedereffekt auftritt, was zu Problemen bei der Bearbeitung von Aluminium in den Falz- und Endbearbeitungsschritten führen könnte.

Die Lösung basiert auf Gelenkarmrobotern und Softwareanwendungen, die komplexe Karosseriebauabläufe präzise automatisieren können. Dieses Niveau an Fertigungskompetenz ist extrem wichtig für Maserati. Für das Ergebnis war daher ausschlaggebend, das Comau Technologien wie das Rollfalzsystem anbieten konnte, die Leistungsfähigkeit und Präzision mit einer Echtzeitdatenerfassung und Prozessüberwachung kombinieren.

Die Industrie-4.0-konforme ›Rhevo‹-Rollfalzlösung erreicht Geschwindigkeiten bis 750 Millimeter pro Sekunde, ohne dass dies zulasten der Präzision geht. Gleichzeitig bietet sie Maserati die Möglichkeit, aus der Ferne die Einhaltung von Qualitätsparametern sicherzustellen. Dank hoher Zuverlässigkeit und optimierter Austauschbarkeit der Walzenpakete gewährleistet Rhevo eine einheitliche Falzqualität.

Automatisierte Montage

Das vollständige System besteht aus fünf Gelenkrobotern, die in einem automatisierten Montageprozess eingesetzt werden. Der Prozess umfasst die Teilehandhabung sowie das Versiegeln, Verbinden, Rollfalzen und Punktschweißen der vorderen und hinteren Aluminiumtüren des Levante.

Um die doppelte Systemskalierbarkeit hinsichtlich Jobs per hour (JPH) und die Einführung eines zweiten Modells zu gewährleisten, wurde die Fertigungslinie bidirektional konzipiert. Die Roboter arbeiten während der Montage in einer Richtung. Um ein zweites Modell einzuführen und die Produktion des Levante zu erweitern, kann Maserati einen zweiten Satz Drehtische rechts von den fünf Robotern anordnen. Dadurch kann die Produktionskapazität der Linie von 6,6 auf 9,9 JPH erhöht und die Linie für zwei verschiedene Fahrzeuge ausgelegt werden.

Noch wichtiger ist, dass durch Entkopplung der manuellen und automatisierten Montageschritte eine kontinuierliche Produktion sichergestellt wird. Wie jeder Maserati wird der Levante von Fachpersonal montiert, das parallel zu den automatisierten Produktionsabläufen arbeitet. Da die Fertigungslinie von Comau einen integrierten Pufferbereich umfasst, gibt es praktisch keine Stillstandzeiten.

Wenn die Arbeiter stoppen, setzen die Roboter die Montage mit den vorrätigen Innenblechen fort. Ähnlich fahren die Mitarbeiter mit der Fertigung der Bleche fort, die als Vorrat für die Roboter zwischengelagert werden, wenn die automatische Fertigungslinie angehalten werden muss. Bei einer Chargengröße wie der von Maserati kann diese Symbiose einen großen Unterschied hinsichtlich der Produktionseffizienz ausmachen.

Flexible Strategie

Im ersten Abschnitt der Linie kommen die Aluminiumbleche an und werden von Hand zu den Türinnenblechen verarbeitet. Nach ihrer Endbearbeitung kommen diese Bleche in das Pufferlager, wo sie mithilfe einer flexiblen Produktionsstrategie manuell in den vollautomatisierten Montageprozess eingeführt werden. Die Roboter werden von den Drehtischen versorgt und arbeiten in nur eine Richtung, um die programmierten Tätigkeiten entsprechend der vorgegebenen Abläufe auszuführen. Zu solchen Tätigkeiten gehören zum Beispiel das Handhaben und Positionieren der inneren und äußeren Türbleche, das Auftragen des Klebstoffs, das Verbinden der beiden Blechteile sowie das Nieten.

Umfassend getestet

Um sicherzustellen, dass Maseratis Anforderungen erfüllt werden, hat Comau die verschiedenen Verfahren umfassend getestet. Dazu gehörten das Versiegeln und Verbinden der inneren und äußeren Bleche sowie die Niet- und Falzwege. Zum Testen und Validieren des Nietvorgangs haben die Ingenieure von Comau den Kontakt zwischen dem Nietenlieferanten und Maserati hergestellt, um herauszufinden, wie sich Konstruktionsanforderungen und Prozess-erfordernisse am besten koppeln ließen. Genau wie die Einrichtung der Materiallieferkette fand sowohl die Prozessdefinition als auch die anschließende Qualitätskontrolle in einer frühen Phase statt.

Während dieser Testphase beurteilten und verifizierten die Comau-Ingenieure optimale Prozessparameter, die dann implementiert wurden, um Prototypen herzustellen. Mit dieser High-Level-Analyse konnte das Team die Leistungsfähigkeit der Turn-Key-Anlage sicherstellen, indem die vereinbarten Parameter praktisch angewendet und mit den Versuchsergebnissen verglichen wurden. Die Co-Engineering-Phase wurde solange fortgesetzt, bis die Validierung der Parameter – insbesondere in Bezug auf das Versiegeln, das Falzen und die Verschlüsse – optimale Durchlaufzeiten und eine ästhetische Perfektion garantieren konnte. Die ersten Türen, die die Linie verließen, haben tatsächlich den hohen Erwartungen von Maserati entsprochen.

Beim Entwickeln der schlüsselfertigen Fertigungslinie verbanden Comau und Maserati die manuelle Vorbereitung der Türinnenbleche mit einem vollautomatisierten Montageprozess, der optimal auf die Handhabung der leichten Aluminiumtüren ausgelegt war.

Erfolgreiche Umsetzung

Dieses moderne Fertigungssystem nutzt innovative Technik, virtuelle Simulationsverfahren und praktische Erfahrung in der Bearbeitung von Leichtbaumaterialien. Laut Maserati belegt das System auch Comaus auf kollaborative Planung ausgerichteten Ansatz. Das Ergebnis beweist es: ein erfolgreicher Projektstart, innerhalb des festgelegten Zeitrahmens, bei gleichzeitiger Gewährleistung der Zykluszeiten und der Premiumqualität, für die der Automobilhersteller bekannt ist.

Erschienen in Ausgabe: 06/2017