Volledig geautomatiseerd lassen van boilers

Eersteklas 'Made in Austria'-kwaliteit en een sterke innovatiegeest zijn al meer dan een eeuw de kenmerken van verwarmingsspecialist Windhager. Tegen deze achtergrond heeft het bedrijf uit Salzburg onlangs geïnvesteerd in een van de meest innovatieve systemen voor het lassen van boilers in Europa. In totaal zorgen 13 robots van KUKA voor maximale productiviteit en flexibiliteit in het volledig geautomatiseerde laslijnsysteem van ism-technic.

Je krijgt wat je ziet met Windhager

De trend om waarde op lange termijn boven korte termijnwinst te verkiezen wint zichtbaar terrein en dat vooral in de verwarmingssector. Economische en duurzaamheidsfactoren behoren nu tot de belangrijkste criteria bij de aankoop van een nieuw verwarmingssysteem. "Wij hebben ons al vroeg aangesloten bij de trend van verwarming op biomassa en zijn ons gaan specialiseren in de productie van milieuvriendelijke houtverwarmingen en efficiënte verwarmingssystemen voor houtsnippers en pellets", aldus Stefan Gubi, managing director van Windhager Zentralheizung GmbH.

Vandaag de dag is het familiebedrijf uit Seekirchen met ongeveer 650 medewerkers één van de toonaangevende fabrikanten van boilers voor hernieuwbare energie. Om nog meer voet aan de grond te krijgen, bouwt het traditionele bedrijf uit Salzburg momenteel een 27.000 m² groot productie- en ontwikkelingscentrum voor warmtepompen in Pinsdorf bij Gmunden. Vanaf 2024 zullen daar, in samenwerking met de warmtepompspecialist M-Tec, tot wel 20.000 warmtepompen per jaar worden geproduceerd. Maar dat was nog niet genoeg voor de verwarmingsspecialist. In de productiefaciliteit in Zaisberg/Seekirchen wordt voortdurend geïnvesteerd in innovatieve productietechnologieën voor de productie van boilers in een aanpak die is gebaseerd op sterke verticale integratie. Je krijgt wat je ziet bij Windhager. Vandaar de eisen die we stellen aan de productie om zoveel mogelijk zelf te produceren,' verzekert de CEO.

"Naast een uitgebreid machinepark in de plaatproductie voor lasersnijden, stansen en buigen beschikken we ook over een poedercoatinginstallatie. We zorgen voor de afwerking van vaten, trilbewerkingen en oppervlakteslijpen tot en met de elektrische productie end eindassembalge en dat allemaal in eigen huis.", voegt Patrick Heitzinger, hoofd productie bij Windhager, toe.

Capaciteit verhogen door lasautomatisering

Om te voldoen aan de strengste criteria op het gebied van betrouwbaarheid, veiligheid en levensduur van boilers, behoort ook het lassen van de verwarmingsketels tot de centrale kerncompetenties van het traditionele bedrijf. Door de sterk gestegen productiehoeveelheden in de afgelopen jaren heeft het bedrijf echter steeds vaker de grenzen van de capaciteiten bereikt.

Volautomatisch boiler lassen met KUKA — Volautomatisch lassen van boilers met technologie van KUKA.

"Om deze toename het hoofd te kunnen bieden, tegelijkertijd echter aan de alsmaar stijgende kwaliteitseisen te kunnen voldoen en vooral het tekort aan geschoolde vakkrachten tegen te gaan, is een verhoging van de automatiseringsgraad in de lasproductie onvermijdelijk", benadrukt Gubi. Windhager besloot daarom de bestaande, verouderde robotlassystemen te vervangen door een volledig geautomatiseerd, ultramodern laslijnsysteem.

Het belangrijkste voordeel van het nieuwe laslijnsysteem is de verhoogde capaciteit en productiviteit. Een geplande productieverhoging tot 40 procent is daarom meer dan haalbaar.n de productie van tot wel 40 procent is daarmee absoluut realistisch.

