Automatisierte Wandproduktion bei FingerHaus

Roboter maßschneidern Holzbauelemente

Roboter bringen Werkstoffe auf Bauelemente auf, sortieren und befestigen sie. Sie nehmen ihren menschlichen Kolleginnen und Kollegen monotone, körperlich belastende Aufgaben wie das Hantieren mit schweren, sperrigen Bauelementen ab - und das mit höchster Präzision und Wiederholgenauigkeit. Die Automatisierung unliebsamer Arbeitsschritte macht den Arbeitsplatz für die Mitarbeitenden attraktiver. Insbesondere in der Fertighausbranche ermöglichen Roboter, Häuser mit einer großen Varianz schnell, kosteneffizient und exakt zu realisieren.
 In der Anlage zur automatisierten Wandproduktion für Fertighäuser vereinen sich Ergonomie, Prozesssicherheit und Flexibilität. Denn jedes 'Finger-Haus' ist ein Unikat.
In der Anlage zur automatisierten Wandproduktion für Fertighäuser vereinen sich Ergonomie, Prozesssicherheit und Flexibilität. Denn jedes ‚Finger-Haus‘ ist ein Unikat. – Bild: FingerHaus GmbH / Beth Sondermaschinen GmbH

„In der Bauindustrie werden Automatisierungslösungen die klassische Bearbeitungsbrücke zunehmend ergänzen“, sagt Christopher Köster, Vertriebsmitarbeiter bei Paul Köster GmbH.

Gemeinsam konzipieren und realisieren die Unternehmen Beth Sondermaschinen sowie Paul Köster automatisierte Anlagen, die Hauselemente zusammenfügen. Fertighäuser aus Holz, individualisiert bis auf das letzte Fenster – das ist das Erfolgsrezept des Fertighausspezialisten FingerHaus. Der Einsatz hochflexibler Systeme ermöglicht angehenden Hausbesitzern viel Entscheidungsfreiheit hinsichtlich der Platzierung von Fenster- und Türelementen. Geplant werden diese indivduellen Bauelemente auf der Basis von CAD-Modellen.

 Das Klammern der Platten übernimmt der Roboter anhand definierter Klammerbahnen und -winkel.
Das Klammern der Platten übernimmt der Roboter anhand definierter Klammerbahnen und -winkel. – Bild: FingerHaus GmbH / Beth Sondermaschinen GmbH

Steuerung, Vision-System und Roboter im perfekten Zusammenspiel

Diesen hohen Individualisierungsgrad ermöglicht unter anderem eine komplexe, automatisierte Beplankungsanlage, die von Beth Sondermaschinen und Paul Köster gemeinsam realisiert wurde. Darin werden Wände nach Kundenmaß gefertigt. In dieser Anlage sind unterschiedliche Akteure wie Roboter, Kamerasysteme und eine Steuerungssoftware integriert und für einen reibungslosen Prozessfluss perfekt aufeinander abgestimmt. Für Pick-&-Place-Aufgaben kommen bei FingerHaus zwei Beplankungszellen mit einem Industrieroboter ABB IRB 6700 zum Einsatz. Der Roboter lässt sich über eine zentrale Zellensteuerung via Touchpanel steuern.

 Ein hochmodernes Kamerasystem erkennt die Lage der Holzwerkstoff- und Gipsbauplatten und übermittelt diese Daten über eine eigens entwickelte Software an den Roboter.
Ein hochmodernes Kamerasystem erkennt die Lage der Holzwerkstoff- und Gipsbauplatten und übermittelt diese Daten über eine eigens entwickelte Software an den Roboter. – Bild: FingerHaus GmbH / Beth Sondermaschinen GmbH

Den Roboterzellen ist eine teilautomatisierte Riegelwerkstation vorgeschaltet, in der die zu beplankenden Wandteile robotergestützt montiert werden. In der ersten Beplankungszelle positioniert der Roboter die Planken auf das Riegelwerk und klammert diese nach einem Greiferwechsel fest. Anschließend fahren Wand und Roboter zur zweiten Beplankungszelle, wo derselbe Roboter nach einem weiteren Greiferwechsel die Gipskartonbauplatten auf die Holzrahmen der Wände auflegt und ebenfalls befestigt. Danach werden die Wände zur weiteren Bearbeitung wegbefördert.

