Innovationen aus dem Forschungsprojekt Smart Assembly

Lohnfertiger im Elektronikbereich sind vom Nachwuchsmangel besonders betroffen und haben Bedarf an flexiblen und kosteneffizienten Automatisierungslösungen für bisher manuelle Tätigkeiten wie die Bestückung von bedrahteten elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten (engl. through-hole technology, THT). Der Handlungsbedarf besteht aber auch für OEM, die sich für die Eigenfertigung von Elektronikbaugruppen entschieden haben.

Um diesen Bedarf zu adressieren, beschäftigte sich ein Team aus Automatisierungsexperten der Firma SFA GmbH & Co. KG und Forschern des IPS mit der Entwicklung eines intelligenten Montagesystems zur THT-Bestückung im Rahmen des ZIM-Projekts Smart Assembly.

Am Anfang des Projekts wurde ein ABB YuMi Roboter mit einfachen Kameras und Drucksensoren ausgestattet und mithilfe von Robot Operating System (ROS) zu einem intelligenten sensorgestützten Montagesystem umgewandelt. Damit konnten vielversprechende Ergebnisse bei der THT-Bestückung erreicht werden. Der YuMi-Roboter konnte erfolgreich mit Abweichungen der Bauteile im Greifer sensorbasiert umgehen und verschiedene Bestückungsaufgaben bewältigen. Dies wurde 2023 auf der International Conference on Control, Mechatronics and Automation in Norwegen mit dem Best Paper Award gewürdigt (A Cost-Efficient Robotic Through-Hole Assembly System for Dual-Pin Component Insertion | IEEE Conference Publication | IEEE Xplore).

Um besonders präzise Bewegungen zu ermöglichen, hat das Projektteam den nächsten Schritt gewagt und einen Manipulator auf Basis der geschlossenen Kinematik Hexaglide entwickelt. Er besitzt eine hervorragende Absolutgenauigkeit und kann mit unterschiedlichsten Robotern kombiniert werden. Das Grundkonzept der Sensorik und der sensorbasierten Steuerung ist gleich zum YuMi-System, allerdings übernimmt der Hexaglide die Bewegung der Leiterplatte und nicht des Bauteils. Unser Beitrag über die Entwicklung und Validierung des Manipulators hat es auf das Deckblatt der Fachzeitschrift wt Werkstattstechnik Online geschafft! Inhalte der Online-Ausgabe 9-2024.

Auf dieser Reise haben uns zahlreiche Unternehmen deutschlandweit begleitet, indem sie wertvollen praktischen Input oder reale Versuchsbaugruppen bereitgestellt haben. Ihnen gilt auch unser besonderer Dank und wir freuen uns schon auf kommende gemeinsame Projekte zur Integration robotischer Systeme.

Förderhinweis:

Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.