Hoekman al eind op weg met offline programmeren lasrobot

Bij Hoekman Roestvaststaal in Nieuwleusen hebben ze lang geaarzeld of ze überhaupt wel verder zouden gaan met robotlassen. Maar inmiddels is directeur Gert Hoekman met zijn medewerkers serieus aan het kijken naar een nieuwe lasrobot. Omdat hij na anderhalf jaar onderzoeken en ontwikkelen de overtuiging heeft dat het mogelijk is het lasrobotproces te automatiseren. “We hebben nog zeker een paar jaar nodig om het offline programmeren van de lasrobot probleemloos in de praktijk te brengen, maar de mogelijkheden zijn er.”

Hoekman bewerkt voornamelijk RVS en aluminium. De plaatwerkspecialist kent twee soorten orderstromen: de reguliere, waarbij klanten vanaf de engineering tot en met het assembleren van de producten volledig (kunnen) worden ontzorgd, en die van het lasersnij- en kantwerk dat via het webportaal binnenkomt. “Die tweede orderstroom gaat hoog geautomatiseerd door onze productie, waarbij we onze lasersnijmachines en kantbanken offline programmeren”, zegt Gert Hoekman. De volgende stap is om hier het lassen aan toe te voegen. Hoekman wil ook de lasrobot offline programmeren; deze rechtstreeks aansturen vanuit het CAD model, zoals dat ook bij de lasersnijmachines en de kantbanken gaat.

Tijdrovende stappen automatiseren
Maar met kleine series en enkelstuks is dat geen sinecure. Hoekman is daarom deelnemer in het project Smart Welding Factory. Hierin bundelen een aantal ondernemingen, onderzoeks- en onderwijsinstellingen hun krachten om samen een procedé te ontwikkelen dat het robotlassen van kleine series en enkelstuks efficiënter en kwalitatief beter maakt. Dit gebeurt door tijdrovende stappen te automatiseren en delen van processen samen te voegen. Hiermee wordt de kans op fouten verlaagd en de tijd waarin nieuwe producten op de markt kunnen worden gebracht verkort.

Werkvoorbereiding en calculatie
Alle deelnemende bedrijven maken hun eigen puzzelstukje en samen leggen ze de hele puzzel. “Het puzzelstukje dat wij inbrengen zit aan de voorkant van het traject”, aldus Hoekman. “Wij willen het stuk werkvoorbereiding en de calculatie in hoge mate automatiseren.” Hij heeft zich daarbij verschillende doelen gesteld: merkonafhankelijk kunnen werken, een werkend concept ontwikkelen en borging van alle data in het CAD model. “Verspreid over het hele proces zitten namelijk overal stukjes die je nodig hebt om perfect te kunnen lassen”, licht Hoekman toe. “Die moet je allemaal ergens borgen.” Uiteindelijk is dan het doel om het lassen even vergaand te automatiseren als het lasersnijden en CNC kanten.

Digital Twin
Bij de officiële opening van het fieldlab Smart Welding Factory op het ROC van Twente in Hengelo vertelde Hoekman onlangs welke stappen zijn bedrijf tot nu toe heeft gezet en wat er technisch is bereikt. Na een studie offline programmeren is Hoekman RVS nu daadwerkelijk aan de slag met het offline programmeren. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een zogeheten Digital Twin: een computermodel dat een digitale kopie is van de lasrobot. Dit is nodig om offline te programmeren, voortijdig fouten voorkomen en te kijken of iets überhaupt wel kan worden gelast. “Dit is eigenlijk gewoon het programmeren bij de robot weghalen en achter de computer gaan zitten”, aldus Hoekman. Het 3D-model van de klant wordt ingeladen in het 3D CAD programma HiCAD. Hierin worden de lassen gedefinieerd en de lasparameters toegevoegd. “Dat is nu nog heel arbeidsintensief, maar dit gaat in toekomst zeker worden geautomatiseerd.” Al deze data moeten geautomatiseerd naar de Delfoi programmeersoftware van de lasrobot worden gestuurd. Hoekman heeft hiervoor gezocht naar een universele methode. “We zijn immers afhankelijk van de tekeningen die we uit de markt krijgen en dat zijn nog hoofdzakelijk STP-files. We hebben bedacht om naast de STP een XML-model mee te sturen naar de CAM-software van de robot.” De lasgegevens uit het CAD model worden dus geëxporteerd naar een XML-bestand. Dit wordt dan ingelezen in de offline programmeersoftware voor de lasrobot, om een simulatie van het programma en het lasproces te maken. Wanneer er nog botsingen zijn met het werkstuk, is er de mogelijkheid om dit op te lossen; is het programma goed, dan kan dit worden ingeladen voor de robot.

Het definiëren van de lassen in het 3D CAD model.

Theorie vertaalt zich naar praktijk
Tijdens zijn presentatie liet Gert Hoekman zien dat dit inmiddels ook echt is gebeurd met een eenvoudig lasproduct. In een video toonde hij de robot de geprogrammeerde lasbewegingen maakt. Zijn conclusie “Wat lange tijd theorie was, begint zich nu echt te vertalen in de praktijk: we kunnen automatisch met behulp van een 3D model een lasrobot programmeren. Het begin is er, maar we hebben nog zeker een paar jaar nodig om dit ook probleemloos in de praktijk te kunnen brengen. De mogelijkheden zijn er echter. Robotisering en automatisering van het lassen is daarmee voor ons in de toekomst niet langer weggelegd voor alleen grote series.”

