WO2025252276A1 - Fertigungsanlage zum herstellen von kraftfahrzeugbauteilen sowie verfahren - Google Patents

Fertigungsanlage zum herstellen von kraftfahrzeugbauteilen sowie verfahren

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WO2025252276A1
WO2025252276A1 PCT/DE2025/100473 DE2025100473W WO2025252276A1 WO 2025252276 A1 WO2025252276 A1 WO 2025252276A1 DE 2025100473 W DE2025100473 W DE 2025100473W WO 2025252276 A1 WO2025252276 A1 WO 2025252276A1
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welding
substrate
substrates
production
transported
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Tobias Hauser
Robert RAMAKRISHNAN
Alexander Grimm
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/22—Direct deposition of molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing plant for producing motor vehicle components according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing motor vehicle components according to claim 9.
  • WAAM Arc welding process
  • FSP friction stir processing
  • the object of the invention is to create a manufacturing plant for producing motor vehicle components and a method for producing motor vehicle components, so that the motor vehicle components can be produced with particularly low effort.
  • a first aspect of the invention relates to a manufacturing plant for producing, in particular automated, automotive components.
  • the manufacturing plant can also be referred to as a production plant.
  • Automotive components are understood to be components intended for use in motor vehicles.
  • each motor vehicle for example in its fully manufactured state, comprises at least one of these components.
  • the respective motor vehicle is, for example, a motor vehicle, in particular a passenger car.
  • the automotive components are preferably series-produced parts, which can also be referred to as series components. This means that the respective motor vehicle for which the automotive component is intended is a series-produced vehicle.
  • the automotive components can be small-series or large-series production parts, but preferably small-series parts, which can also be referred to as small-series components.
  • the production facility is designed for the series production of the automotive components, especially for the automotive industry.
  • the production plant includes at least one welding unit designed for arc cladding welding, in particular an automatic or automated unit.
  • arc cladding welding in particular automatic arc cladding
  • the welding unit can also be referred to as a welding station.
  • the welding unit is designed as a welding robot.
  • Wire arc additive manufacturing is an additive manufacturing process.
  • a metallic filler material such as a wire
  • Desired structures can be built up layer by layer in this way.
  • the filler material can be liquid or powdered and deposited, particularly in layers, onto the workpiece. This is achieved using a consumable wire electrode in the welding equipment.
  • WAAM allows metal layers to be applied one on top of the other, creating, for example, a desired, especially three-dimensional, target geometry.
  • WAAM can be understood as a combination of two production processes: gas metal arc welding (GMAW) and additive manufacturing.
  • GMAW is a welding process for joining metal parts using an electric arc.
  • Additive manufacturing is a technical term for 3D printing.
  • the manufacturing plant has at least one receiving area, in particular spaced apart from the welding device, for arranging at least one substrate, for example made of metal.
  • the receiving area is, for example, designed as a buffer zone.
  • the substrate can also be referred to as a blank.
  • the substrate can be the workpiece mentioned above.
  • the manufacturing plant has at least one handling device, in particular one separate from the welding device, by means of which the at least one substrate arranged in the receiving area can be picked up, in particular automatically, and transported from the receiving area to the welding device, in particular automatically.
  • the substrate can be removed from the receiving area by means of the handling device and that the substrate picked up or removed from the receiving area can be brought to the welding device by means of the handling device, that is, fed to the welding device.
  • the at least one substrate, transported or brought to the welding device, particularly by means of the handling device, can be processed by the welding device to manufacture one of the respective automotive components by arc cladding, particularly automatically.
  • the at least one substrate can be processed or is processed by the welding device by means of arc cladding, i.e., by arc cladding or using arc cladding, in order to manufacture the respective automotive component.
  • the filler material can be applied or deposited onto the at least one substrate, particularly layer by layer, by means of the welding device using arc cladding.
  • the at least one substrate is processed by means of arc cladding or that the filler material is applied by means of arc cladding using the welding device.
  • the automotive component By processing the substrate by means of arc cladding, the automotive component can be formed or created, particularly by applying the filler material. After arc welding, the automotive component may be completely finished or not yet completely finished, meaning that further processing steps may still be necessary.
  • an intermediate product can be obtained after arc cladding welding; that is, the intermediate product can be formed from the substrate by means of arc cladding welding, and the automotive component can then be manufactured from this intermediate product, for example, through post-processing.
  • the intermediate product can also be referred to as a raw part. Therefore, the term "production plant” can be understood to refer specifically to a production plant for manufacturing raw parts for automotive components.
  • Arc cladding welding (WAAM process) is known from the general prior art; however, arc cladding welding can only be used as a stand-alone process and not with automated equipment. Conventional arc cladding processes can therefore only be used for individual component production, i.e., for single-part production, and in particular not for series production. A conventional arc cladding process can thus require a particularly high level of personnel, which, for example, makes conventional equipment economically unviable.
  • the manufacturing effort for producing automotive components, especially raw parts can be kept particularly low using the production system according to the invention.
  • This can be achieved by providing the respective substrate at the receiving area and automatically feeding it to the welding unit via the handling device.
  • the welding unit can then automatically process the substrate, thereby producing the respective raw part or automotive component from the substrate.
  • the WAAM process can thus be industrialized for the series production of a vehicle project with series components using the production system according to the invention.
  • the raw parts or automotive components can be produced automatically using arc cladding welding with the production system.
  • a particularly large number of automotive components can be produced in a very cost-effective manner.
  • a fundamental advantage of arc cladding welding is that large and, for example, particularly complex structures or even entire components, especially those with cavities, can be manufactured in a very cost-effective and/or very fast manner.
  • the automotive components can be produced in They can be manufactured economically in a particularly short time.
  • conventional die-cast vehicle components can be replaced by automotive components produced using arc cladding welding.
  • the production plant has at least one storage area, distinct from the receiving area, for arranging the at least one substrate processed by the welding device.
  • the substrate processed by the welding device i.e., the raw part or the automotive component
  • the at least one substrate, raw part, or automotive component processed by the welding device can be transported, or is transported, from the welding device to the storage area, preferably automatically, by means of the handling device.
  • the substrate processed by the welding device can be removed from the welding device by means of the handling device and brought to the storage area, and in particular positioned there.
  • the processed substrate can be the respective manufactured automotive component, which can be in a fully manufactured state or in an incomplete state, i.e., for example, in the form of an intermediate product or raw part.
  • the processed substrate can therefore be the raw part.
  • the storage area allows the processed substrates or the manufactured raw parts or vehicle components to be temporarily stored and transported in a particularly low-effort manner, for example to their installation location in the vehicle and/or for further processing.
  • the production plant comprises at least one second welding device, designed separately from the first and configured for arc welding, particularly automatic arc welding.
  • the second welding device is preferably designed as a welding robot.
  • the second welding device can also be referred to as a second welding station. It is provided that at least one substrate arranged in the receiving area can be picked up, particularly automatically, by means of the handling device and can be transported, particularly automatically, from the receiving area to the second welding device.
  • the handling device allows the substrate to be picked up, particularly automatically, by means of the The handling device removes the substrate from the receiving area and feeds it to the second welding device, meaning, in particular, that it is brought to the second welding device.
  • the handling device picks up a first substrate, which is arranged in the receiving area, and transports it from the receiving area to the welding device, and that, in particular subsequently, the handling device picks up a second substrate, which is arranged in the receiving area, and transports it from the receiving area to the second welding device.
  • the at least one substrate transported to the second welding device meaning, in particular, the at least one second substrate, can be machined, or is machined, by the second welding device to produce one of the respective automotive components by arc cladding welding.
  • the at least one substrate transported to the second welding device can be machined, or is machined, by the second welding device by arc cladding welding in order to produce one of the respective automotive components.
  • the filler material can be applied, in particular layer by layer, to the substrate transported to the second welding device by means of the second welding device.
  • the welding unit which can also be referred to as the first welding unit, can be used to process the first substrate by arc cladding to produce the first of the automotive components, thereby manufacturing the first automotive component or a first of the raw parts.
  • the second welding unit can be used to process the second substrate by arc cladding to produce the second of the automotive components, thereby manufacturing the second automotive component or a second of the raw parts.
  • the second welding unit therefore allows a particularly large number of arc cladding welding processes to be carried out by the production plant. The number of feasible or completed arc cladding welding operations can thus be significantly increased, thereby increasing the number of automotive components produced per unit of time.
  • the welding devices i.e., the first and the second welding device
  • the substrates i.e., for example, the first and the second substrate
  • the Welding equipment can be used alternately for arc cladding, allowing for the alternating production of automotive components or raw parts using the welding equipment.
  • arc cladding processes are carried out using the first welding equipment, while arc cladding processes are not carried out using the second welding equipment, and/or arc cladding processes are carried out using the second welding equipment, while arc cladding processes are not carried out using the first welding equipment.
  • At least one substrate While at least one substrate is transported to or removed from one welding equipment using the handling device, at least one substrate, in particular a different one, can be processed using arc cladding welding using the other welding equipment. This allows for particularly short downtimes of the welding equipment, enabling the highly efficient production of automotive components.
  • the handling device is designed for the simultaneous transport of multiple substrates and/or automotive components and/or intermediate products.
  • multiple substrates, automotive components, and/or intermediate products can be transported simultaneously using the handling device.
  • multiple substrates arranged in the receiving area can be picked up together, particularly automatically, and transported to the welding unit, particularly automatically.
  • multiple substrates, intermediate products, or automotive components processed by arc cladding can be transported from the first and/or second welding unit to the storage area, particularly automatically, using the handling device. This allows for the production of a particularly large number of automotive components per unit of time in a particularly efficient manner. Consequently, the manufacturing effort for the automotive components can be kept to a minimum.
  • the first welding unit is designed for the simultaneous processing of multiple substrates using arc cladding. This allows a particularly large number of substrates to be processed per unit of time using arc cladding, thereby significantly reducing the manufacturing effort for automotive components.
  • the second welding unit is designed for the simultaneous processing of multiple substrates using arc cladding welding. This allows a particularly large number of substrates to be processed per unit of time using arc cladding welding, thereby keeping the manufacturing effort for the automotive components to a minimum.
