Automatische Absortierung von Blechteilen: Must-have oder Investitionsgrab?
Das typische Investment für eine vollautomatische Absortieranlage liegt zwischen 400.000 und einer Million Euro. Eine Summe, die Betriebe in der Blechverarbeitung zu Recht aufhorchen lässt. Und doch steht die Frage im Raum: Ist die automatische Absortierung angesichts von Fachkräftemangel und wachsendem Wettbewerb eine zwangsläufige Notwendigkeit – oder droht das Großprojekt zum Investitionsgrab zu werden, wenn Voraussetzungen und Erwartungen nicht stimmen?
Die Ausgangssituation ist bei vielen automatisierten Laserschneidzentren die gleiche. Der Blechwechsel an der Laserschneidmaschine ist automatisiert – idealerweise in Kombination mit einem Blechlager –, doch die anschließende Absortierung ist nach wie vor fest in Menschenhand.
Dull, Dirty, Dangerous: Die Realität der manuellen Absortierung
Die manuelle Absortierung ist eine körperlich anspruchsvolle, monotone und schmutzige Tätigkeit mit einem nicht unerheblichen Verletzungsrisiko. Geschnittene Blechteile müssen aus dem Restgitter getrennt, sortiert und gestapelt werden. Nicht selten kommen dabei Schlag- und Trennwerkzeuge zum Einsatz. „Dull, Dirty, Dangerous“ – so werden in der Robotik diese Tätigkeiten beschrieben, die für eine Automatisierung prädestiniert sind.
Auch der Personalbedarf ist erheblich: Je komplexer die Schnittpläne und je größer und schwerer die Blechteile sind, desto mehr Zeit und Muskelkraft müssen aufgewendet werden. In Betrieben mit zwei oder mehr Lasermaschinen bedeutet das häufig, dass ein Bediener für zwei Laser zuständig ist und gleichzeitig ein bis zwei weitere Personen pro Schicht ausschließlich mit Absortierung und Materialbewegung beschäftigt sind.
Zwischenlösungen: Ergonomische und teilautomatisierte Ansätze
Bevor der Schritt zur vollständigen Automatisierung gegangen wird, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die manuelle Absortierung zu erleichtern und effizienter zu gestalten.
Gurtfördersysteme: Eine der beliebtesten Optionen ist der Einsatz eines Gurtfördersystems. Die Laser-Automation legt die geschnittene Blechtafel auf das Förderband und der Bediener taktet die Teile Stück für Stück heran. Die Arbeitshöhe lässt sich anpassen, sodass sich der Bediener nicht weit vorbeugen muss. Besonders bei kleinen Teilen, die über Mikrostege miteinander verbunden sind, macht sich dieser Vorteil deutlich bemerkbar, da für das Trennen ohnehin mehrere Handgriffe nötig sind und es hilft, wenn die Teile nah am Bediener gefördert werden.
Dezentrale Sortierstationen und AGVs: Eine weitere Option ist die räumliche Trennung von Schneidmaschine und Absortierung. Ein ausreichend dimensioniertes Blechlager, in dem neben den Rohblechen auch geschnittene Blechtafeln zwischengelagert werden können, bietet sich als zentrales Verteilzentrum an. Eine separate Station im Blechlager erleichtert den Zugang zum Blech von allen Seiten. Auch das Fahren personalarmer Nachtschichten wird dadurch möglich. So kann die manuelle Absortierung auf die Tagesschicht konzentriert werden und die Produktivzeiten der Laser werden maximal ausgereizt. Dadurch können Laserschneiden und Absortierung nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich entkoppelt werden. Alternativ können Gabelstapler oder sogar AGVs die geschnittenen Bleche flexibel durch die Halle transportieren – der Betreiber ist dann völlig frei in der Wahl des Absortierorts.
Teilautomatisierte Großteilentnahme: Einen eleganten Mittelweg bietet die teilautomatisierte Absortierung, zum Beispiel mit der LaserFLEX-Automation. Mit diesem System, das eigentlich die Be- und Entladung ganzer Bleche am Laser übernimmt, können gezielt schwere und unhandliche Bleche aus dem Schnittplan entnommen werden. Diese können als Restblech wieder eingelagert oder direkt palettiert werden. Der Vorteil: Es ist keine zusätzliche Investition nötig, da die vorhandene Automation mitgenutzt wird und die manuelle Absortierung auf kleinere Teile beschränkt bleibt.
