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  • Subject area(s): Marketing
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  • Published on: 14th September 2019
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3.4 Roboterprogrammierer

Der Roboterprogrammierer kann seine Programme Online oder Offline programmieren. Oft wird aber auch eine Kombination eingesetzt.

Die modernen Robotersteuerungen enthalten eine aufwendige Programmiersoftware, in die man weitere Werkzeuge integrieren kann. Meist werden Module Eingebunden, mit denen externe Sensoren, zum Beispiel ein Kraft-/Drehmoment Messsystem oder ein Kamerasystem, mit dem Roboterprogramm verknüpft werden können. So kann der Roboter sich an äussere Einflüsse anpassen. Zum Beispiel können Roboter mit Sensoren wie zum Beispiel einer Kamera erkannte Bauteile individuell bearbeiten.

Der Roboter kann so programmiert werden, dass verschiedene Schrauben mit Hilfe von ihrer Grösse mit einem festgelegten Drehmoment angezogen werden. Häufig ist die Robotersteuerung an eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) angeschlossen. Diese regelt, wie der Roboter mit der umgebenden Anlagentechnik Zusammenspielt.

3.4.1 Online-Programmierung

Der Roboter wird direkt am Roboter oder mit dem Roboter selbst Programmiert.

Zu den Verfahren der Online Programmierung zählen:

• Playback-Verfahren

• Teach-In-Verfahren

• manuelle Eingabe über Tasten und Schalter (veraltet)

3.4.1.1 Playback-Verfahren

Der Programmierer führt mit dem Roboterarm die vorgesehene Bahn ab. Der Roboter wiederholt dann genau diese Bewegungen. Häufig wird diese Methode bei Lackierrobotern eingesetzt.

Beim Playback-Verfahren mit einem 3D-Messarm werden während der Programmierer den Roboterarm entlang der Bauteilkontur führt, Punkte aufgezeichnet, welche später in ein Programm für den Roboter konvertiert werden.

3.4.1.2 Teach-In-Verfahren

Mit einer Steuerkonsole fährt der Programmierer den Roboter in die gewünschte Position. Alle angefahrenen Punkte werden vom Roboter gespeichert. Wenn der Arbeitszyklus einmal komplett durchlaufen ist, sollten alle notwendigen Punkte gespeichert sein. Mit dem dadurch geschriebenen Programm fährt der Roboter alle gespeicherten Punkte automatisch an. Für die Bewegung zwischen den einzelnen Punkten sind die Beschleunigung und der Vorschub einstellbar, Einige Roboter bieten die Möglichkeit eine Angabe der notwendigen Genauigkeit einzugeben.

3.4.2 Offline-Programmierung

Hier wird zur Programmierung des Roboters kein Roboter benötigt. Die Programmierung erfolgt an einem nicht vom Roboter abhängigen Computer. Während der Programmierer das Programm schreibt kann der Roboter weiterarbeiten und es gibt keinen Produktionsstillstand.

Zu den Verfahren der Offline Programmierung zählen:

• Textbasierte Programmierung

• CAD gestützte Programmierung

• Makroprogrammierung

• Akustische Programmierung

3.4.2.1 Textbasierte Programmierung

Die Programmiersprache ist darauf ausgelegt, dass die Aufgaben auf der Basis von oft benötigten Befehlen beschrieben werden. Das Verfahren ist ähnlich wie das Programmieren in einer schwierigeren Programmiersprache.

Vorteile der textbasierten Programmierung:

+ Das Programm ist leicht zu ändern und lässt sich gut dokumentieren.

+ Das Programm kann ohne den Roboter erstellt werden.

Nachteile des textbasierten Programmierens:

- Zum Programmieren ist eine spezielle Ausbildung des Programmierers notwendig

- Fast jeder Hersteller hat eine eigene Programmiersprache, also braucht es spezielle Schulungen.

3.4.2.2 CAD gestützte Programmierung

Beim CAD gestützten Programmieren werden an einem PC-Arbeitsplatz mit einem Programm namens MasterCam Konstruktionszeichnungen und Simulationen zu einem vom Roboter lesbaren Programm geschrieben.

Der Bewegungsablauf des Roboters wird bereits in einer dreidimensionalen Bildschirmumgebung am PC mithilfe der Programmiersoftware festgelegt. Dabei sind in der Regel der Roboter, sein Werkzeug und seine Umgebung ebenfalls abgebildet. Normalerweise müssen jedoch noch Anpassungen (Roboterkalibrierung) gemacht werden, da die dreidimensionale Umgebung nicht exakt mit der Realen Umgebung übereinstimmt. Das Kollisionen mit dem Umfeld des Roboters vermieden werden können, müssen verschiedene Untersuchungen durchgeführt werden:

Vorteile der CAD gestützten Programmierung (in Verbindung mit Simulation am PC)

+ Das Programm für den Roboter kann bereits geschrieben werden, wenn er noch eine andere Arbeit ausführt oder noch gar nicht aufgebaut ist.