  • the production facility for manufacturing interior components and/or body components is designed as the vehicle parts themselves.
  • interior components and/or body components can be manufactured or are manufactured using the production facility.
  • the vehicle components are designed as interior components or as body components, and the respective interior component can be understood to be, in particular, a specific interior component.
  • the respective interior component is intended for a specific interior space of the respective vehicle.
  • the respective interior component is to be arranged or is to be arranged in the respective interior space.
  • the respective interior space which can also be referred to as the vehicle interior, can be understood to be, in particular, a passenger cell or passenger compartment. If the vehicle components are interior components, then the respective interior component is, for example, a center console bracket.
  • the center console bracket is understood to be a mounting device for attaching a center console of the vehicle.
  • body component refers to a specific structural element of a, in particular self-supporting, body of the respective motor vehicle.
  • a second aspect of the invention relates to a method for manufacturing automotive components using a production plant, particularly according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention, and vice versa.
  • At least one substrate for example made of metal, in at least one receiving area of the production plant, in particular providing several substrates in the receiving area;
  • the aforementioned steps can be repeated, particularly multiple times. This allows for the production of several vehicle components, as the substrate transported to the welding unit by the handling device can be processed by arc cladding welding to produce each of the respective vehicle components.
  • the procedure includes the following steps: - Picking up at least one of the substrates arranged in the picking area by means of the handling device and transporting this at least one picked-up substrate by means of the handling device from the picking area to a second welding device of the production plant; and
  • the substrate is designed to be plate-shaped and/or have an extruded profile.
  • the plate-shaped substrate can also be referred to as a base plate.
  • the plate-shaped substrate allows the filler material to be applied particularly efficiently by arc welding, thus enabling the production of automotive components with minimal effort.
  • the intermediate product can therefore consist of the plate-shaped substrate, i.e., a plate-shaped part, and the shape formed by the filler material through arc welding.
  • the plate-shaped substrate or the plate-shaped part can be removed to produce the automotive component, for instance, by milling.
  • the plate-shaped part can remain, thus becoming part of the vehicle component.
  • the extruded profile is preferably intended to remain in the fully manufactured vehicle component.
  • the filler material can be applied to the extruded profile by arc welding, resulting in a composite of the extruded profile and the filler material, or its shape.
  • this eliminates the need to separate the extruded profile from the filler material, allowing the vehicle component to retain the extruded profile. This enables particularly cost-effective manufacturing of the vehicle component.
  • Fig. 1 is a schematic top view of a device according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic flowchart to illustrate a method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic top view of a production plant 1 for manufacturing automotive components 2.
  • the production plant 1 is designed for additive manufacturing using arc cladding welding.
  • the production plant 1 has a welding unit 3 designed for arc cladding welding.
  • the manufacturing plant 1 has, in addition to the welding device 3, which can also be referred to as the first welding device 3, a second welding device 4, which is also designed for arc cladding welding, and which is spaced apart from the first welding device 3.
  • the welding device 3 which can also be referred to as the first welding device 3
  • a second welding device 4 which is also designed for arc cladding welding, and which is spaced apart from the first welding device 3.
  • a substrate 6 is processed, particularly automatically, using the respective welding equipment 3, 4. This process deposits a filler material onto the substrate, particularly layer by layer, by arc cladding welding to manufacture the respective automotive component 2.
  • substrate 6 refers to the material to be processed or processed by the production system 1, which can also be referred to as the starting material. This means that the respective starting material serves to manufacture at least one of the automotive components 2, i.e., is used for this purpose.
  • the substrate 6 and/or the filler material is, for example, made of aluminum. It is made primarily from an aluminum alloy or from steel.
  • the filler material can also be referred to as filler material.
  • the respective welding device 3, 4 is designed as a welding robot.
  • each welding robot has at least one rotary-tilting table.
  • the production plant 1 has a receiving area 7, which is designed for arranging at least one of the substrates 6, in this case, several substrates 6.
  • the production plant 1 has a handling device 8, which is designed, for example, as a robot, in particular a handling robot.
  • the handling device 8 can also be referred to as a transport device.
  • several of the substrates 6 can be picked up together by means of the handling device 8 and, in particular, selectively transported to the first or the second welding device 3, 4.
  • the handling device 8 is thus designed for the joint transport of several substrates 6.
  • the production plant 1 has at least one storage area 9, which is designed for arranging at least one of the vehicle components 2, but in this embodiment is designed for arranging several vehicle components 2.
  • at least one of the vehicle components 2 can be transported from the respective welding unit 3, 4 to the storage area 9 by means of the handling device 8.
  • several of the vehicle components 2 can be transported together from the respective welding unit 3, 4 to the storage area 9 by means of the handling device 8.
  • the handling device 8 is thus designed for the simultaneous transport of several vehicle components 2.
  • Production plant 1 is designed to carry out a process for manufacturing automotive components 2. The precise operation of production plant 1 can also be explained using the process itself. The process is explained in more detail below.
  • Fig. 2 shows a schematic flowchart to illustrate the process.
  • Fig. 2 illustrates phases of a production process for manufacturing the automotive component 2.
  • a system check 10 is performed in the process.
  • the system check 10 ensures the production capability of the manufacturing plant 1.
  • residual quantities of filler material can be checked and/or the gas pressure of a gas used for arc cladding, especially shielding gas, can be checked.
  • the filler material is preferably a wire, so residual wire quantities can be checked during the system check 10.
  • the system check 10 can be performed at a workstation 11, especially a manual one, and particularly in a first sub-area 12 of the workstation 11.
  • the manufacturing plant 1 can therefore have the workstation 11, especially the first sub-area 12 of the workstation 11.
  • manual cleaning and inspection of the substrates 6 can be carried out at workstation 11, particularly in the first sub-area 12.
  • the substrates 6 are, for example, plate-shaped, especially as building panels. Alternatively or additionally, the substrates 6 may, for example, have an extruded profile 16.
  • a setup 13, especially a manual one is carried out.
  • an employee 14 removes the substrates 6, especially extruded profiles 16 (e.g., including DMC marking), from a wire mesh box 15.
  • the employee 14 can then connect each of the extruded profiles 16 to a respective base body, especially a building plate, to form the respective substrate 6.
  • the building plates can be manually loaded with DMC-marked extruded profiles.
  • the workstation 11 can have a second sub-area 17, which is provided for setup 13 (manual clamping onto the building plate).
  • the substrates 6 can be fed into the receiving area 7, which can also be referred to as infeed.
  • the receiving area 7 is preferably designed as a buffer, especially a building plate buffer. trained.
  • setup 13 can include introducing the substrates 6 into the building plate buffer.
  • the receiving area 7, also referred to as the building panel buffer, can thus accommodate several substrates 6.
  • the prepared building panels can therefore be located in this buffer.
  • at least ten, twenty, or thirty substrates 6 can be arranged in the receiving area 7, for instance, in at least two, three, or six layers. This allows, in particular, the production of at least one hundred and twenty parts.
  • the welding devices 3, 4 are loaded with the substrates 6.
  • the handling device 8 has at least one robot arm, which can also be referred to as a manipulator.
  • the handling device 8, in particular the robot arm, preferably has at least one gripper for picking up, in particular for gripping, the respective substrate 6 and/or the respective vehicle component 2.
  • the handling device 8 is designed as a robot, which can also be referred to as a handling robot.
  • the handling device 8 By means of the handling device 8, several of the substrates 6 arranged in the receiving area 7, for example a first group of the substrates 6 arranged in the receiving area 7, can be picked up, in particular automatically, and transported from the receiving area 7 to one of the welding devices 3, 4, for example to the first welding device 3.
  • the substrates 6, for example, the first group of substrates 6, can be positioned in one of the welding devices 3, 4, for example, in the first welding device 3, by means of the handling device 8.
  • the first group comprises four, in particular tensioned, substrates 6 (extruded profiles).
  • a second group of substrates 6 arranged in the receiving area 7 can be picked up by means of the handling device 8, in particular subsequently, and transported from the receiving area 7 to the other welding device 3, 4, for example, to the second welding device 4, in particular automatically.
  • These substrates 6, in particular the second group of substrates 6, can then be positioned in the second welding device 4 by means of the handling device 8.
  • the second group can also comprise four substrates 6.
  • the handling device 8 is thus used for handling the substrates 6 between the Welding devices 3, 4 and the receiving area 7 are configured.
  • the welding devices 3, 4 can be automatically loaded with the substrates 6 by means of the handling device 8.
  • Each welding device 3, 4 is configured as a welding robot.
  • Each welding device 3, 4 can also be referred to as a cell, in particular a WAAM cell.
  • an automated WAAM manufacturing process 20 can be carried out, for example in a fourth step S4.
  • the substrates 6, transported to the welding devices 3, 4 by means of the handling device 8, are processed by the welding devices 3, 4 to produce the automotive components 2 by means of arc cladding (WAAM), in particular automatically.
  • WAAM arc cladding
  • the first group of substrates 6 is processed by the first welding device 3 by means of arc cladding, in particular automatically, to produce a first group of the automotive components 2.
  • the second group of substrates 6 is processed by means of the second welding device 4 by means of arc cladding, in particular automatically, to produce a second group of the automotive components 2.
  • a removal step 21 can be carried out using the handling device 8, for example in a fifth step S5.
  • the finished substrates 6, i.e., in particular the manufactured automotive components 2 can be automatically removed from the respective welding unit 3, 4 by the handling device 8 and fed to the storage area 9, which can also be referred to as a storage area.
  • the processed substrates 6 or the automotive components 2 can be placed in the storage area 9 by the handling device 8.
  • the storage area 9 is designed, for example, as a buffer, which can also be referred to as a finished plate buffer.
  • the substrates 6 processed by the first welding device 3, for example the first group of substrates 6, or the motor vehicle components 2 produced by the first welding device 3, in particular the first group of motor vehicle components 2, can be transported from the first welding device 3 to the storage area 9 by means of the handling device 8, and in particular positioned there. This is preferably done automatically.