Stefan Gubi, managing director van Windhager

Een van de modernste boiler laslijnen van Europa

ism-technic GmbH kreeg de opdracht om met de automatiseringsoplossing te komen. De KUKA System Partner uit het Oostenrijkse Münchendorf is gespecialiseerd in op maakt gemaakte, kant-en klare robotellen en complete productiesystemen voor lassen en snijderen, inclusief materiaalbehandeling. "De uitdagingen bij dit project waren uiterst complex. Als systeempartner van KUKA beschikken we echter over een omvangrijk productportfolio waarmee we niet alleen het lasproces, maar ook het be- en ontladen van de afzonderlijke robotcellen en de volledige onderdelenlogistiek konden automatiseren", vertelt Andreas Stremitzer, managing director van ism-technic. Trots op de behaalde resultaten vertelt hij: "Zich succesvol weten te onderscheiden van andere bekende aanbieders van automatiseringsoplossingen, voelt als een olympische zege. Ik ben er echter van overtuigd dat we hier in Zaisberg, in samenwerking met KUKA en Windhager, één van de modernste, volledig geautomatiseerde boiler laslijnen hebben gerealiseerd die in ieder geval in Europa ongeëvenaard is."

Sinds eind vorig jaar is de nieuwe productielijn in bedrijf met twee identieke hechtlascellen, zes identieke lascellen en een hoogbouwmagazijn. De oplossing van ism heeft het mogelijk gemaakt om het lassen van onze ketels volledig te automatiseren met optimale procesbetrouwbaarheid, van het hechtlassen tot het transport naar de nabewerkingsstations, waar medewerkers nog steeds de laatste lassen aanbrengen en de ketels controleren op lekkage", zegt Heitzinger. Het concept is zo ontworpen dat alle 19 keteltypen die Windhager momenteel heeft, in elk van de zes lascellen kunnen worden gelast. Met deze aanpak kunnen we de productie flexibel aanpassen aan de voortdurend veranderende vraag naar individuele ketels. Bovendien leiden storingen die in een cel optreden niet langer tot knelpunten in de productie", vertelt het hoofd productie verheugd.

Dankzij de nieuwe productielijn van ism-technic kon het lassen van onze verwarmingsketels met de hoogste procesveiligheid worden geautomatiseerd, van het hechten tot het transport naar de nabewerkingsplekken.

Patrick Heitzinger, hoofd productie bij Windhager

Hoogproductief door geautomatiseerd lassen

Op dit moment worden alleen de twee boilers uit de Windhager BioWIN-serie met het grootste aantal eenheden automatisch gelast in de twee lascellen. De andere boiler types, waarvoor automatisering van het hechtlasproces niet geschikt zou zijn vanwege de vele verschillende varianten, worden nog steeds handmatig gehecht in hun eigen hechtlasopstellingen en via een rollenbaansysteem de fabriek ingevoerd voor het uiteindelijke lassen en opgeslagen in het hoogbouwmagazijn.

"Alleen al door de omschakeling bij de BioWIN-boiler konden we de productiviteit bij het hechten met ongeveer 50 procent verhogen", aldus Heitzinger. Eén hechtcel is uitgerust met twee lasrobots KR CYBERTECH ARC van KUKA – één voor het lassen van voorassemblages en één voor het hechten van de volledige verwarmingsketel. De hiervoor benodigde plaatdelen worden door een medewerker in de pallets voor de onderdelen geplaatst en via een roltransportband aan de lijn toegevoerd. Door middel van een camerasysteem wordt gecontroleerd of de delen correct op de pallet geplaatst zijn. Per hechtcel is elk één handlingrobot KR QUANTEC van KUKA aanwezig die de benodigde onderdelen uit de rekken neemt en, afhankelijk van de order, een van de twee robotstations in de cel van materiaal voorziet.

Een BioWIN-boiler die moet worden gelast, bestaat in totaal uit 18 onderdelen die als afzonderlijke plaatdelen of als plaatwerkassemblage die eerder in het voorlasstation is gelast, in het hechtlasstation worden geplaatst", legt het hoofd Productie in detail uit. Andreas Stremitzer vervolgt: Dankzij een automatisch wisselsysteem met zes verschillende grijpers laadt de handlingrobot de cel elke keer met volledige proceszekerheid. Zelfs kleine apparaten die nodig zijn in het voorlasstation worden automatisch op de lastafel geplaatst zonder dat een medewerker een vinger hoeft uit te steken.