+ Fehler bei der Planung und Konstruktion können frühzeitig erkannt werden. In diesem Stadium können Änderungen noch am Computer vorgenommen werden und keine Zeitverzögerung und kein teurer Umbau sind notwendig.

+ Grosse Änderungen an den Programmen des Roboters müssen nicht direkt am Roboter erfolgen.

+ In der Realität sind Roboter oft verdeckt oder schwer zugänglich. Am Computer in der dreidimensionalen Umgebung kann man die Umgebung des Roboters von allen Seiten betrachten.

Nachteile der CAD gestützten Programmierung

- Die Umgebung ist meist nicht exakt als dreidimensionales Modell abgebildet. Tragende Elemente wie Träger, Pfeiler oder Traversen sind darum schwer zu berücksichtigen.

- Alle Werkzeuge und Vorrichtungen müssen genau den dreidimensionalen Modellen im Computer entsprechen.

- Die Online Verfahren sind oft einfacher und schneller.

- Flexible Versorgungsleitungen (Kühlwasserschläuche, Kleberzuführungen, Druckluft-Einspeisungen, Schweissstromversorgungen oder Bolzenzuführungen beim Lichtbogenbolzenschweissen) können am Computer nur ungenau gezeichnet werden und schränken die Bewegungsmöglichkeiten des realen Industrieroboters erheblich ein.

3.4.2.3 Makroprogrammierung

Bei häufig verwendeten Arbeitsvorgängen erstellt man Makros. Mit Makros können häufig benutzte Befehlsfolgen einfach wiederholt werden. Das Makro wird einmal programmiert und kann dann an den benötigten Stellen des Roboterprogramms eingefügt werden. Ein Beispiel für ein Makro wäre zum Beispiel das Anfahren des Werkzeugwechselpunktes bei einem Roboter, der viele verschiedene Werkzeuge braucht. Zum Beispiel ein Lackierroboter, welcher je nach Fahrzeugfarbe eine andere Spraypistole braucht.

3.5 Automobilingenieur

Bei diesem Beruf handelt es sich um einen akademischen Beruf. In der Schweiz werden zwar keine Autos serienmässig Produziert, jedoch werden Busse, Nutzfahrzeuge, Bahnen, Land- und Baumaschinen sowie Spezialfahrzeuge für den Wasser-, Land- und Luftverkehr gebaut. Der Automobilingenieur übernimmt vielfältige Führungs- und Fachaufgaben im Bereich Mobilität. In Testzentren und Laboren verbessert er Werkstoffe, forscht nach alternativen Antriebsenergien, und überprüft mit einer speziellen Diagnosesoftware und verschiedenen Prüfeinrichtungen Katalysatoren, Sicherheitssysteme, Motoren, Partikelfilter, Reifen und vieles mehr.

Ein Automobilingenieur arbeitet meistens in Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen von Herstellern von Fahrzeugprodukten oder bei der Fahrzeugindustrie. Zum Beispiel entwickelt er Fahrerassistenzsysteme wie Antiblockiersysteme und Tempomaten, oder leitet Projekte im Fahrzeug- und Motorenbau. Mithilfe von CAD-Programmen simuliert und konstruiert er Fahrzeuge oder Baugruppen wie Antriebe und Fahrwerke. Ebenfalls testet und optimiert er Prototypen bis zur Produktionsreife.

Ausserdem schult er Fahrzeugimporteure und bildet Lernende in Berufsfachschulen aus. Er ist aber auch im Kundendienst, in der technischen Sachbearbeitung, im Marketing und im Verkauf tätig. In Transportunternehmen kümmert er sich um den Unterhalt und Einkauf von Fahrzeugen und deren Zubehör. Ausserdem ist er bei Strassenverkehrsämtern, Behörden und Versicherungen als technischer Leiter oder Experte tätig. Er überprüft Fahrzeuge auf Manipulationen, erstellt Unfallexpertisen, beteiligt sich an Gerichtsprozessen und klärt Haftpflichtansprüche ab.

Der Automobilingenieur arbeitet eng mit anderen Fachleuten aus den Bereichen Umwelt, Recht, Design und Marketing zusammen. In der Regel führt er eine Abteilung oder ein eigenes Team.

Im Verlauf seines Studiums kann er unterschiedliche optionale Lehrveranstaltungen mit spezifischen Spezialisierung wählen. Ausserdem sammelt er praktische Erfahrungen durch Arbeiten im Labor. Sein Abschluss ist der Bachelor of Science in Automobiltechnik.