  • the substrates 6 processed by the second welding device 4, in particular the second group of substrates 6, or the motor vehicle components 2 produced by means of the second welding device 4, in particular the second group of motor vehicle components 2 are transported from the second welding device 4 to the storage area 9 by means of the handling device 8, and in particular are positioned there. This is preferably also done automatically.
  • the welding devices 3, 4 are particularly preferably designed for the alternating processing of the substrates 6, especially the first and second groups of substrates 6, by means of arc cladding welding. This means that loading 18 into one of the welding devices 3, 4, particularly automatically, can be carried out without interrupting a production process, i.e., without interrupting the processing of the respective substrate 6 by arc cladding welding of the other welding device 3, 4. Alternatively or additionally, unloading 21 from one of the welding devices 3, 4 can be carried out by means of the handling device 8, particularly automatically, without interrupting the production process of the other welding devices 3, 4.
  • the first group of the already processed substrates 6, or the first group of the manufactured automotive components 2 is removed from the first welding device 3 by means of the handling device 8 and transported to the storage area 9. Furthermore, for example, and particularly subsequently, during the processing of the second group of substrates 6 by means of the second welding device 4, a third group of substrates 6 arranged in the receiving area 7 is picked up by means of the handling device 8 and transported to the first welding device 3.
  • the third group of substrates 6 is processed by means of arc cladding welding by means of the first welding device 3 in order to produce a third group of the automotive components 2, whereby during this processing of the third group of substrates 6 by means of the first welding device 3, for example, the processed second group of substrates 6 or the produced second group of automotive components 2 can be removed from the second welding device 4 by means of the handling device 8 and transported to the storage area 9.
  • the handling device 8 can be transported to the storage area 9. and/or substrates 6 can be transported from the receiving area 7 to the other welding device 3, 4 by means of the handling device 8.
  • the receiving area 7, the handling device 8, the welding devices 3 and 4, and the storage area 9 are arranged in an automated area 22 of the production plant 1.
  • This automated area 22 is enclosed in this embodiment, meaning it is provided with a housing 23 that surrounds it.
  • the housing 23 can also be referred to as an enclosure. This significantly increases the safety of the production plant 1.
  • the substrates 6 can enter the automated area 22 via at least one inlet gate 24 and, in particular, be positioned at the receiving area 7.
  • the processed substrates 6 or the manufactured automotive components 2 can be discharged from the automated area 22 via at least one outlet gate 25.
  • the storage area 9 is thus designed, for example, as an internal buffer for finished panels, which is located, in particular, within the automated area 22.
  • Workplace 11, in particular the first and second sub-areas 12, 17, are located outside the automated area 22, that is to say in particular outside the enclosure 23.
  • the production plant 1 has an external buffer 26, which can also be referred to as an external finished-plate buffer.
  • This external buffer 26 is located outside the automated area 22, and thus, in particular, outside the enclosure 23.
  • the buffer 26 is part of the workstation 11, specifically as a third sub-area 27 of the workstation 11.
  • a conveyor preferably manual, is provided, via which the processed substrates 6 or the manufactured automotive components 2 can be transported from the storage area 9 to the external buffer 26.
  • the conveyor is, for example, designed as a roller conveyor. This conveyor preferably runs over the output gate 25.
  • the buffer 26 is preferably dimensioned to be particularly large, so that, for example, a total of at least 30 processed substrates 6 or manufactured automotive components 2 can be located in the buffer 26.
  • the third sub-area 27 of the workstation 11 is designed for the removal, visual inspection, recording, and/or palletizing of the processed substrates 6 or the manufactured automotive components 2.
  • a quality control check 28 which can also be referred to as a quality inspection, can be carried out during the process, for example, during a sixth step S6.
  • Quality control 28 for example, involves, in particular manually, unclamping, quality assurance, for example by means of visual inspection, booking, palletizing, cleaning and/or checking of the processed substrates 6 or the manufactured motor vehicle components 2.
  • the automotive components 2 are formed by processing the substrates 6 using arc cladding welding. However, these components are not yet fully manufactured after the arc cladding welding process is complete. Therefore, these incomplete automotive components 2 can be understood as blanks that can be further processed to become fully manufactured automotive components 2. This means that in the described exemplary embodiment, "automotive components 2" can always refer to the blanks. These blanks can also be described as incomplete automotive components 2 or intermediate products.
  • the processed substrates 6 can also be referred to as finished panels. Thus, the blanks can be the aforementioned finished panels.
  • the raw parts for example by milling, they can be transported further, as illustrated by arrow 29 in Fig. 1.
  • the raw parts, or the incompletely manufactured vehicle components 2 can be transformed into fully manufactured vehicle components 2.
  • the vehicle components 2 After the vehicle components 2 have been manufactured, they are, for example, assembled in a respective vehicle, which is why the vehicle components 2 can also be referred to as assembly components.
  • assembly components for example made from the aforementioned aluminum alloy, in particular aluminum alloy 5183, is possible.
  • the production plant 1 extends, for example, 8 meters in a first direction 30 and 11 meters in a second direction 31.
  • At least one walkway 32 can be arranged around the enclosure 23. Outside the automated area 22, for example, between the enclosure 23 and the walkway 32, there is, for example, a storage area 33, which can be provided for operating materials, i.e., for storing the operating materials of the production plant 1.
  • This storage area 33 can also be referred to as a storage area.
  • the storage area is This is essentially the surrounding space for the operating materials. These operating materials can be wire and/or gas.
  • the production plant 1 has at least one peripheral component 34, which is arranged, for example, within the automated area 22.
  • the peripheral component 34 can be a contact tube changer or the like.
  • the production plant 1 in this case has at least one control device 35, which can also be referred to as a controller.
  • the control device 35 is designed for controlling the production plant 1, in particular automatically.
  • the control device 35 is designed for process control and process data acquisition 36.
  • Automotive component first welding device, second welding device

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage (1) zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen (2), mit wenigstens einer zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildeten Schweißeinrichtung (3), mit einem Aufnahmebereich (7) zum Anordnen wenigstens Substrats (6) und mit einer Handhabungseinrichtung (8), mittels welcher das wenigstens eine in dem Aufnahmebereich (7) angeordnete Substrat (6) aufnehmbar ist und von dem Aufnahmebereich (7) zu der Schweißeinrichtung (3) transportierbar ist, mittels welcher das wenigstens eine zu der Schweißeinrichtung (3) transportierte Substrat (6) zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile (2) mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar ist.

Description

Fertigungsanlage zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen sowie Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen gemäß dem Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen gemäß dem Patentanspruch 9.
Die US 2021 / 0402 507 A1 offenbart ein additives Draht- und
Lichtbogenherstellungsverfahren (WAAM) für eine Titanlegierung, wobei das Verfahren eine Durchführung eines WAAM-Verfahrens mithilfe von Kühlung und Walzen, Fräsen der Seiten- und Deckflächen eines additiven Teils, Durchführen eines FSP-Verfahrens (Friction stir processing) mit Hilfe einer FSP-Ausrüstung, an dem additiven Teil und Anwendung von Kühlung und Walzen auf eine Seitenwand des additiven Teils durch eine Kühl- und Walzvorrichtung während des FSP-Verfahrens umfasst.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fertigungsanlage zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen sowie ein Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen zu schaffen, sodass die Kraftfahrzeugbauteile besonders aufwandsarm hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fertigungsanlage zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zum Herstellen, insbesondere automatisierten, Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen. Die Fertigungsanlage kann auch als Produktionsanlage bezeichnet werden. Unter den Kraftfahrzeugbauteilen werden Bauteile verstanden, welche für Kraftfahrzeuge vorgesehen sind. Insbesondere weist ein jeweiliges der Kraftfahrzeuge, beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand, wenigstens ein jeweiliges der Bauteile auf. Das jeweilige Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet. Die Kraftfahrzeugbauteile sind vorzugsweise Serienbauteile, welche auch als Serienkomponenten bezeichnet werden können. Dies bedeutet, dass es sich bei dem jeweiligen Kraftfahrzeug, für welches das jeweilige Kraftfahrzeugbauteil vorgesehen ist, um ein Serienkraftfahrzeug handelt. Die Kraftfahrzeugbauteile können Kleinserienbauteile oder Großserienbauteile sein, vorzugsweise jedoch Kleinserienbauteile, welche auch als Kleinserienkomponenten bezeichnet werden können. Insbesondere ist die Fertigungsanlage zur, insbesondere automobilen, Serienfertigung der Kraftfahrzeugbauteile ausgebildet.
Die Fertigungsanlage weist wenigstens eine zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildete, insbesondere automatische beziehungsweise automatisierte, Schweißeinrichtung auf. Dies bedeutet, dass mittels der Schweißeinrichtung das, insbesondere automatische Lichtbogenauftragsschweißen durchführbar ist oder durchgeführt wird. Die Schweißeinrichtung kann auch als Schweißstation bezeichnet werden. Vorzugsweise ist die Schweißeinrichtung als Schweißroboter ausgebildet.
Lichtbogenauftragsschweißen ist ein generatives Fertigungsverfahren, welches in englischer Sprache auch als „Wire Arc Additive Manufacturing“ (WAAM) bezeichnet werden kann. Bei dem Lichtbogenauftragsschweißen kann ein metallischer, das heißt aus Metall gebildeter, Zusatzwerkstoff, beispielsweise in Form eines Drahts, mithilfe eines Lichtbogens aufgeschmolzen und gezielt auf eine Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht, insbesondere getropft, werden. Schicht für Schicht können auf diese Weise gewünschte Strukturen aufgebaut werden. Der Zusatzwerkstoff kann flüssig sein oder pulverförmig vorliegen und, insbesondere schichtweise, auf dem Werkstück abgelagert werden. Dies kann mittels einer abschmelzenden Drahtelektrode der Schweißeinrichtung bewirkt werden. Bei WAAM können somit Metallschichten übereinander aufgetragen werden, sodass beispielsweise eine gewünschte, insbesondere dreidimensionale, Zielgeometrie entsteht. Unter WAAM kann insbesondere eine Kombination aus zwei Produktionsverfahren verstanden werden, nämlich dem Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) und der additiven Fertigung. GMAW ist ein Schweißverfahren zum Verbinden von Metallteilen mithilfe eines Lichtbogens. Additive Fertigung ist ein Fachbegriff für 3D- Druck.