Qualitätssicherung als Argument für manuelle Prozesse
Es wäre jedoch zu kurz gedacht, die manuelle Absortierung ausschließlich als Kostenfaktor zu betrachten. Gerade bei der Verarbeitung hochwertiger Materialien wie Edelstahl ist die manuelle Sichtkontrolle ein echter Mehrwert, da Schnittfläche und Materialoberfläche direkt beurteilt werden können. Wer die Absortierung vollständig automatisieren möchte, muss diesen Qualitätssicherungsaspekt im Gesamtprozess mit einplanen.
Vollautomatische Absortierung: Technologien und Systeme
Mittlerweile bieten fast alle großen Hersteller von Laserschneidmaschinen sowie unabhänige Spezialisten wie Remmert, Starmatik und Isochronic Lösungen für die Teileautomatisierung an. In dieser Anwendung haben sich kartesische Roboter (auch Portalroboter) durchgesetzt. Über Linearachsen verfahren ein bis vier Werkzeugköpfe über das geschnittene Blech und picken mithilfe von Vakuum- oder Magnet-Endeffektoren ein Blechteil nach dem anderen aus dem Schnittplan. Mehrere Köpfe ermöglichen einerseits eine schnellere Absortierung von Kleinteilen und unterstützen andererseits die Aufnahme großer und schwerer Teile durch „Gruppenarbeit“, bei der mehrere Köpfe synchronisiert werden. Systeme mit einem Kopf, wie beispielsweise von Amada oder Remmert, setzen einen einzelnen Kopf mit einer Saugermatrix ein. Astes4 von Mitsubishi oder Isochronic nutzen bis zu 2 x 2 Köpfe, die jeweils einzelne kleine Teile oder synchronisiert größere Teile aufnehmen können.
Die Entnahme kann direkt vom Wechseltisch der Lasermaschine oder von einem separaten Absortierplatz erfolgen – abhängig von den Platzverhältnissen, der Maschinengeschwindigkeit und dem Teilevolumen. Die absortierten Teile werden typischerweise nach Auftrag oder Gleichteilen auf Europaletten abgelegt, die im Anschluss bei Bedarf auch direkt im Blechlager zwischengelagert werden können.
Neben der Hardware spielt spezialisierte Software eine zentrale Rolle: Sie analysiert den Schnittplan, übergibt die Koordinaten an die Robotik und berechnet für jedes Teil die optimale Platzierung des Aufnahmewerkzeugs sowie den besten Ablageplatz. In der Regel muss auch das Nesting an die Anforderungen der automatischen Aufnahme angepasst werden – selbst Konstruktionsvorgaben einzelner Teile können relevant werden. So kann es beispielsweise sinnvoll sein Ecken abzurunden, damit sich die Teile besser aus den Blechtafeln lösen.
Entscheidungskriterien: Was bei der Auswahl zu beachten ist
Die Auswahl eines geeigneten Absortiersystems ist komplex. Die relevanten Kriterien lassen sich in drei Bereiche gliedern:
Technische Kriterien
Das Teilespektrum ist der zentrale Ausgangspunkt. Größe und Gewicht der Teile beeinflussen die Wahl der Robotik, die Anzahl und Ausführung der Köpfe sowie die Art der Werkzeuge. Entscheidend ist auch die verfügbare Fläche für die Saugerplatzierung, da viele Lochschnitte die automatische Aufnahme erheblich erschweren können. Grundsätzlich empfiehlt es sich, Schnittpläne bereits vor der Anschaffung vom Anbieter der Automationslösung auf Machbarkeit analysieren zu lassen.
Gesamtprozessbetrachtung
Die Integration der Absortier-Robotik in den Gesamtprozess erfordert eine sorgfältige Planung. Wie schnell arbeitet die Lasermaschine – und muss die Robotik im gleichen Tempo absortieren, ohne den Plattenwechsel zu verzögern? Sind die Schnittpläne für eine automatische Absortierung geeignet oder müssen sie gegebenenfalls neu geclustert werden? All diese Fragen des Materialflusses müssen im Vorfeld durchdacht werden. Auch die Menge und Position der bereitgestellten Ladungsträger ist für das Gesamt-Setup ausschlaggebend, da der Roboter nur einen begrenzten Aktionsradius für die Ablage der Teile hat.