3.5.1 Voraussetzungen

• Fachmaturität und einjährige Berufserfahrung oder gymnasiale Maturität

• Ohne Berufserfahrung in einem verwandten Beruf oder einem eidgenössischen Fähigkeitszeugnis (EFZ) kann man nicht zum Automobilingenieur werden.

oder

• abgeschlossene berufliche Grundbildung in einer Tätigkeit die in das Berufsbild einschlägt (zum Beispiel Fahrzeugschlosser/in, Polymechaniker/in, Automobil-Mechatroniker/in), also eine einjährige Berufserfahrung in einem verwandten Beruf mit fachtechnischer Aufnahmeprüfung und Berufsmaturität

3.5.2 Weiterbildung

Master of Science FH in Engineering (MSE), zum Beispiel Energie und Umwelt, Industrielle Technologien und Information und Kommunikationstechnologie

• ETH (Master)

• Master ETHZ in Maschineningenieurwissenschaften

3.5.3 Nachdiplomstufe

E gibt verschiedene Angebote von Fachhochschulen, höheren Fachschulen und der ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) in verwandten Gebieten, zum Beispiel Maschinenbau und Verfahrenstechnik oder Elektrotechnik.

3.5.4 Berufsverhältnisse

Dem Automobilingenieur hat ein breites Tätigkeitsfeld. Er wird im mittleren Kader der Fahrzeugzuliefer- und Fahrzeugindustrie, bei Fahrzeugimporteuren und Generalvertretungen, bei Versicherungen, in der Entwicklung und Forschung sowie Bund und Kantonen benötigt. Er kann auch eine selbstständige Tätigkeit ausführen, zum Beispiel als Garagist oder Experte.

Er hat gute Chancen auf dem Arbeitsmarkt, weil die Schweizer Automobilbranche einen grossen und stabilen Markt bedient.

3.6 Kunststofftechnologe

Der Kunststofftechnologe fertigt unterschiedliche Produkte aus verschiedenen Rohstoffen wie Autobestand- und Maschinenbauteile, und ausserdem CDs, Snowboards, Verpackungen, Folien, Medizinartikel, Computer- und Telefongehäuse, Haushaltgeräte, Spielsachen, Wärmedämmungen, Fensterprofile, Rohre und vieles mehr.

Er arbeitet in Industriebetrieben unterschiedlicher Branchen wie in der Kunststoffbranche, der Automobilbranche, im Maschinenbau, der Elektronik-, Uhren-, Chemie, Sportgeräte- oder Verpackungsbranche. Als spezialisierte Fachkraft ist er auf dem Arbeitsmarkt gefragt.

Es bestehen jedoch regionale Unterschiede.

Da die Fertigungsanlagen rund um die Uhr laufen, erfordert es hier auch Schichtarbeit.

Je nach Produkt wendet der Kunststofftechnologe verschiedene Bearbeitungs- und Fertigungsverfahren an, mit denen Kunststoffe spritzgegossen, gepresst, extrudiert (in Endlosform gezogen oder gegossen), gestrichen, kalandriert (zu einem Endlosband gewalzt), laminiert und mechanisch oder thermisch bearbeitet werden. Diese Produktionsprozesse werden in Produktionsstrassen und computergestützte Maschinen durchgeführt.

Für jeden Auftrag berechnet der Kunststofftechnologe die benötigte Menge an Rohmaterial und Hilfsstoffen und bestimmt die Eigenschaften und die Farbe. Danach richtet er die Fertigungsanlagen ein, schliesst Zusatzgeräte und Werkzeuge an, füllt das benötigte Kunststoffgranulat ein und programmiert die Temperatur, die Kühldauer oder den Druck. Während des Produktionsvorgangs kontrolliert er die Qualität. Es dürfen keine Lufteinschlüsse im Kunststoff vorhanden sein und die Oberflächenstruktur und weitere Funktionen müssen tadellos sein. Bei Bedarf trifft er Massnahmen, um Störungen oder Mängel sofort zu beheben. Kunststofftechnologen optimieren bestehende und bemustern neue Produkte. Sie protokollieren alle Arbeitsschritte und Resultate genau.

Auch hat er mit Verbundwerkstoffen zu tun, speziell mit kohlefaserverstärktem Kunststoff, kurz CFK oder Carbon. Diese werden immer häufiger in modernen Autos verbaut, denn durch das geringere Gewicht sinkt der Verbrauch und das Fahrzeug hat eine höhere Performance. Dies bringt in Zukunft natürlich auch Veränderungen in den Berufen mit sich.