Die Fertigungsanlage weist wenigstens einen, insbesondere von der Schweißeinrichtung beabstandeten, Aufnahmebereich zum Anordnen wenigstens eines, beispielsweise aus Metall gebildeten, Substrats auf. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine Substrat in dem Aufnahmebereich anordenbar ist oder angeordnet ist. Der Aufnahmebereich ist beispielsweise als Pufferbereich ausgebildet. Das Substrat kann auch als Rohling bezeichnet werden. Bei dem Substrat kann es sich um das zuvor genannte Werkstück handeln.
Die Fertigungsanlage weist wenigstens eine, insbesondere separat von der Schweißeinrichtung ausgebildete, Handhabungseinrichtung auf, mittels welcher das wenigstens eine in dem Aufnahmebereich angeordnete Substrat, insbesondere automatisiert, aufnehmbar ist beziehungsweise aufgenommen wird und von dem Aufnahmebereich zu der Schweißeinrichtung, insbesondere automatisiert, transportierbar ist beziehungsweise transportiert wird. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es vorgesehen, dass das Substrat mittels der Handhabungseinrichtung von dem Aufnahmebereich entfernbar ist beziehungsweise entfernt wird und, dass mittels der Handhabungseinrichtung das aufgenommene beziehungsweise von dem Aufnahmebereich entfernte Substrat zu der Schweißeinrichtung bringbar ist beziehungsweise gebracht wird, das heißt der Schweißeinrichtung zuführbar ist beziehungsweise zugeführt wird.
Das wenigstens eine, insbesondere mittels der Handhabungseinrichtung, zu der Schweißeinrichtung transportierte beziehungsweise gebrachte Substrat ist mittels der Schweißeinrichtung zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile mittels Lichtbogenauftragsschweißen, insbesondere automatisiert, bearbeitbar. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine Substrat mittels der Schweißeinrichtung mittels Lichtbogenauftragsschweißen, das heißt durch Lichtbogenauftragsschweißen beziehungsweise unter Anwendung von Lichtbogenauftragsschweißen, bearbeitbar ist beziehungsweise bearbeitet wird, um das jeweilige Kraftfahrzeugbauteil herzustellen. In anderen Worten ist mittels der Schweißeinrichtung auf das wenigstens eine Substrat, insbesondere schichtweise, das Zusatzmaterial mittels Lichtbogenauftragsschweißen auftragbar beziehungsweise aufbringbar. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass mittels der Schweißeinrichtung das wenigstens eine Substrat mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet wird beziehungsweise mittels Lichtbogenauftragsschweißen das Zusatzmaterial aufgebracht wird. Durch das Bearbeiten des Substrats mittels Lichtbogenauftragsschweißen kann, insbesondere durch das Aufbringen des Zusatzmaterials, das Kraftfahrzeugbauteil geformt beziehungsweise ausgebildet werden. Dabei kann nach dem Lichtbogenauftragsschweißen das Kraftfahrzeugbauteil vollständig hergestellt sein oder noch nicht vollständig hergestellt sein, sodass beispielsweise noch Nachbearbeitungsschritte erforderlich sein können. Es kann somit nach dem Lichtbogenauftragsschweißen ein Zwischenprodukt vorliegen, das heißt mittels des Lichtbogenauftragsschweißens kann aus dem Substrat das Zwischenprodukt gebildet werden, wobei beispielsweise durch das Nachbearbeiten aus dem Zwischenprodukt das Kraftfahrzeugbauteil hergestellt werden kann. Das Zwischenprodukt kann auch als Rohteil bezeichnet werden. Es kann somit unter der Fertigungsanlage insbesondere eine Fertigungsanlage zum Herstellen von Rohteilen für Kraftfahrzeugbauteile verstanden werden.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Das Lichtbogenauftragsschweißen (WAAM-Verfahren) ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, jedoch kann das Lichtbogenauftragsschweißen dabei lediglich „Stand-alone“ und nicht mittels automatisierter Anlagentechnik verwendet werden. Herkömmliche Lichtbogenauftragsschweißverfahren können somit lediglich zur Individualbauteilfertigung, das heißt zur Einzelteilfertigung, verwendet werden, und insbesondere nicht zur Serienfertigung. Bei einem herkömmlichen Lichtbogenauftragsschweißverfahren kann somit ein besonders hoher Mitarbeitereinsatz erforderlich sein, wodurch beispielsweise herkömmliche Anlagentechnik nicht wirtschaftlich skalierbar sein kann.
Demgegenüber kann mittels der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage der Herstellungsaufwand zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile, insbesondere der Rohteile, besonders gering gehalten werden. Dies kann dadurch erzielt werden, dass das jeweilige Substrat an dem Aufnahmebereich bereitgestellt werden kann und mittels der Handhabungseinrichtung automatisch der Schweißeinrichtung zugeführt werden kann, welche das jeweilige Substrat automatisch bearbeiten kann, wodurch aus dem jeweiligen Substrat das jeweilige Rohteil beziehungsweise das jeweilige Kraftfahrzeugbauteil hergestellt werden kann. Das WAAM-Verfahren kann somit mittels der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage zur Serienbelieferung eines Fahrzeugprojekts mit Serienkomponenten industrialisiert werden. Dies bedeutet, dass die Rohbauteile beziehungsweise die Kraftfahrzeugbauteile mittels der Fertigungsanlage automatisiert mittels Lichtbogenauftragsschweißen hergestellt werden können. Dabei kann insbesondere auf besonders aufwandsarme Weise eine besonders große Stückzahl der Kraftfahrzeugbauteile produziert werden. Grundsätzlich vorteilhaft am Lichtbogenauftragsschweißen ist es insbesondere, dass große und beispielsweise besonders komplexe Strukturen oder sogar ganze Bauteile, insbesondere mit Hohlräumen, auf besonders aufwandsarme Weise und/oder auf besonders schnelle Weise gefertigt werden können. Dies bedeutet, dass die Kraftfahrzeugbauteile in besonders kurzer Zeit wirtschaftlich gefertigt werden können. Durch die mittels Lichtbogenauftragsschweißen hergestellten Kraftfahrzeugbauteile können beispielsweise herkömmliche Druckgussbauteile des Kraftfahrzeugs ersetzt werden.
In weiterer Ausgestaltung weist die Fertigungsanlage wenigstens einen, insbesondere von dem Aufnahmebereich unterschiedlichen, zum Anordnen des wenigstens einen mittels der Schweißeinrichtung bearbeiteten Substrats vorgesehenen Ablagebereich auf. Dies bedeutet, dass das mittels der Schweißeinrichtung bearbeitete Substrat, das heißt das Rohteil oder das Kraftfahrzeugbauteil, nach dessen Bearbeitung in dem Ablagebereich anordenbar ist beziehungsweise angeordnet wird. Dabei ist es vorgesehen, dass zu dem Ablagebereich das wenigstens eine mittels der Schweißeinrichtung bearbeitete Substrat beziehungsweise Rohteil oder Kraftfahrzeugbauteil, insbesondere nach der Bearbeitung, mittels der Handhabungseinrichtung, insbesondere von der Schweißeinrichtung, zu dem Ablagebereich, vorzugsweise automatisiert, transportierbar ist oder transportiert wird. In anderen Worten kann das mittels der Schweißeinrichtung bearbeitete Substrat mittels der Handhabungseinrichtung von der Schweißeinrichtung entfernt werden und mittels der Handhabungseinrichtung zu dem Ablagebereich gebracht werden, insbesondere dort positioniert werden. Bei dem bearbeiteten Substrat kann es sich um das jeweilige hergestellte Kraftfahrzeugbauteil handeln, welches sich in vollständig hergestelltem Zustand oder in nicht vollständig hergestelltem Zustand, das heißt beispielsweise in Form des Zwischenprodukts beziehungsweise Rohteils, befinden kann. Es kann sich bei dem bearbeiteten Substrat also um das Rohteil handeln. An dem Ablagebereich können die bearbeiteten Substrate beziehungsweise die hergestellten Rohteile oder Kraftfahrzeugbauteile zwischengelagert werden und auf besonders aufwandsarme Weise weitertransportiert werden, um sie beispielsweise zu ihrem Einbauort in das Kraftfahrzeug und/oder zur Nachbearbeitung verbringen zu können.