 Fertighäuser aus Holz, individualisiert bis auf das letzte Fenster - das ist das Erfolgsrezept des Fertighausspezialisten FingerHaus.
Fertighäuser aus Holz, individualisiert bis auf das letzte Fenster – das ist das Erfolgsrezept des Fertighausspezialisten FingerHaus. – Bild: FingerHaus GmbH / Beth Sondermaschinen GmbH

Das „Gehirn“ der komplexen Automatisierungslösung ist eine zentrale Steuerungssoftware mit Datenschnittstellen für die unterschiedlichen Prozessschritte. Diese Software ist unter anderem an das hochmoderne Vision-System, die „Augen“ des Roboters, gekoppelt. Das Vision-System dient dazu, die Position der einzelnen Wandplatten zu erkennen. Aus der eigens von Beth entwickelten Steuerungssoftware erhalten die ABB-Roboter die Information, wie sie die unterschiedlichen Elemente „anzupacken“ haben. Die Auslegung der Roboterzellen erfolgte mithilfe der ABB-Software RobotStudio. Damit konnten anhand eines digitalen Zwillings der Zelle die Bewegungsabläufe im Vorfeld simuliert und die Schnittstellen validiert werden, bevor sie in die Praxis umgesetzt wurden. „Für die Komponentenfertigung in der Fertighausbranche ist diese Applikation das, was man unter einer zukunftsorientierten Automatisierungslösung versteht“, fasst Marc Fischer, Projektbetreuer bei FingerHaus, zusammen.

Präzise Automatisierung für nachhaltigen Hausbau

 Die zentrale Zellensteuerung ermöglicht eine benutzerfreundliche Bedienung der Anlage.
Die zentrale Zellensteuerung ermöglicht eine benutzerfreundliche Bedienung der Anlage. – Bild: FingerHaus GmbH / Beth Sondermaschinen GmbH

Neben der hohen Präzision, Effizienz und Varianz adressiert die Automatisierungslösung ein weiteres wichtiges Ziel von FingerHaus: die Nachhaltigkeit. Dazu zählt ein nachhaltiger Arbeitgeber zu sein: Durch die körperliche Entlastung der Mitarbeitenden erzielt FingerHaus eine bessere Mitarbeiterbindung. Darüber hinaus hilft die Automatisierung dabei, effizienter mit Ressourcen umzugehen und somit Material nachhaltiger einzusetzen. „Zum Zeitpunkt unserer Entscheidung für die Automatisierung hat man in der Branche üblicherweise noch mit Nagelbrücken gearbeitet. Im Prozess wurden die Platten noch händisch aufgelegt“, erinnert sich Marc Fischer, „im Nachgang wurden dann Fenster und Türen ausgeschnitten.“ Aufgrund der großen Menge an Abfallmaterial, die bei dieser Vorgehensweise anfällt, habe man sich bei FingerHaus dagegen entschieden und stattdessen Wert daraufgelegt, die Materialausnutzung zu maximieren. Auch die Problematik des Abfallhandlings – inklusive des damit verbundenen Per-sonal-, Platz- und Energieaufwands – wird somit umgangen. „Im Modell können wir jedes Teil digital so im Schnittplan platzieren, dass wir nahezu keinen Verschnitt bei den Plattenwerkstoffen haben“, so Marc Fischer weiter. Die Zuschnitte werden dann der Beplankungszelle bedarfsgerecht zugeführt. Inzwischen wurde die Beplankungsanlage bei FingerHaus um eine Schnittstelle zum CAD-System erweitert, das den Materialeinsatz für Befestigungsmittel bedarfsgerecht berechnet – für maximale Stabilität und Materialeffizienz.

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