In 35 Wochen zur Produktionslinie

Karosseriebau überkopfbeim Alfa Romeo Giulia

Für die Herstellung des Alfa Romeo Giulia ist eine Karosserieplattformlösung nötig, die flexibel genug für zukünftige Produktalternativen ist. In einer speziell für die Handhabung hochentwickelter Leichtbaumaterialien konzipierten Aufbaustation kommen überkopfmontierte Gelenkroboter von Comau zum Einsatz. Die Anlage sorgt für eine hohe Wiederholgenauigkeit und eine Vereinfachung der automatisierten Montage.

An der ersten Station werden strukturelle oder innere Teile der Karosserie sowie deren Steitenteile montiert, während in der anschließenden Phase die Außenhülle hinzugefügt wird. (Bild: Comau Deutschland GmbH)

Für die Fertigung des Alfa Romeo Giulia musste der Automobilhersteller eine flexible, hochvolumige Karosserie-Rohbauanlage konzipieren, um die hochgesteckten Produktions- und Markteinführungsziele zu erreichen. Das Besondere an der Modellreihe ist die Kombination aus Aluminiummotoren, hoher Leistung, 50/50-Gewichtsverteilung und fahrerorientierten Details. So war das Auto von Anfang an für die drei Ausstattungsvarianten Giulia, Giulia Super, Giulia Veloce mit je individuellen Merkmalen und Leistungsspezifikationen konzipiert. Zusammen mit der Giulia Quadrifoglio haben die Versionen dieselbe Leichtbauarchitektur und werden auf derselben Montagelinie gefertigt. Ergänzend hinzu kam, dass diese Montagelinie im bestehenden FCA-Werk im italienischen Cassino installiert wurde und eine Karosserieplattformlösung nötig war, mit der sich die Flexibilität für zukünftige Produktalternativen sicherstellen ließ.

Co-Engineering-Ansatz

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurde Comau damit beauftragt, sich federführend mit der Fertigungsstrategie zu befassen. Entscheidend dabei war der Co-Engineering-Ansatz, insbesondere in Anbetracht des engen Projektzeitplans und der Notwendigkeit, die neue Montagelinie auf einer vorhandenen Industriebranche mit den dazugehörenden Grundrissbeschränkungen zu errichten. Comau wurde zum festen Bestandteil eines kooperativen Co-Designteams, dessen erste Aufgabe darin bestand, die Projektanforderungen hinsichtlich Produktion, Konstruktion und Prozessfertigung zu definieren. Während der gemeinsamen Projektierungsphase tauschte das Team technologische Besonderheiten aus, verständigte sich über den Fertigungsansatz und verbesserte wesentliche Faktoren, um sicherzustellen, dass die technologische Basis die Großserienanwendungen bewältigen konnte. Hier konzipierte und entwickelte Comau basierend auf dem modularen, flexiblen und erweiterbaren Opengate-Aufbausystem eine Komplettlösung, die eine hohe Wiederholgenauigkeit garantiert und für bis zu vier verschiedene Modelle geeignet ist, um eine hohe Flexibilität und Investitionsrendite sicherzustellen. Aufgrund der kompakten und schlanken Architektur, mit bis zu 18 überkopfmontierten Robotern und bis zu sechs speziellen Framing Gates für Hochgeschwindigkeitsvorgänge mit hoher Dichte, konnte die Robotik-Lösung die automatisierte Montage der Giulia vereinfachen und gleichzeitig die Produktionsziele erfüllen. Die Konfiguration verwendete außerdem Teile des modularen ComauFlex-Systems, einschließlich des Closed-Loop-Montage- und Fügesystems VersaRoll. Das System wird hauptsächlich für Seitenteile- und Unterboden-Montagelinien eingesetzt und sorgt für einen schnellen Teiletransport, was die nicht-wertschöpfende Zeit verkürzt. Darüber hinaus nutzt sowohl das Opengate- als auch das Versaroll-System überkopfmontierte Roboter, was eine große Roboterdichte zulässt und die Anzahl von Fügeoperationen an jeder Station erhöht. Für den Bau dieser komplexen und flexiblen Produktionslinie musste das gemeinsame Engineering-Team auf praktisch jeder Prozessebene zusammenarbeiten, insbesondere in Anbetracht der knappen Zielvorgabe von 35 Wochen zwischen Projektstart und vollständiger Einsatzbereitschaft. Zwei Elemente, die entscheidend zum Erfolg des Projekts beigetragen haben, waren der Einsatz virtueller Simulationstechniken und Comaus World Class Manufacturing-Ansatz.

Simulation der Produktionslinie

Zusammen mit dem Alfa-Romeo-Team entwickelte Comau virtuelle Prüfzellen, um das Verhalten der Materialien bei Fügeprozessen zu bewerten, die in der Großserienfertigung stattfinden. Außerdem führte das Team physikalische Prüfungen in Bezug auf spezielle Faktoren durch, zum Beipiel die Verbindungsqualität unterschiedlicher Fügetechniken wie Nieten, Verschrauben und Schweißen. Schließlich ermittelte das gemeinsame Engineering-Team anhand verschiedener Tests, welche Parameter erforderlich waren, um den Fertigungsprozess zu verbessern, die Geometrie der verschiedenen Baugruppen zu überprüfen sowie ein Höchstmaß an Leistungsfähigkeit und Fahrzeugqualität sicherzustellen. Der Einsatz virtueller Zellen ermöglichte dem Team eine präzise, detaillierte Simulation der gesamten Produktionslinie. Indem die verschiedenen Abläufe auf virtuelle Weise geprüft wurden, bevor die Linie physikalisch realisiert war, konnten die Unternehmen potenzielle Probleme ermitteln und die zu erwartenden Resultate verbessern. Außerdem wurde die virtuelle Simulation genutzt, um die voraussichtlichen Taktzeiten für die neue Fertigungslinie zu bestimmen. Diese Details waren insbesondere deswegen wichtig, weil die Bewegungs- und Zeitabläufe der zahlreichen Roboter sowie deren Ausrüstung bei den vielen durchzuführenden Arbeitsvorgängen präzise zu koordinieren waren.

Da die Roboter vollständig und ungehindert Zugang zum strukturellen Skelett des Fahrzeugs haben, lassen sich Schweißvorgänge effizienter und präziser als bei herkömmlichen Verfahren ausführen.

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