Om de onderdelen optimaal in te kunnen brengen en ervoor te zorgen dat de robot zich altijd in de ideale positie bevindt voor het hechtlassen, beschikt het hechtlasstation ook over een twee-assen-positioneerder KP2-HV HW van KUKA. "Een automatisch wisselsysteem voor slijtageonderdelen, automatische TCP-correctie en een mechanische reiniging van de lastoorts zorgen ervoor dat er geen interventie van buitenaf nodig is en dat het hechtlassen volledig autonoom verloopt.", vult de managing director van ism aan. De handlingrobot KR QUANTEC verwijdert de aan elkaar gelaste boiler uit de cel en brengt deze naar een overlaadstation, vanwaar het door een opslag-en ophaalmachine wordt meegenomen en opgeslagen in het hoogbouwmagazijn voor het verdere lassen. "De cellen zijn zodanig ontworpen dat om de 30 minuten een BioWIN-ketel kan worden gehecht", vertelt Heitzinger trots.

Als KUKA System Partner hebben we een uitgebreid productportfolio tot onze beschikking, waardoor we niet alleen het lasproces, maar ook het laden en ontladen van de individuele robotcellen en de volledige onderdelenlogistiek hebben kunnen automatiseren.

Andreas Stremitzer, managing director van ism-technic

De lascellen worden allemaal door de KUKA handlingrobot KR QUANTEC be- en ontladen. Tegelijkertijd rust de KUKA robot KR 600 FORTEC, gemonteerd op een lineaire track, de geselecteerde lascel uit met de bijhorende opspanning. "Om een continue traceerbaarheid in onze productie te garanderen, wordt op elke boiler een QR-code aangebracht en opgeslagen in een database. Hierdoor is het altijd mogelijk om te controleren wanneer in welke cel en met welke lasparameters de boiler is gelast.", licht Heitzinger verder toe.

De handlingrobot brengt de boiler dan naar de gelecteerde cel en positioneert hem nauwkeurig in de opgespannen armatuur. Om ervoor te zorgen dat de robot altijd de optimale laspositie heeft, zijn de cellen uitgerust met de twee-assige-positioneerder KP2-HV HW van KUKA. De lascellen zijn ook uitgerust met een automatisch toortshalswisselsysteem. "Dankzij het gebruik van verschillende toortslengten zijn er nauwelijks beperkingen bij de toegankelijkheid van de boiler. Tegenwoordig kunnen we aanzienlijk meer naden geautomatiseerd lassen dan voorheen", aldus het hoofd productie. "Vóór het lassen wordt bovendien elke verwarmingsketel met een lasersensor gemeten, vergeleken met de geprogrammeerde referentieboiler en in het geval van afwijkingen op de juiste positie uitgelijnd", vult Stremitzer aan.

Bovendien wordt, net als in de hechtcellen, een automatisch wisselsysteem voor slijtageonderdelen gebruikt, dat de contacttip op tijd automatisch wisselt. Als een volledig gelaste boiler met één druk op de knop voor de nabewerking en een controle van de dichtheid wordt aangevraagd, wordt deze automatisch en boven het hoofd via een transporttraject naar de nabewerkingsplek vervoerd. "Daarbij is het nalaspercentage aanzienlijk gedaald", aldus Heitzinger, die vervolgens aanvult: "De nieuwe lasautomatisering betekent voor de medewerkers een enorme ontlasting."

Samenwerking op ooghoogte

De belangrijkste voordelen van de nieuwe laslijn ziet Stefan Gubi, managing director van Windhager, in de verhoging van de capaciteit en van de productiviteit. "Een geplande stijging in de productie van tot wel 40 procent is met de nieuwe productielijn absoluut realistisch. Bovendien kunnen we zeer flexibel en snel op veranderingen in de markt reageren en indien nodig ook ’s nachts laten produceren – vrijwel onbemand."

Tot slot wil managing director Andreas Stremitzer van ism niet onvermeld laten dat hij het bij zulke grote projecten altijd zeer op prijs stelt om op een sterke partner zoals KUKA te kunnen bouwen: "Als systeemintegrator van ons formaat zou een complexe automatiseringsoplossing zonder ondersteuning van een sterke robotpartner als KUKA heel moeilijk te realiseren zijn."

Stefan Gubi ziet in de samenwerking op ooghoogte een heel belangrijke succesfactor: "Consequente klantgerichtheid is één van de handelsmerken van Windhager. Dat vragen wij ook van onze partners. De manier waarop onze wensen, eisen, maar ook onze problemen werden behartigd en opgelost, was voorbeeldig. Voor partners als ism en KUKA neem ik mijn petje af. Ik kijk dan ook uit naar een gemeenschappelijke, succesvolle toekomst."