Kaufmännische Betrachtung
Die Investition für eine vollautomatische Absortierlösung bewegt sich in der Regel zwischen 400.000 und einer Million Euro für Technik und Implementierung, zuzüglich Betriebskosten. Dem gegenüber stehen die eingesparten Personalkosten. Auch die bessere Ausgangssituation für eine höhere Maschinenauslastung durch einen mehrschichtigen Betrieb mit Lights-Out-Schichten ist ein Argument für die Investition.
Dabei gilt jedoch: Vollautomatische Systeme reduzieren den Personalbedarf erheblich, ersetzen ihn aber nicht vollständig. Es wird immer wieder zu Problemen kommen – technologische Herausforderungen, Teile, die auf dem Wechseltisch verkippen oder verkanten –, für die manuelle Eingriffe erforderlich sind. Dies ist ein wichtiger Faktor für die Kalkulation der Wirtschaftlichkeit.
Blick in die Zukunft: dynamischer Markt und neue Technologien
Der Markt für Laserschneidmaschinen und Automatisierungslösungen befindet sich in einer Phase hoher Dynamik. Seit Jahren drängen immer mehr Hersteller von Laserschneidmaschinen mit preiswerten Alternativen auf den Markt – vor allem aus dem asiatischen Raum. Das eröffnet auch kleinen und mittelständischen Unternehmen den Einstieg in die Vorfertigung mit eigenen Lasermaschinen. Internetportale wie Laserhub erweitern sowohl für Anbieter als auch Abnehmer den Markt. Für Auftragsfertiger erhöht sich dadurch der Wettbewerbsdruck: Sie müssen ihr Angebot ausweiten, preislich attraktiv bleiben und mit kurzen Lieferzeiten sowie hoher Qualität punkten.
Gleichzeitig treibt der Wettbewerb die Innovation voran. Hochleistungslaser mit 20, 30 kW und mehr werden immer häufiger eingesetzt und schneiden Bleche in einem Tempo, das nachgelagerte Prozesse zeitlich unter Druck setzt. Die Absortierung direkt vom Wechseltisch könnte zum Engpass werden und das Potenzial der schnellen Laser einschränken. Flexiblere Konzepte mit separatem Absortierplatz sind hier im Vorteil.
Laserschneidmaschinen mit Bevel-Cut-Technologie ermöglichen konstruktiv einige Vorteile, auch im Hinblick auf Reduzierung nachgelagerter Bearbeitungsschritte. Allerdings können Phasenschnitte ein Hindernis für die automatisierte Teilesortierung darstellen.
Hier kommen Zukunftskonzepte einiger Hersteller wie Trumpf oder Eagle zum Tragen, die das maschinelle Entfernen des Restgitters noch vor der Absortierung vorsehen. Eine automatische Absortierung der Blechteile erfolgt dann nicht mehr anhand der Koordinaten des Schnittplans, sondern die Robotik wird durch 3D-Vision gelenkt.
Humanoide Roboter als Zukunftsoption
Besonders spannend ist der Ausblick auf humanoide Roboter. Die technologischen Fortschritte in diesem Bereich sind enorm und humanoide Systeme könnten in diesem Sektor bereits in zwei bis drei Jahren für KMUs eine echte Alternative zu fest installierten Portalrobotern darstellen. Sie ließen sich deutlich flexibler für verschiedene Aufgaben einsetzen und wären vergleichsweise einfach auch in bestehende Produktionsumgebungen zu integrieren. Kombiniert beispielsweise mit der Großteilentnahme durch die Laser-Automation könnten sie eines Tages handhabbare Blechteile absortieren – auch kooperativ mit dem Kollegen Mensch.
Fazit
Die automatische Absortierung von Blechteilen bleibt eine der komplexesten Herausforderungen in der Blechbearbeitung. Es gibt kein Patentrezept, da die Anforderungen je nach Teilespektrum, Maschinenpark und Betriebsstrategie zu unterschiedlich sind. Der sinnvolle Einstieg beginnt oft mit einem durchdachten Materialfluss, ergonomischen Verbesserungen oder teilautomatisierten Lösungen. Wer den Schritt zur Vollautomatisierung wagt, sollte die technischen, prozessualen und kaufmännischen Kriterien sorgfältig abwägen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die Lasermaschine in den meisten Fällen früher ersetzt wird als die umgebende Automation. Anwender sind daher gut beraten, bei der Auswahl ihrer Automatisierungslösung auf Flexibilität zu achten, um auch zukünftige Maschinengenerationen integrieren zu können oder die Freiheit eines Anbieterwechsels zu nutzen.
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