Modernisierung bestehender Produktionsanlagen
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Johannes Block
Johannes Block, M. Sc., geb. 1993, studierte Mechatronik an der Technischen Universität Ilmenau und ist dort seit 2024 Wissenschaftlicher Mitarbeiter.
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Florian Girkes
Florian Girkes, M. Sc., geb. 1991, studierte Maschinenbau an der Hochschule Darmstadt und ist seit 2021 Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Ilmenau.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Jean Pierre Bergmann, geb. 1972, studierte Ingenieurwissenschaften an der Universität Ancona (Italien). Im Jahr 2003 promovierte er zum Dr.-Ing. an der Universität Bayreuth. Die Habilitation erreichte er 2008 am Fachgebiet Fertigungstechnik der Technischen Universität Ilmenau, bei der er auch seit November 2010 als Universitätsprofessor für Fertigungstechnik tätig ist.
Abstract
Die Anschaffung neuer automatisierter Produktionsmaschinen erfordert hohe Investitionen und stellt kleine und mittlere Unternehmen (KMU) vor Herausforderungen. Eine kostengünstige Alternative ist der Einsatz kollaborativer Robotik zur Modernisierung bestehender Anlagen und zur Steigerung von Leistungsfähigkeit und Nutzungsdauer. Cobots überzeugen durch einfache Programmierung, flexible Einsatzmöglichkeiten und hohe Sicherheitsstandards. Im Vergleich zu Industrierobotern benötigen sie weniger Platz – ein Vorteil für KMU. Dieser Beitrag beschreibt die Modernisierung einer Facettiermaschine mit einem Universal Robot UR3. Die Integration automatisiert repetitive Aufgaben und erhöht Produktivität, Effizienz und Anpassungsfähigkeit der Anlage.
Abstract
The acquisition of new automated production machinery requires significant investments and represents a major challenge, particularly for small and mediumsized enterprises (SME). An economical and efficient alternative is the integration of collaborative robotics to modernize existing systems and enhance their performance and lifespan. Collaborative robots (cobots) are characterized by easy programmability, flexible applications, and high safety standards. Compared to industrial robots, cobots have a compact design that requires less space, which is especially advantageous for SMEs. This article presents the methodological approach to modernizing a faceting machine in an SME through the use of a Universal Robot UR3. The case study illustrates how the integration of the cobot can contribute to the automation of repetitive tasks and production processes. The results show that the application of collaborative robotics not only increases the productivity and efficiency of existing systems but also improves their flexibility and adaptability to changing production requirements.
Hinweis
Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory-Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer Review).
About the authors
Johannes Block, M. Sc., geb. 1993, studierte Mechatronik an der Technischen Universität Ilmenau und ist dort seit 2024 Wissenschaftlicher Mitarbeiter.
Florian Girkes, M. Sc., geb. 1991, studierte Maschinenbau an der Hochschule Darmstadt und ist seit 2021 Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Ilmenau.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Jean Pierre Bergmann, geb. 1972, studierte Ingenieurwissenschaften an der Universität Ancona (Italien). Im Jahr 2003 promovierte er zum Dr.-Ing. an der Universität Bayreuth. Die Habilitation erreichte er 2008 am Fachgebiet Fertigungstechnik der Technischen Universität Ilmenau, bei der er auch seit November 2010 als Universitätsprofessor für Fertigungstechnik tätig ist.
Danksagung
Die Autoren dieses Beitrags danken den beteiligten Fördergebern herzlich für die Unterstützung und die Möglichkeit, diese Forschungsarbeit durchzuführen. Das Projekt „Zentrum Digitale Transformation Thüringen (ZeTT+)“ wird im Rahmen des Programms „Zukunftszentren“ durch das Bundesministerium für Arbeit und Soziales und die Europäische Union über den Europäischen Sozialfonds Plus (ESF Plus) gefördert sowie ergänzend durch das Thüringer Ministerium für Arbeit, Soziales, Gesundheit, Frauen und Familie kofinanziert.
Literatur
1 Abel-Koch, J.: Mittelstand sieht wachsende Risiken für seine internationale Wettbewerbsfähigkeit. KfW Research Fokus Volkswirtschaft (Nr. 471), Frankfurt a. M. 2024Search in Google Scholar
2 Bernardt, F.; Dr. Marc Ingo Wolter, et. al: Herausforderungen und Chancen im demografischen Wandel. Gesellschaft für wirtschaftliche Strukturforschung GWS mbH, Osnabrück 2023Search in Google Scholar
3 Wilkins, J.; Litzel, N.: Können ältere Maschinen in der Industrie 4.0 bestehen? BigData-Insider (Oktober 2019). Online unter https://www.bigdata-insider.de/koennenaeltere-maschinen-in-der-industrie-40-bestehen-a-870545 [Abruf am 06.06.2025]Search in Google Scholar
4 Gualtieri, L.; Rauch, E.; Vidoni, R.; Matt, D. T.: An Evaluation Methodology for the Conversion of Manual Assembly Systems into Human-Robot Collaborative Workcells. Procedia Manufacturing 38 (2019) 3, S. 358–366 DOI:10.1016/j.promfg.2020.01.04610.1016/j.promfg.2020.01.046Search in Google Scholar
5 Gualtieri, L.; Rauch, E.; Vidoni, R.: Methodology for the Definition of the Optimal Assembly Cycle and Calculation of the Optimized Assembly Cycle Time in Human-Robot Collaborative Assembly. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 13 (2021) 9 DOI:10.1007/s00170-021-06653-y10.1007/s00170-021-06653-ySearch in Google Scholar
6 Rojas, R. A.; Gualtieri, L.; Ruiz Garcia, M. A.; Rauch, E.; Vidoni, R.: Implementation of a Laboratory Case Study for Intuitive Collaboration Between Man and Machine in SME Assembly. In: Matt, D. T. et al. (Hrsg.): Industry 4.0 for SMEs – Challenges, Opportunities and Requirements. Palgrave Macmillan, 2020, S. 335–382 DOI:10.1007/978-3-030-25425-4_1210.1007/978-3-030-25425-4_12Search in Google Scholar
7 Titu, A. M.; Gusan, V.; Dragomir, M.; Pop, A. B.; Titu, Ș.: Cost Calculation and Deployment Strategies for Collaborative Robots in Production Lines. An Innovative and Sustainable Perspective in Knowledge-Based Organizations. Sustainability 16 (2024) 13, 5292 DOI:10.3390/su1613529210.3390/su16135292Search in Google Scholar
8 IG Metall: Metall- und Elektroindustrie – Monatsentgelte, Ausbildungsvergütungen, Zuschläge, Urlaub und Kündigungsfristen. Online unter https://www.igmetall.de/tarif/tariftabellen/metall-und-elektroindustrie [Abruf am 22.06.2025]Search in Google Scholar
9 Unchained Robotics: Universal Robots UR3e. Online unter https://unchainedrobotics.de/produkte/roboter/cobot/universal-robotsur3e [Abruf am 06.06.2025]Search in Google Scholar
© 2025 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany
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