In weiterer Ausgestaltung weist die Fertigungsanlage wenigstens eine separat von der Schweißeinrichtung ausgebildete und zum, insbesondere automatischen, Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildete, zweite Schweißeinrichtung auf. Die zweite Schweißeinrichtung ist vorzugsweise als Schweißroboter ausgebildet. Die zweite Schweißeinrichtung kann auch als zweite Schweißstation bezeichnet werden. Dabei ist es vorgesehen, dass mittels der Handhabungseinrichtung wenigstens ein in dem Aufnahmebereich angeordnetes Substrat, insbesondere automatisch, aufnehmbar ist oder aufgenommen wird und mittels der Handhabungseinrichtung, insbesondere von dem Aufnahmebereich, zu der zweiten Schweißeinrichtung, insbesondere automatisch, transportierbar ist oder transportiert wird. In anderen Worten kann mittels der Handhabungseinrichtung das Substrat von dem Aufnahmebereich entfernt werden und der zweiten Schweißeinrichtung zugeführt werden, das heißt insbesondere zu der zweiten Schweißeinrichtung gebracht werden. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass mittels der Handhabungseinrichtung ein erstes der Substrate, welches in dem Aufnahmebereich angeordnet ist, aufgenommen wird und von dem Aufnahmebereich zu der Schweißeinrichtung transportiert wird und, das mittels der Handhabungseinrichtung, insbesondere anschließend, ein zweites der Substrate, welches in dem Aufnahmebereich angeordnet ist, aufgenommen wird und von dem Aufnahmebereich zu der zweiten Schweißeinrichtung transportiert wird. Ferner ist es vorgesehen, dass mittels der zweiten Schweißeinrichtung das wenigstens eine zu der zweiten Schweißeinrichtung transportierte Substrat, das heißt insbesondere das wenigstens eine zweite Substrat, zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar ist beziehungsweise bearbeitet wird. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine zu der zweiten Schweißeinrichtung transportierte Substrat mittels der zweiten Schweißeinrichtung durch Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar ist beziehungsweise bearbeitet wird, um das eine der jeweiligen Kraftfahrzeugbauteile herzustellen. Somit kann mittels der zweiten Schweißeinrichtung auf das zu der zweiten Schweißeinrichtung transportierte Substrat das Zusatzmaterial, insbesondere schichtweise, aufgetragen werden. Somit kann beispielsweise mittels der Schweißeinrichtung, welche auch als erste Schweißeinrichtung bezeichnet werden kann, zum Herstellen eines ersten der Kraftfahrzeugbauteile das erste Substrat mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, wodurch insbesondere das erste Kraftfahrzeugbauteil oder ein erstes der Rohteile hergestellt wird, und mittels der zweiten Schweißeinrichtung kann zum Herstellen eines zweiten der Kraftfahrzeugbauteile das zweite Substrat mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, wodurch insbesondere das zweite Kraftfahrzeugbauteil oder ein zweites der Rohteile hergestellt wird. Durch die zweite Schweißeinrichtung können daher besonders viele Lichtbogenauftragsschweißprozesse mittels der Fertigungsanlage durchgeführt werden. Eine Anzahl an durchführbaren beziehungsweise durchgeführten Lichtbogenauftragsschweißvorgängen kann somit besonders erhöht werden, wodurch eine Anzahl der hergestellten Kraftfahrzeugbauteile pro Zeiteinheit besonders erhöht werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Schweißeinrichtungen, das heißt die erste und die zweite Schweißeinrichtung, zum alternierenden Bearbeiten der Substrate mittels Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet sind. Somit können die Substrate, das heißt beispielsweise das erste und das zweite Substrat, mittels der Schweißeinrichtungen alternierend durch Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, wodurch insbesondere alternierend die Kraftfahrzeugbauteile beziehungsweise die Rohteile mittels der Schweißeinrichtung hergestellt werden können. In anderen Worten werden mittels der ersten Schweißeinrichtungen Lichtbogenauftragsschweißvorgänge durchgeführt, während mittels der zweiten Schweißeinrichtung das Durchführen von Lichtbogenauftragsschweißvorgängen unterbleibt und/oder werden mittels der zweiten Schweißeinrichtung Lichtbogenauftragsschweißvorgänge durchgeführt, während das Durchführen von Lichtbogenauftragsschweißvorgängen mittels der ersten Schweißeinrichtung unterbleibt. Darunter kann insbesondere folgendes verstanden werden: Während mittels der Handhabungseinrichtung wenigstens ein jeweiliges der Substrate zu einer der Schweißeinrichtungen transportiert wird oder von der einen Schweißeinrichtung entfernt wird, kann mittels der anderen der Schweißeinrichtung wenigstens ein jeweiliges, insbesondere anderes, der Substrate mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden. Dadurch können Stillstandszeiten der Schweißeinrichtung besonders geringgehalten werden, wodurch die Kraftfahrzeugbauteile besonders effizient hergestellt werden können.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Handhabungseinrichtung zum gemeinsamen Transportieren mehrerer Substrate und/oder Kraftfahrzeugbauteile und/oder Zwischenprodukte ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass mittels der Handhabungseinrichtung mehrere Substrate, Kraftfahrzeugbauteile und/oder Zwischenprodukte zeitgleich transportierbar sind beziehungsweise transportiert werden. Es können somit mittels der Handhabungseinrichtung mehrere in dem Aufnahmebereich angeordnete Substrate, insbesondere automatisiert, gemeinsam aufgenommen werden und mittels der Handhabungseinrichtung gemeinsam zu der Schweißeinrichtung, insbesondere automatisiert, transportiert werden. Ferner können mittels der Handhabungseinrichtung mehrere mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitete Substrate beziehungsweise Zwischenprodukte oder Kraftfahrzeugbauteile, insbesondere automatisiert, von der ersten und/oder der zweiten Schweißeinrichtung mittels der Handhabungseinrichtung zu dem Ablagebereich transportiert werden. Dadurch können auf besonders aufwandsarme Weise besonders viele Kraftfahrzeugbauteile pro Zeiteinheit hergestellt werden. Somit kann der Herstellungsaufwand der Kraftfahrzeugteile besonders geringgehalten werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mittels der Schweißeinrichtung mehrere mittels der Handhabungseinrichtung zu der Schweißeinrichtung transportierte Substrate zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile zeitgleich mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar sind beziehungsweise bearbeitet werden. In anderen Worten ist die erste Schweißeinrichtung zum zeitgleichen Bearbeiten mehrerer Substrate mittels Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet. Dadurch können besonders viele Substrate pro Zeiteinheit mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, wodurch der Herstellungsaufwand der Kraftfahrzeugbauteile besonders geringgehalten werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mittels der zweiten Schweißeinrichtung mehrere mittels der Handhabungseinrichtung zu der Schweißeinrichtung transportierten Substrate zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile zeitgleich mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar sind beziehungsweise bearbeitet werden. In anderen Worten ist die zweite Schweißeinrichtung zum zeitgleichen Bearbeiten mehrerer Substrate mittels Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet. Dadurch können besonders viele Substrate pro Zeiteinheit mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, wodurch der Herstellungsaufwand der Kraftfahrzeugbauteile besonders geringe gehalten werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Fertigungsanlage zum Herstellen von Interieurbauteilen und/oder Karosseriebauteilen als die Kraftfahrzeugteile ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass mittels der Fertigungsanlage als die Kraftfahrzeugbauteile Interieurbauteile und/oder Karosseriebauteile herstellbar sind oder hergestellt werden. In anderen Worten sind die Kraftfahrzeugbauteile als Interieurbauteile oder als Karosseriebauteile ausgebildet, unter dem jeweiligen Interieurbauteil kann insbesondere eine jeweilige Innenraumkomponente verstanden werden. Dies bedeutet, dass das jeweilige Interieurbauteil für einen jeweiligen Innenraum des jeweiligen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Somit ist das jeweilige Interieurbauteil in dem jeweiligen Innenraum anzuordnen beziehungsweise angeordnet. Unter den jeweiligen Innenraum, welcher auch als Fahrzeuginnenraum bezeichnet werden kann, kann insbesondere eine Fahrgastzelle beziehungsweise ein Fahrgastraum verstanden werden. Wenn es sich bei den Kraftfahrzeugbauteilen um Interieurbauteile handelt, dann ist das jeweilige Interieurbauteil beispielsweise ein Mittelkonsolenhalter. Unter dem Mittelkonsolenhalter wird vorliegend eine Halteeinrichtung zum Befestigen einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges verstanden. Somit können Interieurbauteile und/oder Karosseriebauteile besonders aufwandsarm hergestellt werden. Unter dem jeweiligen Karosseriebauteil wird ein jeweiliges Bauelement einer, insbesondere selbsttragenden, Karosserie des jeweiligen Kraftfahrzeugs verstanden. Insgesamt ist erkennbar, dass bei der Fertigungsanlage unterschiedliche Roboter, beispielsweise in Form der ersten und/oder der zweiten Schweißeinrichtung, miteinander verkettet werden können und, dass wenigstens ein variables Werkstückträgersystem eingeführt werden kann, welches zumindest teilweise durch die Handhabungseinrichtung gebildet sein kann. Die Handhabungseinrichtung kann ebenfalls als Roboter ausgebildet werden, welcher auch als Handhabungsroboter oder Handlingroboter bezeichnet werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen mittels einer Fertigungsanlage, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Um die Kraftfahrzeugbauteile besonders aufwandsarm herstellen zu können, werden bei dem Verfahren zumindest folgende Schritte durchgeführt:
- Bereitstellen wenigstens eines, beispielsweise aus Metall gebildeten, Substrats in wenigstens einem Aufnahmebereich der Fertigungsanlage, insbesondere Bereitstellen von mehreren Substraten in dem Aufnahmebereich; und
- Aufnehmen des wenigstens einen in dem Aufnahmebereich angeordneten Substrats mittels einer Handhabungseinrichtung der Fertigungsanlage; und
- Transportieren des wenigstens einen aufgenommenen Substrats mittels der Handhabungseinrichtung von dem Aufnahmebereich zu einer Schweißeinrichtung der Fertigungsanlage; und
- Bearbeiten des wenigstens einen mittels der Handhabungseinrichtung zu der Schweißeinrichtung transportierten Substrats zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile mittels der Schweißeinrichtung durch Lichtbogenauftragsschweißen.
Die zuvor genannten Schritte können, insbesondere mehrfach, wiederholt werden. Dadurch können mehrere Kraftfahrzeugbauteile hergestellt werden, denn das jeweilige mittels der Handhabungseinrichtung zu der Schweißeinrichtung transportiertes Substrat kann jeweils zum Herstellen des jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile mittels der Schweißeinrichtung durch Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden.
Beispielsweise umfasst das Verfahren die Schritte: - Aufnehmen wenigstens eines der in dem Aufnahmebereich angeordneten Substrate mittels der Handhabungseinrichtung und Transportieren dieses wenigstens einen aufgenommenen Substrats mittels der Handhabungseinrichtung von dem Aufnahmebereich zu einer zweiten Schweißeinrichtung der Fertigungsanlage; und
- Bearbeiten des wenigstens einen mittels der Handhabungseinrichtung zu der zweiten Schweißeinrichtung transportierten Substrats zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile mittels der Schweißeinrichtung durch Lichtbogenauftragsschweißen.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Substrat plattenförmig ausgebildet ist und/oder ein Strangpressprofil aufweist. Dies bedeutet, dass das wenigstens eine plattenförmig ausgebildete und/oder ein Strangpressprofil aufweisende Substrat in dem Aufnahmebereich der Fertigungsanlage bereitgestellt wird. Das plattenförmige Substrat kann auch als Grundplatte bezeichnet werden. Durch das plattenförmige Substrat kann das Zusatzmaterial durch das Lichtbogenauftragsschweißen besonders aufwandsarm aufgetragen werden, wodurch die Kraftfahrzeugbauteile besonders aufwandsarm hergestellt werden können. Somit kann das Zwischenprodukt das plattenförmige Substrat, das heißt einen plattenförmigen Teil, und die durch das Zusatzmaterial mittels Auftragsschweißen ausgebildete Form aufweisen. Beispielsweise kann bei dem Nachbearbeiten das plattenförmige Substrat beziehungsweise der plattenförmige Teil zum Herstellen des Kraftfahrzeugbauteils entfernt werden, beispielsweise mittels Fräsen.
