Steckverbindungen für die Elektromobilität in großen Mengen fehlerlos herstellen – dieser Auftrag machte für Preci-Dip im schweizerischen Delémont eine Teilautomatisierung der Produktion nötig. Der Spezialist für Verbindungskomponenten fand die Lösung im kollaborativen Zweiarmroboter YuMi von ABB.

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Preci-Dip ist einer der weltweit wichtigsten Hersteller von präzisionsgedrehten und Federkraftklemmen-Steckverbindungen. Im Jahr 1967 gegründet, beschäftigt das Unternehmen aktuell 360 Mitarbeitende und ist mit eigenen Verkaufsniederlassungen in den USA, in China und Japan aktiv. Rund sechs Millionen Verbindungskomponenten verlassen im Schnitt täglich das Werk. Manche sind Nischenprodukte, andere werden in hoher Stückzahl produziert.

Abnehmer der Kontakte sind in erster Linie Branchen, für die Präzision oberste Priorität hat: die Luft- und Raumfahrt ebenso wie die Fahrzeugindustrie, die Telekommunikation, Informatik oder auch Haushaltsgeräte. Während die Mitbewerber häufig Halbfabrikate zukaufen oder zumindest verarbeitende Maschinen von einem Anlagenbauer beziehen, setzt das Unternehmen darauf, vom Rohstoff bis zum Endprodukt die Fertigung selbst zu leisten, und zwar auf meist selbstkonstruierten Anlagen. »So haben wir die Qualität und Rückverfolgbarkeit unserer Produkte vollständig im Griff«, betont Raymond Kerrison, CEO von Preci-Dip.

Am Standort in Delémont sind über 300 Drehmaschinen im Einsatz. Darüber hinaus stehen hier gut 150 Anlagen, die Isolatoren und Kontaktkörper zusammenfügen. »In den vergangenen drei Jahren haben wir die Zahl unserer Mitarbeitenden um rund 40 Prozent erhöht, um die Aufträge abarbeiten zu können«, so Kerrison. Das stetige Wachstum bei den Aufträgen stellte den Hersteller im vergangenen Jahr vor eine Herausforderung: Es ging eine Anfrage zur Produktion von Kontakten ein, die Teil eines Kontrollelements für einen Umrichter in einem massenhaft gefertigten Elektroauto werden sollen. Diese müssen sich also in einem sehr anspruchsvollen Einsatzgebiet bewähren und beispielsweise Vibrationen aushalten. Gefordert ist absolute Fehlerlosigkeit, einzeln geprüft, bei einem Ausstoß von rund 3.000 Stück täglich.

Auf Biegen und kontrollieren

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»Ein lukratives Projekt, das uns aber an unsere Kapazitätsgrenzen gebracht hätte«, erläutert Kerrison. »Wir mussten uns auch die geeignete Art der Qualitätsprüfung dieses großen Volumens überlegen. Arbeiterinnen und Arbeiter, die das den ganzen Tag leisten, ermüden zwangsläufig, verlieren die Konzentration bei diesem repetitiven Vorgang. Fehler können sich einschleichen.«

Anfangs überlegte sich das Unternehmen auch, auf Subunternehmer im Ausland zurückzugreifen, um den Auftrag im geforderten Umfang stemmen zu können. »Aber eigentlich wollten wir ihn möglichst in der Schweiz umsetzen, um die Qualität aus der Nähe im Griff zu halten«, so Kerrison. Zu dieser Zeit sah der CEO mit seinem Projektteam ein Video, in dem YuMi, der kollaborative Zweiarmroboter von ABB, präsentiert wurde. Er ist für die präzise Bearbeitung von Kleinteilen konstruiert. »Da war uns sofort klar: YuMi ist die Lösung«, erinnert sich der CEO.

Kerrison trat mit ABB Schweiz in Kontakt. Jean-Noël Weller, zuständiger Robotics-Verkaufsingenieur für die Romandie und das Tessin, organisierte daraufhin die Lieferung eines YuMi nach Delémont. Preci-Dip wollte ihn von den eigenen Fachleuten programmieren lassen. Doch aus Kapazitätsgründen wurde das Programmieren schließlich an den ebenfalls ortsansässigen Integrator Humard Automation delegiert, Authorized Value Provider von ABB Robotics.

Der Integrator programmierte YuMi so, dass er als Maschinenoperateur und Qualitätskontrolleur arbeitet: Der Roboter holt sich eines der Kontaktelemente aus einem Tablett mit 30 Fächern, das er aus der Zuführung nimmt. Dann hält er den Kontakt ein erstes Mal vor eine Kamera, immer im genau gleichen Winkel und Abstand. »Damit wird kontrolliert, ob auch alle Pins des Kontaktes eingesetzt sind«, erklärt Kerrison. Ist dies der Fall, legt der Roboter den Kontakt in die Maschine ein, wo die Kontakt-Pins automatisch zum rechten Winkel gebogen werden. YuMi entnimmt den Kontakt erneut und hält ihn in zwei verschiedenen Winkeln vor die Prüfkamera. Auf diese Weise erfolgt die Kontrolle, ob die Pins alle richtig gebogen sind. Fällt dieser visuelle Test erfolgreich aus, legt der Roboter den korrekt geformten Kontakt zum Weiterverarbeiten auf ein weiteres Tablett. Ist der Test negativ, steckt er das Bauteil in die Box für Ausschuss.

»YuMi eignet sich hervorragend für diesen Arbeitsschritt«, lautet das Fazit des CEO. Mit dieser eintönigen Aufgabe wären Mitarbeitende in drei Schichten beschäftigt und würden dabei 3.000 Teile biegen und kontrollieren. Der Roboter schafft diese Zahl in zwei Schichten – mit Präzision, ohne zu ermüden. Zudem sei die Akzeptanz in der Belegschaft hoch. Es gebe ja mehr als genug Arbeit, die weniger monoton ist.

Aufgrund der guten Erfahrungen mit YuMi plant der Hersteller in diesem Jahr einen weiteren der Roboter in seine Produktion zu integrieren. »Mittelfristig sehe ich hier fünf bis zehn dieser Zweiarmroboter an der Arbeit. Mit ihm können wir Aufträge hier in der Schweiz angehen und abarbeiten, die ohne ihn außerhalb unserer Möglichkeiten liegen«, führt Kerrison aus. Die Zuverlässigkeit in der Qualitätsprüfung sei überragend, der Return on Investment schwer zu schlagen. »Dabei haben wir die Eigenschaft des vergleichsweise leichten YuMi noch gar nicht genutzt, dass er einfach an einen anderen Arbeitsplatz versetzt werden und – bei entsprechender Programmierung – dort einen anderen Fertigungsschritt übernehmen kann.«