Serie – Die Roboter kommen: Herzstück der Industrie 4.0

Industrieroboter werden zunehmend zum Bindeglied zwischen Mensch und virtueller Welt der Industrie 4.0. Einsatzgebiete und Absatzzahlen steigen rasant.
Im Jahr 2019 werden weltweit 2,6 Millionen Industrieroboter  arbeiten (Foto: © industrieblick – stock.adobe.com.adobe.com)
Im Jahr 2019 werden weltweit 2,6 Millionen Industrieroboter arbeiten (Foto: © industrieblick – stock.adobe.com.adobe.com)

 

 

Deutschland ist Industrieland. Deutschland ist Ingenieursland. Kein Wunder also, dass hier im weltweiten Vergleich besonders viele Industrieroboter im Einsatz sind: Auf 10.000 Industriebeschäftigte kamen im Jahr 2015 immerhin 301 Exemplare – damit sind wir in Europa mit großem Abstand Spitzenreiter und weltweit die Nummer vier. 65 Prozent der Länder mit einem überdurchschnittlichen Anteil an Industrierobotern pro 10.000 Arbeitnehmer stammen aus der EU. „Die Automation ist zentraler Wettbewerbsfaktor für die klassisch produzierenden Konzerne, zunehmend aber auch für kleine und mittlere Firmen rund um den Globus“, sagte Joe Gemma, Präsident des Welt-Roboterverbands IFR, Ende letztes Jahres anlässlich der Veröffentlichung des „Welt-Roboter-Reports 2016“. Heißt: Auch bei KMU wird das Thema Robotik immer wichtiger, um mitzuhalten. Der Kritik, Roboter seien Jobkiller, kann entgegengehalten werden: In solchen Sektoren wie etwa der Automobilbranche, die besonders viele Roboter „beschäftigt“, nahm Studien zufolge auch die Zahl der Beschäftigten zu. Der Grund: Sinkende Produktionskosten führen zu günstigeren Marktpreisen – durch die steigende Nachfrage könnten auch mehr Stellen geschaffen werden. REVIER MANAGER hat sich für Sie auf die Reise begeben und wollte wissen: Was hat sich in den letzten Jahrzehnten hinsichtlich technischer Entwicklungen getan? Was können Industrieroboter mittlerweile alles? Und wie passen sie sich in das Phänomen Industrie 4.0 ein?

Vom automatischen Webstuhl zum autonomen Roboter


Mit Ideen zu einem automatischen Helferlein des Menschen hat man sich schon in der Antike rumgeschlagen, auch Leonardo da Vinci hat viele Skizzen dazu angefertigt. Die ersten programmierbaren Maschinen gebaut hat schließlich der Franzose Jacques de Vaucanson um das Jahr 1740. Zu seinen Werken zählen ein vollautomatischer Webstuhl, der mit einem Lochstreifen arbeitete, und eine automatische Ente, die flattern, schnattern und mithilfe eines künstlichen Darms sogar verdauen konnte. Die ersten autonomen Roboter, die ihren Weg zur Ladestation eigenständig zurückfanden, entstanden erst Mitte des 20. Jahrhunderts: Die dreirädrigen Roboter „Elmer“ und „Elsie“ des Amerikaners Wilhelm Grey Walter waren allerdings noch sehr langsam und bekamen daher auch die Bezeichnung „Schildkröten“ verpasst. In der Industrie Einzug fanden die maschinellen Helfer als Erstes in der Kfz-Fertigung bei General Motors: „Unimate“ war ein rund 1,5 Tonnen schwerer Gelenkarm, der schwere Gussteile aus einer Formpresse entnahm. Erst in den 1970er-Jahren, aber dafür umso einflussreicher entwickelte sich die Robotik in Deutschland. Der Augsburger Maschinenbauer Kuka etwa baute den ersten Industrieroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Achsen – den „Famulus“. In den nächsten Jahrzehnten wurden all diese Errungenschaften in der Automation kontinuierlich ausgebaut: Dank sensorischer Fähigkeiten etwa konnten die künstlichen Helfer unterschiedliche Schrauben erkennen oder bestimmte Exemplare aus einem Sortiment auswählen. Selbstständig laufen und auf Befehle reagieren konnte „Shakey“ bereits 1966 dank Kamera und verschiedener Sensoren.

Universal einsetzbar – zum Pressen, Packen, Palettieren


Heutige Industrieroboter sehen nicht nur sehr unterschiedlich aus, sie können auch sehr unterschiedliche Dinge tun. Klassifiziert werden können sie z.B. durch ihre mechanischen Strukturen. Kartesische Roboter etwa haben drei Gelenke, deren Achsen mit einem kartesischen Koordinatensystem zusammenfallen. Sie können mitunter wunderbar Materialien versiegeln, anpressen oder auch mit Laser schweißen. Sogenannte SCARA-Roboter (Selective Compliance Assembly Robot Arm), die zwei parallele Drehgelenke besitzen, eignen sich besonders gut für Montage- und Fügeaufgaben, wo es um schnelle und wiederholgenaue Bewegungen geht. Gelenkroboter zeichnen sich durch einen Arm mit mindestens drei Drehgelenken aus – ideal, um Paletten zu bestücken, Autos zu lackieren oder etwas zu verpacken. Diese Aufzählung an Typen und Funktionen ließe sich noch fortsetzen und natürlich werden auch Kombinationen aus diesen unterschiedlichen Robotertypen konzipiert. Gemeinsam haben alle Roboter laut ISO-Definition jedenfalls Folgendes: Sie sind automatisch, umprogrammierbar und bewegen sich in mindestens drei Achsen.

Wohin geht die Roboter-Reise?


Der Industrieroboter-Markt wächst unaufhaltsam. Allein 2016 wurden 290.000 neue Einheiten installiert – das sind 14 Prozent mehr als im Vorjahr. Für 2017 bis 2019 rechnet der Welt-Roboterverband mit einem weiteren globalen Zuwachs von durchschnittlich mindestens 13 Prozent im Jahr. In Stückzahlen: 2019 werden rund 2,6 Millionen Industrieroboter rund um den Globus ihre Aufgaben verrichten – heute sind es noch etwa 1,5 Millionen. Die Roboter-Hersteller haben deswegen ihre Produktionskapazitäten erweitert, europäische Hersteller suchen vor allem neue Standorte in den großen Absatzmärkten China und USA. Zunehmend konzentrieren sich die Player dabei auf das Thema Mensch-Maschine-Kollaboration mit vereinfachten Anwendungen und Leichtbau-Robotern. Letztere zeichnen sich durch eine hohe Sensibilität aus und können auch ohne Schutzzäune Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten. Denn die Ansprüche der Kunden an Industrieroboter wachsen: Sie wollen zunehmend mobile, modulare und natürlich energieeffiziente Systeme, mit denen sich die eigene Betriebswelt und die virtuelle Welt verbinden lassen. Der Industrieroboter von morgen ist das Herzstück der Industrie 4.0.
Thomas Corrinth | redaktion@regiomanager.de

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Ausgabe 03/2017