Mercedes testet Raumfahrt-Roboter in Fertigung

Esslingen. Im Mercedes-Werk Untertürkheim montiert seit März 2009 ein ursprünglich für die Raumfahrt entwickelter Roboter Hinterachsgetriebe für die C-, E und S-Klasse. Der Pilotversuch ist der weltweit erste Einsatz eines so genannten Leichtbauroboters in einer Serienfertigung. "Bisher haben wir auf diese Weise über 15.000 Hinterachsgetriebe in ganz normale Kundenfahrzeuge montiert,“ sagt Günther Kasper, der die Pkw-Achsenproduktion im Werk Untertürkheim leitet. Trotz der noch deutlich höheren Kosten für den neuen Roboter, zeigte er sich überzeugt, dass sich mit der neuen Fertigungstechnologie etliche Montagearbeiten viel flexibler und effizienter als heute gestalten lassen: "Wir können daraus einen positiven Business Case machen.“ Auch mit Blick auf die Sicherung des teuren Produktionsstandorts Deutschland ist seiner Ansicht nach der Einsatz von High-Tech absolut notwendig.

In der Automatisierung gibt es derzeit zwei große Trends: Während an Hochkosten-Standorten zunehmend in innovative und teure Technologie investiert wird, um zunehmend die menschliche Arbeitskraft zu ersetzen, fahren die Unternehmen in günstigen Schwellenländern die umgekehrte Strategie. Dort wird in großem Umfang auf Automatisierung verzichtet und stattdessen auf Handarbeit gesetzt. Sogar einfachste Transportaufgaben werden etwa in Mexiko, China und Indien von Arbeitern erledigt. Neben dem geringeren Invest erhalten sich die Autohersteller damit eine größere Flexibilität in der Fertigung. Mit dem Einsatz der neuen Roboter könnte dies nun auch in Hochlohnländern erreicht werden. Die Hinterachsgetriebe werden im Werkteil Mettingen bei Esslingen auf fünf Linien montiert. Während auf einer Linie der neue Roboter eingesetzt wird, erledigen dies an den anderen vier Bändern Mitarbeiter. Laut Mercedes handelt es sich dabei um eine anspruchsvolle Aufgabe, die Präzision, Fingerspitzengefühl und Kraft erfordert.

Der Roboter basiert auf den im Weltraum genutzten Roboterarm Rovkiss, der schon seit 2005 auf der Internationalen Raumstation ISS arbeitet und vom Boden aus gesteuert wird. Entwickelt wurde er von Professor Gerd Hirzinger, Leiter des Instituts für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). In Zusammenarbeit mit dem Augsburger Roboter-und Automatisierungspezialisten Kuka wird der Leichtbauroboter – er wiegt nur 14 Kilogramm und verbraucht die Energie eines Toasters - nun fit für den Einsatz in der Industrie gemacht. Laut Kuka gibt es derzeit weltweit keinen anderen Hersteller, der über diese Technologie verfügt. Das Besondere des Roboters ist, dass Größe, Kraft und Bewegungsmöglichkeiten des Armes denen eines Menschen sehr ähnlich sind. Vereinfacht gesagt, montiert der Roboter das Hinterachsgetriebe mit Fingerspitzengefühl: Er interagiert mit seiner Umgebung, erspürt Widerstände, reagiert mit kleinsten Bewegungen darauf und kann ähnlich wie ein Mensch intuitiv seine Aufgabe erledigen. Im Gegensatz dazu führen herkömmliche Roboter lediglich die zuvor programmierte Bewegung aus und wissen bei Hindernissen nicht weiter.

"Die neuartigen Leichtbauroboter sind für uns eine Antwort auf die steigenden Anforderungen in der Produktion hinsichtlich Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und Produktivität,“ sagt Michael Zürn, der bei Daimler als Leiter der Produktions- und Werkstofftechnik die Aufgabe hat, innovative Fertigungsverfahren zu entwickeln, testen und serienreif zu machen. Vor allem die zunehmenden Modellvarianten, die steigende Komplexität der Fahrzeuge selbst und die immer schwerer zu prognostizierende Nachfrageentwicklung machen seiner Ansicht nach völlig neue Montagekonzepte notwendig. Ein Beispiel ist das so genannte "Roboter Farming“. Dabei können je nach Auftragslage die Roboter aufgrund ihrer Maße und ihrer flexiblen Einsatzmöglichkeiten kurzfristig in verschiedensten Bereichen installiert und betrieben werden. Das Anlernen des Cyberkollegen erfolgt über den Montagemitarbeiter vor Ort. Er studiert den gewünschten Bewegungsablauf durch das einmalige Führen des Roboterarms. Weil der Roboter den Bewegungsablauf automatisch stoppt, wenn sich ein Mensch im Aktionsradius befindet, kann er ohne Schutzzäune direkt neben dem Mitarbeiter eingesetzt werden und mit ihm Hand in Hand arbeiten.

Der neue Leichtbauroboter, den Kuka bislang 100 Mal gebaut und an industrielle Partner zur Erprobung gegeben hat, ist nicht billig. "Die Forschung und Entwicklung ist um den Faktor drei teurer gegenüber einem herkömmlichen Industrieroboter,“ räumt Manfred Gundel, Chef der Kuka Roboter GmbH, ein. Aufgrund seiner Vorteile sieht er in diesem Roboter jedoch die Technologie der kommenden zehn Jahre für sein Unternehmen. Auch Mercedes-Manager Kasper ist überzeugt, dass der Leichtbauroboter bei Mercedes auch unter wirtschaftlichen Aspekten eine Zukunft hat: "Es sind noch weitere Projekte vorstellbar.“