Roboter helfen beim Flugzeugbau

Automobilhersteller setzen bereits seit Jahren stationäre Roboter zum Bauen ihrer Produkte ein, doch Flugzeuge werden anders konstruiert, was für die Anwendung der Robotik eine Herausforderung bedeutet. Bis heute wurden Flugzeugteile auf eine Weise gefertigt und zusammengesetzt, bei der Arbeiter in Schichten die Montage und Inspektion vornehmen. "Wenn wir die sehr komplizierten technischen Hürden überwinden können, die der großflächigen Einbindung der Robotik in die Produktion entgegenstehen, kann sich das Personal stattdessen mit den wertschöpfenderen Arbeiten beschäftigen", erklärt der Projektkoordinator von VALERI , Jose Saenz.

Die Industrie boomt und Forschung dieser Art wird das bereits beträchtliche Wachstum noch verstärken. Die Zahlen der "AeroSpace and Defence Industries Association of Europe" zeigen, dass 2012 fast 500.000 Menschen in der Luft- und Raumfahrtbranche arbeiteten und einen Umsatz von 128 Mrd. EUR generierten, was einen Anstieg gegenüber 458.000 Menschen und 107 Mrd. EUR im Jahr 2010 bedeutet.

Valeri (Validation of Advanced, Collaborative Robotics for Industrial Applications) wird von der Europäischen Kommission unter dem 7. Rahmenprogramm (in der öffentlich-privaten Partnerschaft " Fabriken der Zukunft ") unterstützt. In diesem Projekt werden sieben Partner aus Spanien, Deutschland und Österreich zusammengebracht, die an einem Laborprototyp arbeiten, der in einer Fabrikumgebung verifiziert werden wird. Das Konsortium plant, bis 2015 Anwendungen zu entwickeln und mobile Roboter zu prüfen, die später in die Produktion von Luftfahrzeugbauteilen integriert werden könnten.

Diese "mobilen Manipulatoren" werden in engen Räumen einsetzbar sein, und das Ziel besteht darin, sie an mehreren Orten ähnliche Aufgaben verrichten zu lassen, obwohl dies noch eine Herausforderung für die Programmierer darstellt. Eines der zentralen zu überwindenden Hindernisse ist die komplexe Programmierung, die durch den Umstand erforderlich wird, dass die Roboter weder stationär arbeiten noch wiederholt identische Arbeitsabläufe durchführen sollen.

Qualitätsarbeit leisten – sicher

Die Ziele des Projekts sind ambitioniert: Die Roboter sollen nicht nur mit hoher Präzision arbeiten, sondern müssen sich gleichzeitig auch um Menschen herum bewegen. Im Herstellungssektor arbeiten die Roboter derzeit getrennt von den Menschen in der Fabrikhalle. "Wir müssen sicherstellen, dass wir über die erforderliche Technologie verfügen, um Zusammenarbeit zu ermöglichen", sagt Saenz. Tastsensoren und Bildgebungsdaten werden ausgeklügelte Programmierung ermöglichen, um einen Roboter sofort anhalten zu lassen, sollte ein Sicherheitsrisiko bestehen.

Der Schwerpunkt liegt eindeutig auf Sicherheit, einerseits zum Schutz der Menschen, die zusammen mit den Robotern arbeiten, allerdings auch, um der geringen Fehlertoleranz der Industrie gerecht zu werden. "Die Ergebnisse müssen der menschlichen Leistung ebenbürtig sein oder sie übertreffen", erklärt Saenz. Um zu gewährleisten, dass die Maschinen die Prozesse mit der notwendigen Qualität durchführen können, werden die Roboter ihre Arbeit mithilfe einer Kamera übermitteln, sodass die Ergebnisse überprüft werden können und sichergestellt werden kann, dass alle Arbeiten gemäß dem erforderlichen Standard ausgeführt werden.

Die möglichen Vorteile liegen auf der Hand: Verletzungen durch wiederholte Belastung und Rückenprobleme, die Fehlzeiten – oder gar Vorruhestand – infolge von Krankheit verursachen, können vermieden werden. Alterndes Personal mit wertvollem Fachwissen kann geschont werden, da körperlich anstrengende Aufgaben an Maschinen abgegeben werden. Die Produktionskosten können konkurrenzfähig gehalten und somit sichergestellt werden, dass die Herstellung nicht auf günstigere Märkte ausgelagert wird. "Kontrukteure und Ingenieure profitieren davon, in unmittelbarer Nähre zur Produktion zu stehen, um das benötigte Feedback zu erhalten und die Innovation voranzutreiben", so Saenz.

Das Konzept befindet sich noch im Versuchsstadium, doch wenn alles gut geht, könnten die Roboter schrittweise integriert werden. "Niemand wird plötzlich seine Stelle verlieren", erklärt Saenz. Im Gegenteil, die Roboter würden den Menschen ermöglichen, länger zu arbeiten, indem sie die körperlich belastenden oder sehr repetitiven Aufgaben übernehmen. "Expertise und Know-how können besser wertgeschätzt werden", fügt er hinzu.

Die Projektmitglieder erhalten Informationen direkt aus den Werken von Airbus und dem österreichischen Unternehmen FSCC (zwei der Partner des Projekts), indem Mitarbeiter darüber befragt werden, welche Aufgaben ihre Roboterkollegen übernehmen sollten. "Wenn Roboter schwierig einzurichten oder zu überwachen sind, werden Menschen es immer bevorzugen, einzugreifen und den Arbeitsschritt schnell selbst zu erledigen", sagt Saenz. "Wir möchten keine teuren Maschinen entwickeln, die am Ende nur in der Ecke stehen und Staub ansammeln. Wir wollen Roboter liefern, die zusammen mit Menschen arbeiten, Aufgaben ausführen, die Menschen nicht verrichten wollen, und ihnen so ermöglichen, selbst die Kopfarbeit zu leisten."

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