Alternativ kann der plattenförmige Teil verbleiben, wodurch der plattenförmige Teil ein Teil des Kraftfahrzeugbauteils sein kann. Wenn das Substrat das Strangpressprofil aufweist, ist das Strangpressprofil vorzugsweise zum Verbleib in dem vollständig hergestellten Kraftfahrzeugbauteil vorgesehen. Dies bedeutet, dass auf das Strangpressprofil das Zusatzmaterial mittels Lichtbogenauftragsschweißen aufgebracht werden kann, woraus ein Verbund aus dem Strangpressprofil und dem Zusatzmaterial beziehungsweise dessen Form resultieren kann. Dabei entfällt vorzugsweise das Trennen des Strangpressprofils von dem Zusatzmaterial, wodurch das Kraftfahrzeugbauteil das Strangpressprofil aufweisen kann. Dadurch kann das Kraftfahrzeugbauteil besonders aufwandsarm hergestellt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen
Fertigungsanlage; und
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Fertigungsanlage 1 zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen 2. Die Fertigungsanlage 1 ist zur generativen Fertigung mittels Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet. Hierfür weist die Fertigungsanlage 1 eine zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildete Schweißeinrichtung 3 auf.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fertigungsanlage 1 jedoch zusätzlich zu der Schweißeinrichtung 3, welche auch als erste Schweißeinrichtung 3 bezeichnet werden kann, eine, insbesondere von der ersten Schweißeinrichtung 3 beabstandete, zweite Schweißeinrichtung 4 auf, welche ebenfalls zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet ist.
Bei dem Lichtbogenauftragsschweißen wird mittels der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 ein jeweiliges Substrat 6, insbesondere automatisch, bearbeitet, wodurch auf dem jeweiligen Substrat, insbesondere schichtweise, ein jeweiliger Zusatzwerkstoff mittels Lichtbogenauftragsschweißen aufgebracht wird, um das jeweilige Kraftfahrzeugbauteil 2 herzustellen. Unter dem Substrat 6 wird vorliegend mittels der Fertigungsanlage 1 zu bearbeitendes oder bearbeitetes Material verstanden, welches auch als Ausgangsmaterial bezeichnet werden kann. Dies bedeutet, dass das jeweilige Ausgangsmaterial zum Herstellen wenigstens eines der Kraftfahrzeugbauteile 2 dient, das heißt hierzu verwendet wird. Das Substrat 6 und/oder der Zusatzwerkstoff ist beispielsweise aus Aluminium, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, oder aus Stahl gebildet. Der Zusatzwerkstoff kann auch als Zusatzmaterial bezeichnet werden.
Die jeweilige Schweißeinrichtung 3, 4 ist in dem Ausführungsbeispiel als jeweiliger Schweißroboter ausgebildet. Beispielsweise weist der jeweilige Schweißroboter wenigstens einen Dreh-Kipp-Tisch auf.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Fertigungsanlage 1 einen Aufnahmebereich 7 auf, welcher zum Anordnen wenigstens eines der Substrate 6, vorliegend zum Anordnen mehrerer Substrate 6, ausgebildet ist. Ferner weist die Fertigungsanlage 1 eine Handhabungseinrichtung 8 auf, welche beispielsweise als Roboter, insbesondere Handlingroboter, ausgebildet ist. Mittels der Handhabungseinrichtung 8 ist das wenigstens eine in dem Aufnahmebereich 7 angeordnete Substrat 6, insbesondere automatisiert, aufnehmbar und von dem Aufnahmebereich 7 zu einer der Schweißeinrichtungen 3, 4, insbesondere automatisiert, transportierbar. Daher kann die Handhabungseinrichtung 8 auch als Transporteinrichtung bezeichnet werden. Vorliegend sind mittels der Handhabungseinrichtung 8 jedoch mehrere der Substrate 6 gemeinsam aufnehmbar und, insbesondere wahlweise, zu der ersten oder der zweiten Schweißeinrichtung 3, 4 transportierbar. Die Handhabungseinrichtung 8 ist somit zum gemeinsamen Transportieren mehrerer Substrate 6 gebildet.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Fertigungsanlage 1 wenigstens einen Ablagebereich 9 auf, welcher zum Anordnen wenigstens eines der Kraftfahrzeugbauteile 2 ausgebildet ist, vorliegend jedoch zum Anordnen von mehreren Kraftfahrzeugbauteilen 2 ausgebildet ist. Mittels der Handhabungseinrichtung 8 ist in dem Ausführungsbeispiel wenigstens eines der Kraftfahrzeugbauteile 2 von der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 zu dem Ablagebereich 9 transportierbar. Vorliegend jedoch, sind mittels der Handhabungseinrichtung 8 jeweils mehrere der Kraftfahrzeugbauteile 2 gemeinsam von der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 zu dem Ablagebereich 9 transportierbar. Die Handhabungseinrichtung 8 ist somit zum gemeinsamen Transportieren mehrere Kraftfahrzeugbauteile 2 ausgebildet.
Ferner ist es in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass mittels der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 jeweils mehrere mittels der Handhabungseinrichtung zu der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 transportierte Substrate 6 zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile 2 zeitgleich mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar sind. Die Fertigungsanlage 1 ist zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile 2 ausgebildet. Eine genaue Funktionsweise der Fertigungsanlage 1 kann auch anhand des Verfahrens erklärt werden. Das Verfahren wird im Folgenden näher erläutert.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens. Insbesondere sind in Fig. 2 Phasen eines Produktionsablaufs zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteil 2 veranschaulicht. Beispielsweise wird bei dem Verfahren, insbesondere bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens, ein Anlagencheck 10 durchgeführt. Durch den Anlagencheck 10 kann eine Produktionsfähigkeit der Fertigungsanlage 1 sichergestellt werden. Dabei können beispielsweise Restbestände des Zusatzmaterials geprüft werden und/oder ein Gasdruck eines zum Lichtbogenauftragsschweißen verwendeten Gases, insbesondere Schweißschutzgases, geprüft werden. Das Zusatzmaterial ist vorzugsweise ein Draht, wodurch bei dem Anlagencheck 10 somit Draht- Restbestände geprüft werden können. Der Anlagencheck 10 kann an einem, insbesondere manuellen, Arbeitsplatz 11, insbesondere in einem ersten Teilbereich 12 des Arbeitsplatzes 11 durchgeführt werden. Die Fertigungsanlage 1 kann somit den Arbeitsplatz 11 , insbesondere den ersten Teilbereich 12 des Arbeitsplatzes 11 aufweisen. Beispielsweise kann an dem Arbeitsplatz 11, insbesondere an dem ersten Teilbereich 12, ein manuelles Reinigen und Überprüfen der Substrate 6 durchgeführt werden. Die Substrate 6 sind beispielsweise plattenförmig, insbesondere als Bauplatte, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weisen die Substrate 6 beispielsweise ein Strangpressprofil 16 auf.
Beispielsweise wird bei dem Verfahren, insbesondere bei einem zweiten Schritt S2, ein, insbesondere manuelles, Rüsten 13 durchgeführt. Bei dem Rüsten 13 entnimmt beispielsweise ein Mitarbeiter 14 aus einer Gitterbox 15 die Substrate 6, insbesondere Strangpressprofile 16 (beispielsweise inklusive DMC-Beschriftung). Der Mitarbeiter 14 kann ein jeweiliges der Strangpressprofile 16 mit einem jeweiligen Grundkörper, insbesondere einer jeweiligen Bauplatte, verbinden um das jeweilige Substrat 6 zu bilden. Es kann somit bei dem Rüsten 13 ein manuelles Bestücken der Bauplatten mit DMC- beschrifteten Strangpressprofilen erfolgen. Hierfür kann der Arbeitsplatz 11 einen zweiten Teilbereich 17 aufweisen, welcher für das Rüsten 13 (manuelles Spannen auf Bauplatten- Platte) vorgesehen ist. Anschließend können die Substrate 6 dem Aufnahmebereich 7 zugeführt werden, was auch als Einschleusen bezeichnet werden kann. Der Aufnahmebereich 7 ist dabei vorzugsweise als Puffer, insbesondere Bauplattenpuffer, ausgebildet. Somit kann das Rüsten 13 ein Einschleusen der Substrate 6 in den Bauplatten-Puffer umfassen.
In dem auch als Bauplatten-Puffer bezeichneten Aufnahmebereich 7 können somit mehrere Substrate 6 angeordnet sein beziehungsweise werden. In dem Bauplatten-Puffer können sich somit die gerüsteten Bauplatten befinden. Dabei können in dem Aufnahmebereich 7 beispielsweise mindestens zehn, zwanzig oder dreißig Substrate 6 angeordnet sein beziehungsweise werden, beispielsweise in mindestens zwei, drei oder sechs Lagen übereinander. Dadurch kann insbesondere eine Produktion von mindestens hundertzwanzig Teilen ermöglicht werden.
