Montage- und Handhabungstechnik

Automatisierung ist in vielen Bereichen der Schüssel zur wirtschaftlichen Produktion und kann dem Fachkräftemangel entgegenwirken. Viele Aufgaben können mit konventioneller Technik automatisiert werden. Aber was, wenn die zu handhabenden Bauteile keine klar definierte Form und Lage haben oder Randbedingungen den Einsatz konventioneller Methoden verhindern? Auf diesem Gebiet forscht das match an universellen oder individuellen Lösungen für die resiliente und wandlungsfähige Produktion von morgen.

Automatisierung ist in vielen Bereichen der Schüssel zur wirtschaftlichen Produktion und kann dem Fachkräftemangel entgegenwirken. Viele Aufgaben können mit konventioneller Technik automatisiert werden. Aber was, wenn die zu handhabenden Bauteile keine klar definierte Form und Lage haben oder Randbedingungen den Einsatz konventioneller Methoden verhindern? Auf diesem Gebiet forscht das match an universellen oder individuellen Lösungen für die resiliente und wandlungsfähige Produktion von morgen.

Aktuelle Forschung im Bereich Montage und Handhabungstechnik konzentriert sich auf die Entwicklung innovativer Lösungen, um Produktionsprozesse effizienter, flexibler und sicherer zu gestalten. Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung von Montageaufgaben, um menschliche Arbeitskräfte zu entlasten und gleichzeitig die Produktivität zu steigern.  Eines der Hauptprobleme besteht darin, dass viele Objekte in der realen Welt eine große Vielfalt an Formen, Größen, Gewichten und Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen. Dies erschwert es automatisierten Systemen, Objekte zuverlässig zu identifizieren, zu greifen und zu handhaben. Die Entwicklung von Greifsystemen, die sich an unterschiedliche Objekte anpassen können, ist daher eine der Herausforderungen in diesem Bereich.

Ein weiteres Problem ist die Anpassungsfähigkeit von automatisierten Montagesystemen. In der heutigen schnelllebigen Fertigungswelt ändern sich Produkte und Produktionsanforderungen häufig, was Flexibilität in den Montageprozessen erfordert. Die Entwicklung von Systemen, die schnell und einfach auf neue Produkte umgestellt werden können, ist daher eine große Herausforderung. Die Qualitätssicherung ist ebenfalls eine wichtige Herausforderung bei der automatisierten Montage. Echtzeitüberwachung und -kontrolle sind daher entscheidend, um Fehler frühzeitig zu erkennen und zu korrigieren.

Insgesamt zielt die aktuelle Forschung im Bereich Montage und Handhabungstechnik darauf ab, die Fertigungsindustrie durch fortschrittliche Technologien und Methoden zu transformieren, um den steigenden Anforderungen an Flexibilität, Qualität und Wettbewerbsfähigkeit gerecht zu werden.

