Vorgehensweise: Zur Konzeption eines automatisierten Montagesystems ist die genaue Betrachtung des Produkts und der bestehenden Prozesse notwendig. Erst auf Basis dessen können die konkreten Betriebsmittel ausgelegt werden. Zunächst erfolgte die genaue Betrachtung des Produkts inklusive aller Produktvarianten. Eine aus der hohen Variantenvielfalt resultierende Anforderung an das Montagesystem war die Wandlungsfähigkeit. Um ein Montagesystem wandlungsfähig zu gestalten, gibt es grundsätzlich fünf Wandlungsbefähiger: Kompatibilität, Mobilität, Modularität, Universalität und Skalierbarkeit. In diesem Projekt lag der Fokus auf der Modularität. Durch ein Baukastensystem mit einem modularen Aufbau wird die Austauschbarkeit von Modulen gewährleistet. Ein modulares Montagesystem besteht standardgemäß aus einem Basismodul, Transportmodulen, Zuführmodulen, Prozessmodulen und Zusatzeinrichtungen. Das Basismodul und die Zusatzeinrichtungen wurden im Rahmen des Projektes nicht betrachtet. Nachdem das Produkt analysiert wurde, erfolgte die Bewertung der bestehenden Prozesse im Hinblick auf ihre Automatisierbarkeit. Bei kritischen Prozessen wurden dabei zur präziseren Bewertung Machbarkeitsversuche durchgeführt. Anschließend wurde ein Konzept für eine modulare Multivariantenlinie erarbeitet. Dieses enthielt eine Technologieauswahl der Betriebsmittel sowie eine Simulation.

Konzeption des modularen Montagesystems:

• Transportmodul: Um Bauteile zwischen einzelnen Montageprozessen zu transportieren, werden Transportmodule verwendet. Im Rahmen des Projekts ist es aufgrund der hohen Anzahl an Produktvarianten wichtig, eine individuelle Werkstückaufnahme sicherstellen und trotzdem gängige Transportsysteme zu nutzen. Dazu wird ein Werkstückträger verwendet. Es wurden zwei mögliche Ansätze betrachtet. Die erste Variante ist ein Werkstückträger mit starrer Aufnahme. Die Werkstücke können mit zwei definierten Durchmessern aufgesteckt werden. Von Vorteil ist bei diesem einfach gehaltenen Konzept, dass keine beweglichen Teile im Werkstückträger verbaut sind, wodurch der Verschleiß nur eine untergeordnete Rolle spielt. Die zweite Variante ist ein Werkstückträger, der beliebige Durchmesser aufnehmen kann. Hierfür sind aber Federn zum Einspannen notwendig. Der bewegliche Einspannmechanismus kann gegenüber zum ersten Werkstückträger mit der Zeit verschleißen und müsste nach einer gewissen Zyklenzahl ausgetauscht werden.

• Zuführmodul: Zuführmodule dienen zur Bereitstellung und Beförderung von Einzelteilen oder Baugruppen. Bei der Auswahl der Zuführmodule zeigen sich zwei Herausforderungen: die hohe Variantenvielfalt und der Anlieferungszustand der Teile als Schüttgut. In den meisten Fällen stellt der Vibrationswendelförderer ein geeignetes Zuführmodul dar, da die Teile in Form von Schüttgut vorliegen und die Entleerung des Vibrationswendelförderers bei einem Wechsel zu einer anderen Variante automatisiert erfolgt. Für bestimmte Teile, wie das Vereinzeln und Zuführen der Federn, können weitere auf dem Markt verfügbare Anlagen genutzt werden.

• Prozessmodul: Die Prozessmodule bilden durch ihre wertschöpfende Tätigkeit das Kernstück jedes Montagesystems. Da die Geschwindigkeit der Prozessmodule aufgrund der geforderten Stückzahl eine untergeordnete Rolle spielt, wurde bei der Auswahl der Prozessmodule vor allem Wert auf Prozesssicherheit und Genauigkeit der Betriebsmittel gelegt. Für die Realisierung der Pick-and- Place Aufgaben wurden verschiedene Lösungen geprüft und die Verwendung von Linearachsen empfohlen. Validierung: Zur Validierung des ausgearbeiteten Konzepts wurden mehrere Taktzeitsimulationen durchgeführt. Die Simulation zeigt anhand eines einfachen Modells die zu erwartenden Taktzeiten im Prozessablauf und das entsprechende Verhalten der Linie. Anhand der zu erwartenden Prozesszeiten pro Montagestation wurden mögliche Problemstellen identifiziert, an denen sich der Produktionsbetrieb stauen kann. Mithilfe der Simulation konnte sowohl das Anlaufverhalten der Anlage, als auch das Verhalten zum Produktionsende ermittelt werden. In diesem Kontext wurde gezeigt, wie das Aufstauen von Bauteilen verhindert und die Ausbringung der Anlage optimiert werden kann.