Beispielsweise erfolgt, insbesondere bei einem dritten Schritt S3, ein Bestücken 18 der Schweißeinrichtungen 3, 4 mit den Substraten 6. Dies wird mittels der Handhabungseinrichtung 8 durchgeführt. Die Handhabungseinrichtung 8 weist vorliegend wenigstens einen Roboterarm auf, welcher auch als Manipulator bezeichnet werden kann. Die Handhabungseinrichtung 8, insbesondere der Roboterarm, weist vorzugsweise wenigstens einen Greifer zum Aufnehmen, insbesondere zum Greifen, des jeweiligen Substrats 6 und/oder des jeweiligen Kraftfahrzeugbauteils 2, auf. Somit ist die Handhabungseinrichtung 8 in dem Ausführungsbeispiel als Roboter ausgebildet, welcher auch als Handling-Roboter bezeichnet werden kann. Mittels der Handhabungseinrichtung 8 können mehrere der in dem Aufnahmebereich 7 angeordneten Substrate 6, beispielsweise eine erste Gruppe der in dem Aufnahmebereich 7 angeordneten Substrate 6, insbesondere automatisiert, aufgenommen und von dem Aufnahmebereich 7 zu einer der Schweißeinrichtungen 3, 4, beispielsweise zu der ersten Schweißeinrichtung 3, transportiert werden. Dabei können die Substrate 6, beispielsweise die erste Gruppe der Substrate 6, mittels der Handhabungseinrichtung 8, in einer der Schweißeinrichtungen 3, 4, beispielsweise in der ersten Schweißeinrichtung 3, positioniert werden. In dem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Gruppe vier, insbesondere gespannte, Substrate 6 (Strangpressprofile). Ferner können mittels der Handhabungseinrichtung 8, insbesondere anschließend, mehrere in dem Aufnahmebereich 7 angeordnete Substrate 6, beispielsweise eine in dem Aufnahmebereich 7 angeordnete zweite Gruppe der Substrate 6, insbesondere automatisiert, aufgenommen und von dem Aufnahmebereich 7 zu der anderen Schweißeinrichtung 3, 4, beispielsweise zu der zweiten Schweißeinrichtung 4, transportiert werden. Dabei können diese Substrate 6, insbesondere die zweite Gruppe der Substrate 6, mittels der Handhabungseinrichtung 8 in der zweiten Schweißeinrichtung 4 positioniert werden. Die zweite Gruppe kann ebenfalls vier Substrate 6 umfassen. Die Handhabungseinrichtung 8 ist somit zum Handling der Substrate 6 zwischen den Schweißeinrichtungen 3, 4 und dem Aufnahmebereich 7 ausgebildet. Vorzugsweise können die Schweißeinrichtungen 3, 4 mittels der Handhabungseinrichtung 8 automatisiert mit den Substraten 6 bestückt werden. Die jeweilige Schweißeinrichtung 3, 4 ist vorliegend als jeweiliger Schweißroboter ausgebildet. Dabei kann die jeweilige Schweißeinrichtung 3, 4 auch als Zelle, insbesondere WAAM-Zelle, bezeichnet werden.
Mittels der Schweißeinrichtungen 3, 4 kann, beispielsweise bei einem vierten Schritt S4, ein automatisierter WAAM-Fertigungsprozess 20 durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die mittels der Handhabungseinrichtung 8 zu den Schweißeinrichtungen 3, 4 transportierten Substrate 6 mittels der Schweißeinrichtungen 3, 4 zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile 2 mittels Lichtbogenauftragsschweißen (WAAM), insbesondere automatisiert, bearbeitet werden. Dabei wird vorliegend mittels der ersten Schweißeinrichtung 3 die erste Gruppe der Substrate 6 mittels Lichtbogenauftragsschweißen, insbesondere automatisiert, bearbeitet, um eine erste Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2 herzustellen. Ferner wird vorliegend mittels der zweiten Schweißeinrichtung 4 die zweite Gruppe der Substrate 6, insbesondere automatisiert, mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet, um eine zweite Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2 herzustellen.
Nach dem Bearbeiten der Substrate 6, insbesondere der Gruppen der Substrate 6, mittels Lichtbogenauftragsschweißen, kann, beispielsweise bei einem fünften Schritt S5, ein Entstücken 21 mittels der Handhabungseinrichtung 8 durchgeführt werden. Dabei können die fertig bearbeiteten Substrate 6, das heißt insbesondere die hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2, automatisiert mittels der Handhabungseinrichtung 8 aus der jeweiligen Schweißeinrichtung 3, 4 entnommen und dem Ablagebereich 9 zugeführt werden, welcher auch als Ablage bezeichnet werden kann. In anderen Worten können die bearbeitenden Substrate 6 beziehungsweise die Kraftfahrzeugbauteile 2 mittels der Handhabungseinrichtung 8 in dem Ablagebereich 9 abgelegt werden. Der Ablagebereich 9 ist beispielsweise als Puffer ausgebildet, welcher auch als Fertigplattenpuffer bezeichnet werden kann. Somit können die mittels der ersten Schweißeinrichtung 3 bearbeiteten Substrate 6, beispielsweise die erste Gruppe der Substrate 6, beziehungsweise die mittels der ersten Schweißeinrichtung 3 hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2, insbesondere die erste Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2, mittels der Handhabungseinrichtung 8 von der ersten Schweißeinrichtung 3 zu dem Ablagebereich 9 transportiert werden, insbesondere dort positioniert werden. Dies erfolgt vorzugsweise automatisiert. Ferner können die mittels der zweiten Schweißeinrichtung 4 bearbeiteten Substrate 6, insbesondere die zweite Gruppe der Substrate 6, beziehungsweise die mittels der zweiten Schweißeinrichtung 4 hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2, insbesondere die zweite Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2, mittels der Handhabungseinrichtung 8 von der zweiten Schweißeinrichtung 4 zu dem Ablagebereich 9 transportiert werden, und insbesondere dort positioniert werden. Dies erfolgt vorzugsweise ebenfalls automatisiert.
Besonders bevorzugt sind die Schweißeinrichtungen 3, 4 zum alternierenden Bearbeiten der Substrate 6, insbesondere der ersten und der zweiten Gruppe der Substrate 6, mittels des Lichtbogenauftragsschweißens ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Bestücken 18, einer der Schweißeinrichtungen 3, 4, insbesondere automatisiert, ohne Unterbrechung eines Produktionsprozesses, das heißt ohne Unterbrechung des Bearbeitens des jeweiligen Substrats 6 mittels Lichtbogenauftragsschweißens, der anderen Schweißeinrichtung 3, 4 durchgeführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Entstücken 21 aus einer der Schweißeinrichtungen 3, 4 mittels der Handhabungseinrichtung 8, insbesondere automatisiert, durchgeführt werden, ohne den Produktionsprozess der anderen Schweißeinrichtungen 3, 4 zu unterbrechen. Dies wird im Folgenden exemplarisch erläutert: Beispielsweise wird während des Bearbeitens der zweiten Gruppe der Substrate 6 mittels der zweiten Schweißeinrichtung 4 die erste Gruppe der bereits bearbeiteten Substrate 6 beziehungsweise die erste Gruppe der hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 mittels der Handhabungseinrichtung 8 aus der ersten Schweißeinrichtung 3 entnommen und zu dem Ablagebereich 9 transportiert. Ferner wird beispielsweise, insbesondere anschließend, während des Bearbeitens der zweiten Gruppe der Substrate 6 mittels der zweiten Schweißeinrichtung 4 eine dritte Gruppe der in dem Aufnahmebereich 7 angeordneten Substrate 6 mittels der Handhabungseinrichtung 8 aufgenommen und zu der ersten Schweißeinrichtung 3 transportiert. Die dritte Gruppe der Substrate 6 wird mittels der ersten Schweißeinrichtung 3 mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet, um eine dritte Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2 herzustellen, wobei während dieses Bearbeitens der dritten Gruppe der Substrate 6 mittels der ersten Schweißeinrichtung 3, beispielsweise die bearbeitete zweite Gruppe der Substrate 6 beziehungsweise die hergestellte zweite Gruppe der Kraftfahrzeugbauteile 2 mittels der Handhabungseinrichtung 8 aus der zweiten Schweißeinrichtung 4 entnommen und zu dem Ablagebereich 9 transportiert werden kann. Dies bedeutet, dass während bei einer der Schweißeinrichtungen 3, 4 Substrate 6 mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitet werden, bei der anderen der Schweißeinrichtungen 3, 4 fertig bearbeitete Substrate 6 beziehungsweise hergestellte Kraftfahrzeugbauteile 2 mittels der Handhabungseinrichtung 8 entnommen werden können, und insbesondere zu dem Ablagebereich 9 transportiert werden können, und/oder mittels der Handhabungseinrichtung 8 Substrate 6 von dem Aufnahmebereich 7 zu der anderen Schweißeinrichtung 3, 4 transportiert werden können.
