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Daß kleine Losgrößen und eine hohe Variantenvielfalt kein Hinderungsgrund für eine Automatisierung in der Vorfertigung gefliester Bauelementen sind, zeigt eine Versuchsanlage am Fraunhofer IPA.
Kürzere Durchlaufzeiten, eine erhöhte Produktqualität und bessere Arbeitsbedingungen sind mittlerweile auch für die Bauindustrie Argumente, über eine Rationalisierung und Automatisierung einzelner Arbeitsvorgänge nachzudenken. Das gilt insbesondere für die industrielle Vorfertigung von Bauelementen. So werden beispielsweise die Fliesen auf vorgefertigten Bauteilen für Sanitärzellen, Fertighäuser oder Fassadenelemente bislang fast ausschließlich manuell verlegt. Diese Montagevorgänge dauern nicht nur relativ lang, sie sind auch mit einer erheblichen gesundheitlichen Belastung für die Werker duch Kleberausdünstungen und eine ergonomisch ungünstige Arbeitshaltung verbunden - viele Fliesenleger müssen auf Grund von Kniebeschwerden und Rückenschmerzen ihren Beruf frühzeitig aufgeben. Eine wichtige Rolle spielen auch Qualitätsprobleme, bedingt durch die großen Abmaßtoleranzen der Fliesen. Ein automatisierter Fügevorgang schafft hier Abhilfe und erschließt erhebliche Rationalisierungspotentiale.
Häufigstes Argument gegen eine Automatisierung des Fliesenlegens ist der Trend hin zu immer individueller gestalteten Produkten. Dies bedeutet für die Hersteller eine zunehmende, auch designorientierte Variantenvielfalt bei immer kleineren Losgrößen und einer reproduzierbar hohen Qualität. Der industrielle Einsatz von Industrierobotern zum Fügen von Fliesen scheiterte bislang auch an dieser komplexen Problemstellung. Eine Lösung dafür haben Ingenieure des Fraunhofer IPA entwickelt. Ihr System zum automatischen Fügen von toleranzbehafteten Fliesen auf vorgefertigten Bauelementen genügt nicht nur den Anforderungen der Vorfertigung hinsichtlich Produkt- und Variantenflexibilität. Durch ein neues Verfahren zum Positionieren und Fügen der Fliesen erfüllt es auch die hohen Qualitätsanforderungen.
Für ihr neues Fügeverfahren haben die Stuttgarter Wissenschaftler zunächst die Oberflächenkontur und -struktur des im Floatingverfahren aufgetragenen Klebers ermittelt, die sich am besten für ein automatisiertes Fügen eignet. Je nach Anwendungsfall variieren Fliesen, Kleber und Untergrund und damit auch die Fügeparameter wie Fügekraft oder Haltezeit. Die Fügestrategien sind so ausgelegt, daß für jeden Anwendungsfall eine ausreichende Adhäsion der Fliesen bei minimiertem Kleberverbrauch erreicht wird.
Nun sollen die Fliesen jedoch nicht nur zweckmäßig sein und sicher an der Wand haften, sondern auch gut aussehen. Entscheidend dafür ist eine optische Gleichmäßigkeit des Gesamtbildes: Die Fugenbreite darf sich nicht zu stark verändern, herstellungsbedingte Unterschiede in der Größe gleichartiger Fliesen müssen durch ihre Anordnung geschickt kaschiert werden. Innerhalb eines Fliesentyps sind normgemäß Abweichungen von ±1,2 Prozent der Gesamtfläche zulässig. Bei einer 150 x 150 mm großen Fliese können die Kantenlängen darum um bis zu 2,25 mm differieren. Diese kniffelige Aufgabe haben die Fraunhofer-Ingenieure mit einer mathematischen Optimierungsmethode gelöst. Die Fliesen werden zunächst im Bereitstellungsmagazin vermessen. Entsprechend ihrer Abmaße bestimmen dann Algorithmen auf der Basis neuronaler Netze die jeweils geeignetsten Fügepositionen für die Fliesen.
Das Verlegeprogramm an sich ist modular aufgebaut und erlaubt eine bedienerfreundliche, schnelle Anpassung an unterschiedliche Fliesenabmessungen und Verlegeflächen. Die erforderlichen Vorgaben können entweder manuell vom Bediener eingegeben oder der Steuerung über eine serielle Schnittstelle übermittelt werden. Um die praxisgerechte Anwendbarkeit der entwickelten Verfahren nachzuweisen, wurden Werkzeuge und Vorrichtungen realisiert und in eine Versuchsanlage integriert.
Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
Dipl.-Ing. Peter Laier
Telefon 0711/970-1306, Telefax 0711/970-1006, e-mail pel@ipa.fhg.de
Criteria of this press release:
Construction / architecture, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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