Duurzame productie werkt het beste als ze sterk geautomatiseerd is
Automatisering van productieprocessen zorgt voor productiviteitswinst en draagt daarnaast ook bij aan minder gebruik van energie en middelen. Dit aspect van automatisering zal nadrukkelijk aan de orde komen op de vakbeurs automatica 2022, die van 21 tot 24 juni plaatsvindt in München.
BMW reduceerde het energieverbruik bij de productie van asbalken door pneumatische grijpers te vervangen door een flexibel elektrisch grijpersysteem op zijn energiezuinige zes-assige Kuka-robots.
Het feit dat duurzaamheidsinspanningen zijn aangekomen in de belangrijke auto-industrie, blijkt uit de inspanningen van fabrikanten om hun fabrieken CO2-neutraal te maken. Mercedes streeft naar volledige CO2-neutraliteit in 2039 en test momenteel een scala aan energiebesparende productietechnologieën in de proeffabriek ‘Factory 56’ in Sindelfingen. Vele andere autofabrikanten streven vergelijkbare ambitieuze doelen na.
Flexibiliteit van robots
De flexibiliteit van robots zorgt voor een echte duw in de richting van duurzaamheid. Een traditionele, sterk geautomatiseerde productielijn met stationaire transportbandtechnologie in het carrosseriebedrijf heeft dezelfde levensduur als het voertuigmodel dat erop wordt geproduceerd. In de slimme fabriek is dat heel anders: hier nemen flexibele robots en AGV’s alle processtappen over, inclusief het transport van het ene station naar het andere. Dit maakt de implementatie van modelwijzigingen door eenvoudige herprogrammering mogelijk. De productie van het opvolgermodel zal dus in een mum van tijd operationeel zijn met dezelfde flexibele en productieve apparatuur die in de fabriek beschikbaar is. Dit is niet alleen een kostenvoordeel, het bespaart ook middelen.
Tweede leven voor robots
Hetzelfde geldt natuurlijk voor de robots zelf. Naast het energieverbruik is hun levensduur bepalend voor hun duurzaamheid. Een voorbeeld van Stäubli: Voor zijn robots vertrouwt de fabrikant op aandrijftechnologie uit eigen ontwikkeling met een bovengemiddelde levensduur. “Onze robots zijn van zo’n hoge kwaliteit dat we oude modellen reviseren en vers geüpdatet naar een tweede leven sturen. En de aandrijvingen presteren met dezelfde dynamiek en precisie als op de eerste dag”, zegt Peter Pühringer van Stäubli Robotics.
Ook Fanuc streeft dit soort duurzaamheid na. De Japanse fabrikant ziet ook de lange levensduur van zijn robots als hun grootste kracht. Er worden zelfs nogal wat robots in het veld gebruikt die hun werk al meer dan 20 jaar doen. Logisch dus dat Fanuc tientallen jaren reserveonderdelen op voorraad wil hebben en levenslange service wil garanderen.
Bij de end-of-line testbanken voor e-drives zorgt een energieterugwinningssysteem van Teamtechnik voor energiebesparende testcycli.
Lichtgewicht ontwerp
Automatisering betekent altijd beweging. Elke beweging verbruikt energie – en hoe minder gewicht wordt verplaatst, hoe minder energie nodig is. Dat betekent: Componenten zoals lineaire assen, robots, grijpers en gereedschappen moeten zo licht mogelijk zijn om maximale duurzaamheid te bereiken. De oplossingen voor gewichtsvermindering waar exposanten uit de verschillende sectoren op vertrouwen, zal een van de spannende onderwerpen zijn op automatica. Vertrouwen ze op metalen lichtgewicht materialen zoals aluminium, magnesium en titanium, of wenden ze zich steeds meer tot vezelversterkte composieten?
Praktijkvoorbeeld BMW
Een praktijkvoorbeeld van ‘automatisering met een duurzaamheidseffect’ staat bij BMW. De autofabrikant installeerde een flexibel elektrisch grijpersysteem op zijn energiezuinige zes-assige Kuka-robots ter vervanging van de pneumatische grijpers die eerder werden gebruikt bij de productie van asbalken in de onderdelenfabriek in Dingolfing. Dit heeft twee voordelen voor de plant. Roland Treitler van BMW legt uit: “Het energieverbruik van de nieuwe grijpers is met meer dan 90 procent verminderd in vergelijking met de pneumatische, omdat we nu zonder perslucht kunnen bij het hanteren van de asbalk.”
Bovendien zijn de grijpersystemen flexibeler: “We hoeven ze niet meer bij elk nieuw model te veranderen. Hierdoor kunnen we ze langer gebruiken, bijvoorbeeld na modelwijzigingen, wat zowel materiaal- als investeringskosten bespaart.” Het nieuwe systeem wordt momenteel gebruikt op meerdere productielijnen voor verschillende series.
Nieuwe markt voor automatisering
Maar de combinatie van automatisering en duurzaamheid heeft nog een ander aspect. Zo ontstaan er nieuwe markten voor automatiseringsspecialisten doordat batterijen of elektromotoren voor e-mobiliteit in grote series worden vervaardigd. Om nog een voorbeeld te geven: automatica exposant Teamtechnik heeft een gestandaardiseerd platform ontwikkeld voor end-of-line testen en kalibreren van complete e-drives, e-axles, elektromotoren en hybride aandrijvingen. Het bedrijf richtte zich tijdens dit proces consequent op het besparen van hulpbronnen en energie. De energie die wordt gebruikt om de geteste componenten aan te drijven, wordt teruggewonnen tijdens de remtest, die deel uitmaakt van de testcyclus.
Energie besparen
Dergelijke testbanken met energierecuperatie zijn er al. Automatica waagt zich echter ook aan een blik in de toekomst van ‘duurzame automatisering’. De ‘digital energy twin’ is een ander spannend gebied van ontwikkeling en onderzoek waar sommige exposanten zoals Bosch Rexroth bij betrokken zijn. Het kan worden gebruikt om het energieverbruik van apparatuur zoals geautomatiseerde assemblage en transportsystemen te bepalen nog voordat hun ontwikkeling is voltooid, en om het verder te optimaliseren – en zo een extra bijdrage te leveren aan duurzame productie door automatisering.
