Knapp dreieinhalb Einfamilienhäuser produziert der Fertighausexperte FingerHaus pro Tag. Sie bestehen aus komplett vorkonfektionierten Wandelementen, die auf der Baustelle zusammengesetzt werden. Wenn die Elemente die Fabrik verlassen, sind Fenster, Türen, Kabel, Rohre und Anschlüsse bereits integriert. Basis der Wandbauteile sind Holzrahmenkonstruktionen, die mit Gipskarton-, Fermacell- oder Spanplatten verkleidet werden. Der Zuschnitt der Plattenmaterialien in die verschiedenen Teile für die Wandverkleidung ist ein entscheidender Schritt in der Fertigung bei FingerHaus. Um ihn effizienter zu gestalten und gleichzeitig den Mitarbeitern ihre Tätigkeit zu erleichtern, investierte FingerHaus 2018 in eine umfassende Modernisierung der Wandelementefertigung. Konzipiert und realisiert wurde die hochmoderne, vollautomatisierte Anlage für Lagerung, Zuschnitt, Kommissionierung und Sortierung der Plattenmaterialien von der IMA Schelling Group.
Dabei galt es eine Reihe von Herausforderungen zu meistern. So bestand eine Anforderung darin, beim Zuschnitt nicht nur rechtwinklige Schnitte, sondern auch Schrägschnitte und Ausschnitte für Anschlüsse durchführen zu können. Zudem sollte der Verschnitt optimiert werden. „Die komplexeste Aufgabe war allerdings, die zugeschnittenen Plattenbauteile unterschiedlichster Größe und Formgebung in der Reihenfolge der Weiterverarbeitung möglichst dicht zu stapeln“, erklärt Dirk Niebur aus dem Projektmanagement bei IMA Schelling. Er und seine Kollegen lösten diese Vorgaben durch ein Rohplattenlager mit Schnelleinlagerungsstrecke und zusätzlichen Ein- und Auslagerplätzen, einem Performance.cut für den Plattenzuschnitt mit nachfolgender automatischer Etikettierung und die robotergestützte Sortierzelle Robot.sort v für die Einlagerung der Teile nach dem Zuschnitt und ihre Stapelung in der Verarbeitungsreihenfolge. Mit der Anlagensteuerung IPC.NET mit Lagerverwaltung lieferte IMA Schelling auch die Fertigungsleitsteuerung des Prozesses.
Innovativer Zuschnitt
Die Möglichkeit, auf dem Performance.cut alle zur Erstellung der Konturteile geforderten Schnitte auszuführen – ohne Opferplatte, in einer einzigen Fräsoperation – ist eine der zahlreichen Innovationen des FingerHaus-Projekts. Für die Innenbearbeitung – beispielsweise das Fräsen von Ausschnitten für Steckdosen oder Wandanschlüsse – laufen die beiden Frässpindeln im Tandembetrieb. „Die Komplexität der verschiedenen Schnitte und speziell die Innenbearbeitung mithilfe von Algorithmen zu erfassen, war eine der großen Herausforderungen des Projekts“, sagt Dirk Niebur.
Der Staub, der typischerweise beim Fräsen entsteht, wird übrigens über die Hochleistungsabsaugung des Performance.cut perfekt abgeführt. Reste werden automatisch ausgeschleust und Abfälle konsequent nach Gipskarton, Fermacell und Spanplatte getrennt.
Highlight Robotersortierzelle
Die wohl wichtigste Neuerung, die gleichzeitig die FingerHaus-Mitarbeiter von einer zeitraubenden und mühsamen Tätigkeit befreit, ist die robotergestützte Sortierzelle Robot.sort v. Das Bindeglied zwischen Zuschnitt und Kommissionierung besteht aus einem Konsolroboter, Typ IRB 6650S von ABB, und einem Regalsystem als Puffer zwischen Zuschnitt und Weiterverarbeitung. Der Roboter, der über einen besonders großen Arbeitsbereich und eine hohe Traglast verfügt, nimmt die zugeschnittenen, etikettierten Bauteile auf und lagert sie zunächst chaotisch in die Regale ein. Anschließend stapelt er große Lose der Wandplatten in der Reihenfolge der Weiterverarbeitung auf Paletten. Um die Zuschnitte sicher transportieren zu können, stattete IMA Schelling den Roboter mit einem speziellen Vakuumscherengreifer aus. Er nimmt die unterschiedlichen Plattenmaterialien und selbst große Platten mit Abmessungen bis 3300x1300mm zuverlässig auf. Ein integriertes vollautomatisches Reinigungssystem gewährleistet dabei dauerhaft die Funktionsfähigkeit der Vakuumlastaufnahme.
Um die vorkommissionierten Stapel aus den unterschiedlichen Wandelemente zu stabilisieren, setzt das System Füllteile ein. Diese werden von der Zuschnittanlage automatisch generiert und vom Roboter an den entscheidenden Stellen im Plattenstapel platziert. Die Leistung der Anlage aus Zuschnitt und Kommissionierung, die FingerHaus dreischichtig betreibt, beträgt rund 600 Teile pro Schicht. Die Weiterverarbeitung der Wandelemente erfolgt dann im Zweischichtbetrieb.
Flexible Prozessleitsteuerung
Die Steuerung des Roboters erfolgt über die Anlagensteuerung IPC.NET mit Lagerverwaltung und speziell zu diesem Zweck entwickelten Algorithmen. Die Spezialisten von IMA Schelling programmierten dazu eine intelligente Schnittstelle IPC.NET zum Roboter, bei der fünf verschiedene Programmierebenen ineinandergreifen. Die universelle und offene Schnittstelle erlaubt eine dynamische Datenübertragung. Dies ermöglicht unendlich viele Stapelungslösungen und die flexible Auftragsbearbeitung – auch in der Zukunft. FingerHaus kann die Anlage über das Produktionsleitsystem ohne großen Programmieraufwand schnell und einfach an neue Materialien oder Bauteildesigns anpassen. Fast alle Bedienfunktionen können auch im Störfall aus der Leitebene heraus geregelt werden. Dabei hat der Bediener nur eine Oberfläche für alle zu steuernden Elemente. „Die Kollegen empfinden das Robotersystem als große Unterstützung und arbeiten gerne damit. Sie wurden durch IMA Schelling in allen grundlegenden und für uns relevanten Funktionen geschult, so dass sie gut mit den Bedienfunktionen zurechtkommen“, sagt Marc Fischer, Projektbetreuer bei FingerHaus.
Fazit
Durch die Automatisierung von Lagerung, Zuschnitt und Kommissionierung der Plattenmaterialien für die Wandfertigung konnte FingerHaus nicht nur die Wirtschaftlichkeit der Anlage deutlich steigern. Auch Prozess-, Produkt- und Arbeitsplatzqualität verbesserten sich wesentlich. Marc Fischer lobte die „hervorragende und stets professionelle Zusammenarbeit“: „Das IMA Schelling Team kann stolz auf die geleistete Arbeit sein und ganz sicher behaupten, ein absolut innovatives Projekt in der Fertighaus Branche auf die Beine gestellt zu haben. Die Anlage arbeitet insgesamt sehr gut und auch die angestrebten Leistungsziele werden erreicht.“