In dem Ausführungsbeispiel sind der Aufnahmebereich 7, die Handhabungseinrichtung 8, die Schweißeinrichtungen 3, 4 und der Ablagebereich 9 in einem automatisierten Bereich 22 der Fertigungsanlage 1 angeordnet. Dieser automatisierte Bereich 22 ist in dem Ausführungsbeispiel eingehaust, das heißt mit einer Umhausung 23 versehen, welche den automatisierten Bereich 22 umgibt. Die Umhausung 23 kann auch als Einhausung bezeichnet werden. Dadurch kann eine Sicherheit der Fertigungsanlage 1 besonders erhöht werden. Die Substrate 6 können über wenigstens eine Eingangsschleuse 24 in den automatisierten Bereich 22 gelangen, und insbesondere an den Aufnahmebereich 7 angeordnet werden. Ferner können die bearbeiteten Substrate 6 beziehungsweise die hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 über wenigstens eine Ausgangsschleuse 25 aus dem automatisierten Bereich 22 abgeführt werden. Der Ablagebereich 9 ist somit beispielsweise als interner Fertigplatten-Puffer ausgebildet, welcher sich insbesondere in dem automatisierten Bereich 22 befindet. Der Arbeitsplatz 11, insbesondere der erste und der zweite Teilbereich 12, 17, sind vorliegend außerhalb des automatisierten Bereichs 22, das heißt insbesondere außerhalb der Umhausung 23, angeordnet.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fertigungsanlage 1 einen externen Puffer 26 auf, welcher auch als externer Fertigplattenpuffer bezeichnet werden kann. Dieser externe Puffer 26 ist vorliegend außerhalb des automatisierten Bereichs 22, und somit insbesondere außerhalb der Umhausung 23, angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel ist der Puffer 26 dabei Teil des Arbeitsplatzes 11, das heißt vorliegend als dritter Teilbereich 27 des Arbeitsplatzes 11 ausgebildet. Beispielsweise ist eine, insbesondere manuelle, Förderstrecke vorgesehen, über welche die bearbeiteten Substrate 6 beziehungsweise die hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 von dem Ablagebereich 9 zu dem externen Puffer 26 transportiert werden können. Die Förderstrecke ist beispielsweise als Rollenbahn ausgebildet. Diese Förderstrecke verläuft vorzugsweise über die Ausgangsschleuse 25. Der Puffer 26 ist vorzugsweise besonders groß dimensioniert, sodass beispielsweise in Summe mindestens 30 bearbeitete Substrate 6 beziehungsweise hergestellte Kraftfahrzeugbauteile 2 sich in dem Puffer 26 befinden können. Vorzugsweise ist der dritte Teilbereich 27 des Arbeitsplatzes 11 für Entnahme, Sichtkontrolle, Buchung und/oder Palettierung der bearbeiteten Substrate 6 beziehungsweise der hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 ausgebildet. Somit kann bei dem Verfahren, beispielsweise bei einem sechsten Schritt S6, eine Qualitätskontrolle 28 durchgeführt werden, welche auch als Qualitätscheck bezeichnet werden kann. Bei der Qualitätskontrolle 28 wird beispielsweise ein, insbesondere manuelles, Ausspannen, Qualitätssicherung, beispielsweise mittels Sichtprüfung, Buchung, Palettierung, Reinigung und/oder Überprüfung der bearbeiteten Substrate 6 beziehungsweise der hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 durchgeführt.
In dem Ausführungsbeispiel werden durch das Bearbeiten der Substrate 6 mittels des Lichtbogenauftragsschweißens zwar die Kraftfahrzeugbauteile 2 geformt, jedoch sind diese nach Abschluss des Lichtbogenauftragsschweißens vorliegend noch nicht vollständig hergestellt, wodurch unter diesen nicht vollständig hergestellten Kraftfahrzeugbauteilen 2 Rohteile verstanden werden können, welche zu den vollständig hergestellten Kraftfahrzeugbauteilen 2 weiterbearbeitet werden können. Dies bedeutet, dass in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit „Kraftfahrzeugbauteile 2“ auch stets die Rohteile gemeint sein können. Diese Rohteile können auch als nicht vollständig hergestellte Kraftfahrzeugbauteile 2 oder Zwischenprodukte bezeichnet werden. Die bearbeiteten Substrate 6 können auch als Fertigplatten bezeichnet werden. Somit kann es sich bei den Rohteilen um die zuvor genannten Fertigplatten handeln.
Um die Rohteile nachzubearbeiten, beispielsweise mittels Fräsen, können die Rohteile weitertransportiert werden, was in Fig. 1 mittels eines Pfeils 29 veranschaulicht ist. Durch das Nachbearbeiten können aus den Rohteilen beziehungsweise den nicht vollständig hergestellten Kraftfahrzeugbauteilen 2, die vollständig hergestellten Kraftfahrzeugbauteile 2 hergestellt werden. Nach der Herstellung der Kraftfahrzeugbauteile 2 werden diese beispielsweise in einem jeweiligen Kraftfahrzeug montiert, wodurch die Kraftfahrzeugbauteile 2 auch als Montagekomponenten bezeichnet werden können. Es kann somit eine Serienbelieferung eines Fahrzeugprojekts mit Montagekomponenten, beispielsweise aus der zuvor genannten Aluminiumlegierung, insbesondere Aluminiumlegierung 5183, erfolgen.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Fertigungsanlage 1 in eine erste Richtung 30 beispielsweise um 8 Meter und in eine zweite Richtung 31 beispielsweise um 11 Meter. Um die Umhausung 23 herum, kann wenigstens ein Gehweg 32 angeordnet sein. Außerhalb des automatisierten Bereichs 22, beispielsweise zwischen der Umhausung 23 und dem Gehweg 32, befindet sich beispielsweise eine Aufbewahrungsfläche 33, welche für Betriebsstoffe, das heißt zum Anordnen der Betriebsstoffe, der Fertigungsanlage 1 vorgesehen sein kann. Diese Aufbewahrungsfläche 33 kann auch als Stellfläche bezeichnet werden. Die Stellfläche ist somit sozusagen umliegender Platz für die Betriebsstoffe. Bei diesen Betriebsstoffen kann es sich um Draht und/oder um Gas handeln.
Beispielsweise weist die Fertigungsanlage 1 wenigstens eine Peripheriekomponenten 34 auf, welche beispielsweise innerhalb des automatisierten Bereichs 22 angeordnet sind. Bei den Peripheriekomponenten 34 kann es sich um Kontaktrohwechsler oder dergleichen handeln.
Ferner weist die Fertigungsanlage 1 vorliegend wenigstens eine Steuerungseinrichtung 35 auf, welche auch als Steuerung bezeichnet werden kann. Die Steuerungseinrichtung 35 ist zum, insbesondere automatisierend, Steuern der Fertigungsanlage 1 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 35 zur Prozesssteuerung und Prozessdatenerfassung 36 ausgebildet.
Insgesamt ist erkennbar, dass ein Produktionsablauf und ein Fertigungslayout für eine additive Serienfertigung von Automobilkomponenten im WAAM-Verfahren mittels der Fertigungsanlage 1 realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste
Fertigungsanlage
Kraftfahrzeugbauteil erste Schweißeinrichtung zweite Schweißeinrichtung
Substrat
Aufnahmebereich
Handhabungseinrichtung
Ablagebereich
Anlagencheck
Arbeitsplatz erster Teilbereich des Arbeitsplatzes
Rüsten
Mitarbeiter
Gitterbox
Strangpressprofil zweiter Teilbereich des Arbeitsplatzes
Bestücken
WAAM-Fertigungsprozess
Entstücken automatisierter Teilbereich
Umhausung
Eingangsschleuse
Ausgangsschleuse externer Puffer dritter Teilbereich des Arbeitsplatzes
Qualitätskontrolle
Pfeil erste Richtung zweite Richtung
Gehweg
Aufbewahrungsfläche
Peripheriekomponente
Steuereinrichtung
Prozesssteuerung und Prozessdatenerfassung

Claims

Patentansprüche
1. Fertigungsanlage (1) zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen (2), mit wenigstens einer zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildeten Schweißeinrichtung (3), mit einem Aufnahmebereich (7) zum Anordnen wenigstens Substrats (6) und mit einer Handhabungseinrichtung (8), mittels welcher das wenigstens eine in dem Aufnahmebereich (7) angeordnete Substrat (6) aufnehmbar ist und von dem Aufnahmebereich (7) zu der Schweißeinrichtung (3) transportierbar ist, mittels welcher das wenigstens eine zu der Schweißeinrichtung (3) transportierte Substrat (6) zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile (2) mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar ist.
2. Fertigungsanlage (1) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen zum Anordnen des wenigstens einen mittels der Schweißeinrichtung (3) bearbeiteten Substrats (6) vorgesehenen Ablagebereich (9), zu welchem wenigstens eines der mittels der Schweißeinrichtung (3) bearbeiteten Substrate (6) mittels der Handhabungseinrichtung (8) transportierbar ist.
3. Fertigungsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine separat von der Schweißeinrichtung (3) ausgebildete und zum Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildete, zweite Schweißeinrichtung (4), wobei mittels der Handhabungseinrichtung (8) wenigstens ein in dem Aufnahmebereich (7) angeordnetes Substrat (6) aufnehmbar ist und zu der zweiten Schweißeinrichtung (4) transportierbar ist, mittels welcher das wenigstens eine zu der zweiten Schweißeinrichtung (4) transportierte Substrat (6) zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile (2) mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar ist.
4. Fertigungsanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißeinrichtungen (3, 4) zum alternierenden Bearbeiten der Substrate (6) mittels Lichtbogenauftragsschweißen ausgebildet sind.
5. Fertigungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (8) zum gemeinsamen Transportieren mehrerer Substrate (6), Zwischenprodukte und/oder Kraftfahrzeugbauteile (2) ausgebildet ist.
6. Fertigungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schweißeinrichtung (3) mehrere mittels der Handhabungseinrichtung (8) zu der Schweißeinrichtung (3) transportierte Substrate (6) zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile (2) zeitgleich mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar sind.
7. Fertigungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Rückbezug auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zweiten Schweißeinrichtung (4) mehrere mittels der Handhabungseinrichtung (8) zu der zweiten Schweißeinrichtung (4) transportierte Substrate (6) zum Herstellen der Kraftfahrzeugbauteile (2) zeitgleich mittels Lichtbogenauftragsschweißen bearbeitbar sind.
8. Fertigungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsanlage (1) zum Herstellen von Interieurbauteilen und/oder Karosseriebauteilen als die Kraftfahrzeugbauteile (2) ausgebildet ist.
9. Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugbauteilen (2) mittels einer Fertigungsanlage (1), mit den Schritten:
• Bereitstellen wenigstens eines Substrats (6) in einem Aufnahmebereich (7) der Fertigungsanlage (1);
• Aufnehmen des wenigstens einen in dem Aufnahmebereich (7) angeordneten Substrats (6) mittels einer Handhabungseinrichtung (8) der Fertigungsanlage (1); • Transportieren des wenigstens einen aufgenommen Substrats (6) mittels der Handhabungseinrichtung (8) von dem Aufnahmebereich (7) zu einer Schweißeinrichtung (3) der Fertigungsanlage (1); und
• Bearbeiten des wenigstens einen mittels der Handhabungseinrichtung (8) zu der Schweißeinrichtung (3) transportierten Substrats (6) zum Herstellen eines jeweiligen der Kraftfahrzeugbauteile (2) mittels der Schweißeinrichtung (3) durch Lichtbogenauftragsschweißen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (6) plattenförmig ausgebildet ist und/oder ein Strangpressprofil (16) aufweist.
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