1982 revolutionierte Robert Bloos Senior das Heizen mit Holz: Der findige Tüftler erfand die automatische Beschickung von Heizkesseln mit Hackgut. Heute produzieren die mittelfränkischen Pioniere der Heizomat Gerätebau + Energiesysteme GmbH jährlich bis zu 1600 umweltfreundliche, individuell angepasste Hackschnitzel-Heizungsanlagen. Damit die hohen Auftragszahlen zu bewältigen sind, werden die Heizkessel mit modernen Roboterschweißzellen von Fronius geschweißt.
Entstanden die ersten Hackschnitzel-Heizungsanlagen mit automatischer Holzschnitzel-Beschickung noch in der Garage, fertigt das deutsche Familienunternehmen mittlerweile an zwei Standorten in Gunzenhausen und Heidenheim. Mit 330 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und in einer Fertigungstiefe von 85 Prozent werden maßgeschneiderte Heizungsanlagen von 30 bis 990 Kilowatt produziert. Geliefert wird weltweit.
Zunehmender Fachkräftemangel und kontinuierliches Wachstum erfordern bei vielen Unternehmen Automationslösungen – so auch bei Heizomat. Heute setzt der Betrieb beim Schweißen von Heizkesseln auf drei Fronius Roboterschweißzellen, die mit der Offline-Programmier- und Simulationssoftware Pathfinder ausgestattet sind.
Manuel Vorbrugg, Fertigungsleiter bei Heizomat, zeigt auf: „Ohne Automation müssten wir weitere qualifizierte Schweißerinnen und Schweißer aufnehmen, die am Arbeitsmarkt kaum noch verfügbar sind. Deshalb haben wir uns für Roboteranlagen entschieden“, führt Vorbrugg weiter aus. „Fronius hat uns schnell überzeugt. Von Anfang an stand die Schweißherausforderung im Mittelpunkt. Auf Basis ihrer Lösung wurde die Kinematik konzipiert und nicht umgekehrt. Heute besitzen wir drei Roboterschweißzellen mit Wendepositionierern, die genau das tun, was wir brauchen: zuverlässig perfekte Nähte schweißen.“
Für den Bau der Hackgutheizungen werden Serienbauteile – Heizkessel – aus 6 Millimeter dickem warmgewalztem, unlegiertem Baustahl S235JR und mit einem Bauteilgewicht von 700 bis 950 Kilogramm gas- und wasserdicht gefügt. Die Stückzahlen der einzelnen Komponenten bewegen sich zwischen 300 und 700 Stück, je nach Bedarf.
„Das automatisierte Schweißen bringt uns entscheidende Vorteile“, erörtert Vorbrugg. „Erstens können wir die Anlagen hauptzeitparallel rüsten. Auf diese Weise ersparen wir uns unwirtschaftliche Stillstandzeiten. Zweitens schweißen wir wesentlich schneller als von Hand. Statt 6 Stunden benötigt der Roboter für einen Heizkessel gerade einmal eine Stunde 40 Minuten. Und drittens benötigen wir durch den Einsatz der Offline-Programmier- und Simulationssoftware Pathfinder bedeutend weniger Zeit fürs Teachen des Schweißroboters.“
Das größte Plus beim Offline-Programmieren mit Pathfinder besteht darin, dass man sämtliche Schweißfolgen abseits der Roboteranlagen erstellen kann. Laufende Schweißarbeiten müssen für die Programmierung nicht mehr gestoppt werden. Mit der Hilfe von Simulatoren werden potenzielle Fehler im Voraus erkannt und Schweißfolgen optimiert. So werden zum Beispiel Kollisionen, Überschreitungen von Achsgrenzen oder Singularitäten erfasst und visualisiert. Besonders zeitsparend sind folgende Funktionen: Kopieren, Verketten, Gruppieren und Spiegeln von Schweißnähten. Schweißsimulationen können in Echtzeit oder in stufenlos regulierter Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Taktzeitermittlung (Schweißgeschwindigkeit, Gasvorströmzeit, Endkraterfüllung etc.) erfolgen. Würde man den Schweißroboter ausschließlich unmittelbar in der Anlage teachen, könnte dies einen Mehraufwand bis zum Zehnfachen bedeuten.
„Unsere Anlage schweißt konstant in der Nahtmitte“, erklärt Schweißexperte Christoph Stieglitz. „Dafür ist sie mit einer automatischen Schweißnahtsuche ausgestattet, die wie folgt funktioniert: Der Roboter fährt mit dem Schweißdraht gegen das Bauteil, merkt sich den Punkt und speichert seine Koordinaten. Sobald alle benötigten Punkte auf den x-, y- und z-Koordinaten vermessen und aufgezeichnet wurden, werden diese mit dem virtuellen Bauteil verglichen und bei Abweichungen wird die Schweißbahn korrigiert.“
Die exakte Position der Schweißnähte ist eine Grundvoraussetzung für gas- und wasserdichte Heizkessel in der geschätzten Heizomat-Qualität. Deshalb wird jeder Heizkessel einer 24-stündigen Dichtheitsprüfung bei 9 bis 11 bar Wasserdruck unterzogen, bevor er in einer der weltweit gefragten Hackschnitzel-Heizanlagen verbaut wird. Genauso wichtig sind optisch einwandfreie Sichtnähte – vor allem in den USA. Dort fordert die ASME-Norm auch im nicht sichtbaren Bereich der Kessel 100 Prozent perfekte Schweißnähte.
Die Systemsteuerung HMI T21-RS überwacht und koordiniert neben sämtlichen Schweißabläufen jede der Komponenten, die in der Roboterschweißzelle zum Einsatz kommen: Roboter, Schweißstromquelle, Wendepositionierer, Tool-Center-Point-Vermessung (TCP) und Brennerreinigung. Sprichwörtliche Highlights sind der Programmeditor zum Festlegen aller kinetischen und schweißtechnischen Abläufe sowie die Real-Time-Visualisierung in 3-D. Da die Schweißfachkräfte bei Heizomat einen guten Überblick über den jeweils aktuellen Anlagenstatus und alle Teile des Systems benötigen, werden alle Module und Schutzbereiche visualisiert – abhängig vom jeweiligen Zustand der Schweißzelle. Der Funktionsumfang der Steuerung umfasst die Benutzer- und Programmverwaltung, Störmeldeanzeigen, Takt- und Stückzähler, Sprachumschaltung, Anlagenstatusanzeigen sowie das komplette Power-Management (Medienversorgung).
„Mit Fronius haben wir den gewünschten Partner gefunden“, resümiert Vorbrugg. „Wie bei uns wird umweltfreundliches Wirtschaften großgeschrieben und Probleme werden als Herausforderungen betrachtet. Außerdem haben wir stets jemanden zur Hand, der uns weiterhilft. Die Kommunikationswege sind kurz, die Zusammenarbeit ist freundschaftlich und angenehm. Kurz: es herrscht Handschlagqualität. Ich bin überzeugt, dass wir mit den innovativen, österreichischen Schweißexperten für die Zukunft gut gerüstet sind.“