Mit dem Levante brachte Maserati seinen ersten SUV auf den Markt.

Mit dem Levante brachte Maserati seinen ersten SUV auf den Markt. Maserati

Als Maserati damit begann mit dem Levante den ersten SUV der Firmengeschichte zu konzipieren, sahen sie sich mit der Herausforderung konfrontiert, sowohl in eine neue Fahrzeugkategorie einzutreten als auch die Premium-Qualität und die eleganten Konturen der Marke zu wahren. Zudem wollte der Turiner Automobilbauer ein skalierbares System, sodass sie mit der ursprünglichen Anlage ein zweites Modell hinzufügen können. Dafür wandte sich Maserati an Comau, einen Entwickler industrieller Automatisierungssysteme für Montageanwendungen in der Automobilindustrie.

Kompetenzen, die Comau in das Projekt einbrachte, waren das Co-Engineering und Produktintegrations-Kompetenz. So unterstützte das italienische Unternehmen das Maserati-Team beim Produktdesign der Großserienfertigung der Aluminiumtüren. Dabei stellten sie in Zusammenarbeit fest, dass eine Chargenfertigung für die vorderen und hinteren Aluminiumtüren effizienter als eine zufällige Mischfertigung ist. Mittels einer Pam-Stamp-Analyse, einem interaktiven CAD/CAM/CAE-System für die Simulation von Blechumformungen, konnte das Team zudem die korrekte Geometrie der Bleche ermitteln, ohne den üblichen Trial-and-Error-Prozess zu durchlaufen. Auch das spart Zeit und Geld und verhindert, dass ein unvorhergesehener Rückfedereffekt auftritt – eine typische Komplikation bei der Falz- und Endbearbeitung von Aluminium.

Bidirektionale Montage für Maserati möglich

Zu den Aufgaben der Gelenkroboter gehören die Teilehandhabung sowie das Versiegeln, Verbinden, Rollfalzen und Punktschweißen der Aluminiumtüren des SUV.

Zu den Aufgaben der Gelenkroboter gehören die Teilehandhabung sowie das Versiegeln, Verbinden, Rollfalzen und Punktschweißen der Aluminiumtüren des SUV. Comau

Für den Montageprozess sind fünf Gelenkroboter zuständig. Zu Ihren Aufgaben gehören die Teilehandhabung sowie das Versiegeln, Verbinden, Rollfalzen und Punktschweißen der Aluminiumtüren des SUV. Um die doppelte Systemskalierbarkeit hinsichtlich jobs per hour (JPH) und eines zweiten Modells zu wahren, konzipierte Comau die Fertigungslinie für eine bidirektionale Flexibilität. Bisher arbeiten die Roboter im Montageprozess in nur einer Richtung. Um ein zweites Modell einzuführen oder die Produktion des Levante zu erweitern, kann das Turiner Unternehmen allerdings einen zweiten Satz Drehtische rechts der fünf Roboter anordnen. Aufgrund dieser bidirektionalen Fertigungsmöglichkeit lässt sich die Produktionskapazität der Linie von 6,6 auf 9,9 JPH steigern und für eine weitere Variante auslegen.

Im ersten Abschnitt der Linie kommen die Aluminiumbleche an und Werker verarbeiten sie von Hand zu Türinnenblechen und bringen sie in das Pufferlager. Von dort aus führen Arbeiter die Bleche anhand einer flexiblen Chargenproduktionsstrategie in den vollautomatisierten Montageprozess ein. Anschließend übernehmen die Roboter das Handhaben und Positionieren der inneren und äußeren Türbleche, das Auftragen des Klebstoffs, das Verbinden der beiden Blechteile und das Nieten. Strategisch platzierte Werkzeugträger und Saugwägen unterstützen die Roboter.

Durch das Entkoppeln der manuellen und automatisierten Montageschritte hatte der Automatisierungsanbieter das System für eine kontinuierliche Produktion konzipiert. Der integrierte Pufferbereich führt dazu, dass es nahezu keine Stillstandzeiten gibt: Stoppen die Arbeiter, setzen die Roboter die Montage mit den vorrätigen Innenblechen fort. Ähnlich verfahren die Mitarbeiter mit der Fertigung der Bleche, die sie als Vorrat für die Roboter zwischenlagern, wenn die automatische Produktionslinie stillsteht.

Rollfalz-System mit Fernwartung

Die Rollfalzlösung erreicht Geschwindigkeiten bis zu 750 mm/s und lässt sich per Fernwartung überwachen.

Die Rollfalzlösung erreicht Geschwindigkeiten bis zu 750 mm/s und lässt sich per Fernwartung überwachen. Comau

Für die Zusammenarbeit der Unternehmen war ausschlaggebend, dass Comau Technologien im Sinne von Industrie 4.0 anbot, die Leistungsfähigkeit und Präzision mit Echtzeitdatenerfassung und Prozessüberwachung kombinieren, beispielsweise das Rollfalz-System RHEvo: Es erreicht Geschwindigkeiten bis zu 750 mm/s, ohne an Präzision zu verlieren. Zudem lässt sich die Einhaltung von Qualitätsparametern aus der Ferne überwachen. Durch die Prozesssteuerung und eine erleichterte Austauschbarkeit der Walzenpakete ermöglicht das System eine gleichbleibende Falzqualität. Zudem stellt es sicher, dass die montierten Teile geometrisch einheitlich sind. Damit verkürzt es die Produkteinführungszeit und verringert die Kosten.

Ausgiebige Testphase von Comau

Die Fertigungslösung kombiniert die manuelle Vorbereitung der Türinnenbleche mit einem vollautomatisierten und robotergestützten Montageprozess, der auf die Handhabung der leichten Aluminiumtüren für den SUV ausgelegt ist.

Die Fertigungslösung kombiniert die manuelle Vorbereitung der Türinnenbleche mit einem vollautomatisierten und robotergestützten Montageprozess, der auf die Handhabung der leichten Aluminiumtüren für den SUV ausgelegt ist. Comau

Schweißroboter für Aluminium mit Werkzeugträger

Schweißroboter für Aluminium mit Werkzeugträger Comau

Comau testete die Verfahrenstechnik, etwa das Versiegeln und Verbinden der inneren und äußeren Bleche sowie die Niet- und Falzwege mittels einer Niettestzelle. Dies geschah in einer frühen Projektphase, genau wie die Einrichtung der Materiallieferkette und die Prozessdefinition.

Während dieser Testphase verifizierten die Ingenieure zudem optimale Prozessparameter, anhand derer sie eine Reihe von Prototypen herstellten. Indem sie die vereinbarten Parameter praktisch anwandten und mit den Versuchsergebnissen verglichen, stellte das Team eine hohe Performance sicher. Diese Co-Engineering-Phase setzten die Ingenieure solange fort, bis die Validierung der Parameter – insbesondere in Bezug auf das Versiegeln, das Falzen und die Verschlüsse – optimale Durchlaufzeiten sowie eine ansprechende Ästhetik ermöglichten.

Beim Konzipieren der Fertigungslösung verbanden die Unternehmen die manuelle Vorbereitung der Türinnenbleche mit einem vollautomatisierten Montageprozess, der auf die Handhabung der leichten Aluminiumtüren ausgelegt ist. Dieses Fertigungssystem nutzt eine Kombination aus Technik, virtueller Simulationsverfahren und praktischer Erfahrung mit der Bearbeitung von Leichtbaumaterialien.