3.6.1 Einige nähere Ausführungen zum Werkstoff Carbon

Im Rennsport wird Carbon schon seit mehr als 20 Jahren verwendet. Heute findet es auch schon in der Serienfertigung, hauptsächlich von Luxusautos, Verwendung. Carbon hat eine hohe Festigkeit und ist sehr Steif, jedoch auch ein geringes Gewicht. Dadurch eignet es sich für mechanisch stark belastete Bauteile wie Fahrgastzellen, Karosserien und Räder.

Bauteile aus Carbon sind im Vergleich zu denen aus Stahl 50 Prozent leichter, zu denen aus Aluminium um 30 Prozent. Im Gegensatz zu Metallen, bei denen die Werkstoffeigenschaften in fast jeder Belastungsrichtung gleich sind (da alle Atome fest in einem Kristallgitter angeordnet sind), ist bei Carbon die korrekte Faserausrichtung für die Bauteileigenschaften sehr wichtig. Die Faser hat zwar eine hohe Zugfestigkeit, jedoch ist sie in Druckrichtung nur gering Belastbar. Daher muss man auf die Form der Bauteile sowie die Materialbelegung, also die Richtung der Gewebelagen achten.

Deshalb hat man mehrdimensionalen Strukturen für verschiedene Gewebetypen entwickelt, welche sich zur Herstellung von unterschiedlich belasteten Bauteile eignen. Es gibt Gewebe mit unterschiedlichen Faserwinkeln sowie zweidimensionale und dreidimensionale Geflechte. Es gibt immer eine ideale Ausrichtung der Faserstruktur, selbst bei gekrümmten Formen. Bei einer idealen Ausrichtung können Kraftverläufe durch unerwünschte Verschiebungen der Fasern vermieden werden.

Vor den verschiedenen Gewebearten war Carbon nur mit sehr grossem Aufwand verarbeitbar, weshalb man es meistens nur für Kleinserien einsetzte. Wenn man eine Fahrgastzelle Herstellen wollte, musste man zuerst ein Modell davon bauen und danach eine Form in einem oder mehreren Teilen bauen. Dann wird das Kohlefasergewebe mit Harz getränkt, dies nennt man Prepreg (Pre-impregnated Carbon-fiber = vorimprägnierte Kohlefaser). Im ersten Fertigungsschritt wird das Prepreg in die Form gelegt. Die Form kommt dann in einen luftdichten Sack, in dem über eine Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt wird, damit im Kohlefaser-Laminat keine Lufteinschlüsse entstehen.

Als nächstes wird das Teil mit hohem Druck (bis zehn bar) und bei Temperaturen von 120°C mehrere Stunden lang in einem speziellen Hochdruckofen namens Autoklav gebacken. Dieser Vorgang wird in der Fachsprache Tempern genannt. Dieser Prozess eignet sich in überhaupt nicht für grössere Stückzahlen, wie man sie bei einer Serienfertigung benötigen würde. Deshalb wurde das RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding = Harztransferformen) entwickelt. Dabei werden die Kohlefaser-Gewebelagen nicht zuerst mit Harz getränkt, sondern mit einem Presswerkzeug vorgeformt. Anschliessend werden die in Form gepressten Gewebelagen mit einer Einspritzanlage mit Harz getränkt und mit hohem Druck und Temperaturen um 100°C ausgehärtet.

Dadurch können Hersteller wie Lamborghini durchschnittlich dreieinhalb Fahrgastzellen pro Tag flexibler und einfacher bauen.

BMW beschreitet einen bei weitem industrielleren Weg bei der Produktion der Fahrgastzelle ihrer Autos mithilfe des RTM-Verfahrens. Zuerst erhalten die Kohlefaser-Gewebelagen durch ein Heizwerkzeug ihre Form. Anschliessend wird das Harz eingespritzt. Presswerkzeuge verdichten dabei Das Bauteil mit einer Kraft von bis zu 4500 Tonnen. Zeit, Druck und Temperatur müssen kontrolliert werden um optimale Prozesszeiten zu ermöglichen. Ein weiterer Bestandteil für eine schnelle und profitable Herstellung der Fahrgastzelle, ist ein Spezialkleber zum Verbinden einzelner Bauteile, der schnell aushärtet. Damit ist BMW im Serienautomobilbau ein Vorreiter was den Einsatz von Carbon angeht.

Auch Bremsscheiben und Rädern kann man heute aus Carbon herstellen. Vorteile sind insbesondere die geringere ungefederte Masse, was eine genauere Abstimmung der Federelemente erlaubt, sowie ein optimiertes Handling und eine verbesserte Beschleunigung des Fahrzeugs möglich macht.

Kunststofftechnologen drehen, sägen, fräsen, bohren, verformen und schweissen Profile, Platten, oder Rohre aus verschiedenen Kunststoffen und bauen sie zu fertigen Geräten und Einrichtungen zusammen.

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