Bij de officiële opening van het fieldlab Smart Welding Factory op het ROC van Twente vertelde Gert Hoekman welke stappen zijn bedrijf tot nu toe heeft gezet en wat er technisch is bereikt.

Vervolgstappen
Maar gaat nog wel even duren voordat de software goed genoeg is om ook voor complexe producten automatisch een programma te kunnen maken. Daarvoor zet Hoekman nu verschillende vervolgstappen: het testen en optimaliseren van de CAD data-export en het mogelijk te maken om het programmeren binnen de software verder door te ontwikkelen zodat de lasdata al geautomatiseerd wordt toegevoegd. Ook het optimaliseren/automatiseren van de lasmallen, het maken van de vertaalslag naar andere processen, en het ontwikkelen van een (geautomatiseerd) calculatiemodel staat op het ‘to do’-lijstje. Het is een heel traject dat veel tijd en inspanning kost. En het moet gebeuren in een periode dat het in de markt heel druk is. Gert Hoekman is daarom blij met de ondersteuning vanuit het project Smart Welding Factory. “In essentie kun je dit soort dingen als bedrijf ook in je eentje voor elkaar krijgen. Maar als je dingen deelt krijg je meer input voor je innovatie. Zo gaat het veel sneller.”

Smart Welding Factory breidt gestaag uit
Eind dit jaar zal er op zes plaatsen in ons land een opleiding voor lasrobotprogrammeur gevolgd kunnen worden. Ook zullen er dan al zes zogeheten ‘living labs’ zijn, waarin in totaal ruim zestig bedrijven kennis uitwisselen om hun lasrobotisering op een hoger plan te brengen. Dit zei LAC-directeur Ard Hofmeijer bij de opening van het Fieldlab Smart Welding Factory op het ROC van Twente in Hengelo tijdens de jaarlijkse LAC Relatiedag. De basis voor Smart Welding Factory (SWF) werd in 2014 gelegd tijdens gesprekken tussen medewerkers van het LAC en twee metaalbewerkingsbedrijven in Oost-Nederland. Beide bedrijven constateerden dat ze lang niet het maximale resultaat uit hun lasrobotisering haalden, maar stelden tegelijk vast dat zij daarmee zeker niet de enigen waren. Hun conclusie was dat alle bedrijven eigenlijk zouden moeten samenwerken om wel tot een maximaal resultaat te komen. Dat resulteerde in SWF met als doelstelling: first time right, one peace flow. Ofwel: enkelstuks geautomatiseerd en gerobotiseerd geproduceerd. “Dat is te realiseren”, durft Ard Hofmeijer inmiddels wel te zeggen. “Niet op korte termijn, maar het gaat ons lukken.”

Het nieuwe Fieldlab Smart Welding Factory op het ROC van Twente in Hengelo is een R&D-ruimte met lasrobots.

Sterk fundament
Het gaat lukken door de krachtenbundeling tussen (wetenschappelijk) onderzoek, bedrijven en opleidingsinstituten. SWF rust op vier pijlers: samenwerken om innovatie te versnellen, deelnemende bedrijven die werken aan concrete oplossingen voor hun eigen problematiek en merkonafhankelijkheid ten aanzien van lasrobots. De vierde pijler is de samenwerking met onderwijsinstellingen die de opleiding lasrobotprogrammeur aanbieden. Dat gebeurt in zogeheten Skills Labs. Deze zijn er inmiddels bij SMEOT, ROC van Twente en AT techniek opleidingen in het oosten en Teclab in Eindhoven. Tijdens de LAC Relatiedag werd ook het contract getekend met ROC De Friese Poort, waardoor ook in Friesland een Skills Lab van start gaat. Er ligt nu een sterk fundament voor SWF, waarbij de laagdrempeligheid een grote kracht is: het is voor bedrijven makkelijk om mee te doen. Eigenlijk is er maar één voorwaarde: je moet niet alleen kennis komen halen, maar zelf ook wat brengen. Alle deelnemers lossen hun eigen puzzelstukje op en samen leggen ze de hele puzzel.

R&D-ruimte met lasrobots
Het werk in de Skills Labs en de Living Labs wordt ondersteund vanuit het nieuwe Fieldlab Smart Welding Factory op het ROC van Twente in Hengelo. Metaalunie-voorzitter Fried Kaanen verrichtte de opening hiervan. Het is een R&D-ruimte met lasrobots. Hier kunnen het onderzoek en de ontwikkelingen worden uitgevoerd die door de samenwerkende bedrijven in het Living Lab worden aangezet. Ook kunnen hier opleidingen worden gegeven en mensen worden meegenomen in het continue leerproces. “We zijn apetrots op onze robotinstallatie. Hier willen we straks enkelstuks producten op kunnen lassen”, aldus Hofmeijer.