Hybrides Cobot-System für die flexible Vorfertigung im Holzrahmenbau

Use-Case: Automatisierte Vorbereitung OSB- oder Gipskartonplatten
Quelle: Tim Brander, Fraunhofer IPA 

Ziel ist die Schaffung einer Entscheidungsgrundlage für ein hybrides Montagesystem, das Cobots in die Vorfertigung kleiner Zimmereien integriert. Der Quick Check analysiert, welche Prozesse (z.B. Nageln, Fräsen) sich bei hoher Variantenvielfalt automatisieren lassen und welche technischen Voraussetzungen (Datenketten, Infrastruktur) erfüllt sein müssen. Das Ergebnis mindert Investitionsrisiken für KMU und legt den Grundstein für eine wirtschaftliche, praxisnahe Automatisierungslösung.

Problem- und Zielbeschreibung

Der Holzbau in Baden-Württemberg ist stark mittelständisch geprägt: 80% der Betriebe beschäftigen weniger als zehn Mitarbeitende. Diese Zimmereien stehen unter massivem Druck durch Fachkräftemangel, steigende Sanierungsanforderungen und eine hohe Variantenvielfalt. Klassische Automatisierungslösungen sind für diese Kleinstrukturen meist technisch zu komplex und wirtschaftlich nicht tragfähig.

Das Projekt adressiert dieses Problem durch die Konzeption eines hybriden Montagesystems aus Mensch und Cobot, das ohne hohen Integrationsaufwand in bestehende Umgebungen passt. Ziel des Quick Checks ist es, eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Systementwicklung zu schaffen. Hierzu werden Fertigungsprozesse analysiert, um zu ermitteln, welche Schritte sinnvoll automatisiert werden können und wo der Mensch effizienter bleibt. Zudem werden technische Voraussetzungen wie Datenketten und Schnittstellen definiert, um Investitionsunsicherheiten für KMU zu minimieren und den Weg für eine praxisnahe, flexible Vorfertigung zu ebnen.

Detaillierter Projektablauf

Das Projekt entstand aus der Notwendigkeit, kleine Zimmereien trotz Fachkräftemangel durch zugängliche Automatisierung wettbewerbsfähig zu halten. Zur Potenzialfindung erfolgte eine methodische Prozessaufnahme in Partnerbetrieben. Darauf aufbauend wurde ein „hybrider Automatisierungskorridor“ definiert, um die Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine zu bewerten. Technologiekonzept: Im Fokus stand die Analyse sensitiver Cobot-Technik für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Auf Basis der Bedarfe wurde eine modulare Plattform-Architektur mit App-Logik konzipiert, die Werkzeuge und Software-Lösungen (z.B. Nesting-Algorithmen, Werkzeuge) flexibel integriert. Durch einen identischen Software-Kern und eine skill-basierte Engine können branchenübliche CAD-Daten (BTLx/DXF) automatisiert in Roboterpfade gewandelt werden. Diese adaptiven Schnittstellen ermöglichen es, das System effizient von der Zimmerei auf andere Gewerke, wie beispielsweise den Metall- oder Innenausbau, zu übertragen.

Projektnutzen

• Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit für KMU: Ermöglicht kleinen Zimmereibetrieben eine effiziente Vorfertigung bei kleinen Losgrößen, ohne in teure, starre Industrieanlagen investieren zu müssen
• Entlastung von Fachkräften: Reduziert körperlich belastende und repetitive Tätigkeiten (z. B. Nageln, Fräsen), verbessert die Ergonomie am Arbeitsplatz und wirkt so dem Fachkräftemangel entgegen
• Minimierung von Investitionsrisiken: Der Quick Check liefert eine fundierte Entscheidungsgrundlage über Machbarkeit und Nutzen, was Investitionsunsicherheiten im Handwerk deutlich senkt
• Hohe Flexibilität durch Skalierbarkeit: Dank der modularen Plattform-Architektur und App-Logik kann das System mit dem Betrieb mitwachsen und flexibel auf unterschiedliche Gewerke (z. B. Metallbau) übertragen werden
  

Zitat

Die Expertise des IPA war entscheidend, um unsere Vision in ein machbares Konzept zu verwandeln. Jetzt haben wir einen klaren Fahrplan für die reale Umsetzung der automatisierten Vorfertigung.

Franz Waitkus, Geschäftsführer Waitkus Engineering GmbH

Finanziert durch