Forschungsprojekte

  • Aktive bildbasierte Zuführung von Kleinteilen mithilfe aerodynamischer Schikanen
    Ein entscheidender Baustein der automatisierten Montage ist die Zuführeinrichtung, welche dem Handhabungsgerät (z.B. Industrieroboter) die zu montierenden Bauteile in einer definierten Position und Orientierung zur Verfügung stellt. In diesem Projekt werden Methoden zur flexiblen und effizienten Zuführung von Bauteilen mithilfe von Bildverarbeitung, KI-Methoden und aerodynamischen Orientierungsmodulen erforscht.
    Team: Torge Kolditz
    Jahr: 2024
    Förderung: DFG
  • Zukunftslabor: Digitalisierung in der Circular Economy
    Das match wird in diesem Forschungsverbund an der automatisierten Demontage forschen, damit die nachfolgenden Prozessschritte wie Remanufacturing oder Recycling optimal vorbereitet werden können. Dafür müssen neben den benötigten Komponenten für die Demontageanlage auch Verfahren für die Zustandserfassung der Produkte sowie Verfahren zur darauf basierenden Demontageplanung entwickelt werden. Die demontierten Komponenten werden anschließend Projektpartnern für das die Überarbeitung oder Reparatur zugeführt, sodass diese in neue Produkte integriert werden können.
    Team: David Wendorff, Sebastian Blankemeyer
    Jahr: 2024
    Förderung: MW und VolkswagenStiftung
  • Strategien für die piezoaktorisch unterstützte Demontage von Schraubverbindungen
    Der Sonderforschungsbereich (SFB) 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ erforscht seit 2010 am Beispiel von zivilen Flugzeugtriebwerken die wissenschaftlichen Grundlagen der Regeneration. Die Motivation ist dabei, wie komplexe Bauteile effizient und ressourcenschonend erhalten und repariert werden können. Das match fokussiert und entwickelt im Transferprojekt T16 neuartige Strategien zur schonenden Demontage am Beispiel von Schraubverbindungen.
    Team: Richard Blümel
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
  • SFB 1153: Flexible Prozesskette zur ressourceneffizienten Fertigung von Tailored-Forming-Bauteilen
    Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 wurden neuartige Auslegungs-, Füge-, Umform-, Nachbearbeitungs- und Prüfverfahren für die Herstellung hybrider massiver Hochleistungsbauteile entwickelt und realisiert. Diese Einzelprozesse gilt es in diesem Teilprojekt zu einem automatisierten Gesamtprozess zu verketten, um die Funktionalität der Prozesse in einer durchgehenden Prozesskette zu validieren sowie reproduzierbare Proben herzustellen.
    Team: Sebastian Blankemeyer
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
  • SFB 1368: Klebstoffbasierte Montageprozesse in XHV-adäquater Atmosphäre
    Das match befasst sich im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1368 „Sauerstofffreie Produktion“ mit der klebstoffbasierten Montagetechnik in technisch sauerstofffreier Atmosphäre. Das Ziel des Teilprojekts ist ein Erkenntnisgewinn über technische Eigenschaften von Klebverbindungen, die in sauerstofffreier Atmosphäre und mit desoxidierten Fügepartnern hergestellt wurden.
    Team: Sandra Gerland, Rolf Wiemann
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG
  • Formvariable Handhabung schmiedewarmer Hybridbauteile im Rahmen des Tailored Forming
    Der SFB 1153 „Tailored Forming“ setzt sich zum Ziel, die Potentiale für hybride Massivbauteile auf Basis einer neuartigen Prozesskette zu erschließen und die dafür notwendigen fertigungstechnischen Verfahren zu entwickeln. Das match fokussiert sich dabei auf die Bereitstellung von Funktionsmodulen zur formvariablen und funktionsintegrierten Handhabung von Bauteilen mit Temperaturen von bis zu 1250 °C.
    Team: Caner Ince
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG
  • Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen
    Im Rahmen des von der DFG geförderten Projektes „Methoden zur Automatisierung von Handhabungsprozessen unter kryogenen Umgebungsbedingungen“ werden am match in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT, Sulzbach/Saar) Ansätze zur Automatisierung der Handhabungsprozesse in Biobanken für die Kryokonservierung im Temperaturbereich unterhalb von -130°C erforscht.
    Team: Philipp Jahn
    Jahr: 2017
    Förderung: DFG
  • Unteraktuierte Handhabungssysteme
    Im Bereich „Unteraktuierte mechatronische Systeme“ werden Montagesysteme erforscht, die weniger Stellantriebe als Bewegungsfreiheiten besitzen. Der grundlegende Gedanke ist, u.a. den konstruktiven Aufwand sowie die Kosten einer konventionellen vollständigen Aktuierung gleichwertiger Systeme zu umgehen. Zwei grundlegende Themen sind hierbei die strukturellen Anforderungen an die Unteraktuierung sowie die Regelung des typischerweise stark nichtlinearen Systemverhaltens.
    Team: Tobias Recker
    Jahr: 2017
  • Kollaborative Montage von Mensch und Maschine
    Die Montage stellt in der Prozesskette den letzten Schritt der Wertschöpfung dar und spielt somit eine wesentliche Rolle in der Wertschöpfungskette. Die hohen Kosten- und Zeitanteile der Montage an der gesamten Produktion lassen ein erhebliches Rationalisierungspotenzial von der Montageplanung und -vorbereitung bis zur Ausführung der Montage erkennen. Aus diesem Grund entwickelt das match kollaborative Montagesysteme und -prozesse.
    Team: Sebastian Blankemeyer
    Jahr: 2015
  • Robotergestützte kooperative Handhabung und Montage
    Die Handhabung und Montage von nachgiebigen und großskaligen Bauteilen ist gerade mit Blick auf die Faserverbundwerkstoffproduktion ein wichtiger Schritt in der Prozesskette. Die Probleme, die beim Handhaben von flexiblen Bauteilen auftreten können, sind ihre Formveränderung, die zu einer undefinierten Ablageposition führen können. Des Weiteren ist oftmals ein Greifen mit herkömmlichen Greifern nicht möglich.
    Team: Sebastian Blankemeyer
    Jahr: 2015

Aus dem Institut für Montagetechnik und Industrierobotik

Videos aus unserer Forschung