Scan-Plan-Pro

Digitalisering-en-robotisering zijn van levensbelang voor mkb-maakindustrie om op langere termijn te kunnen blijven overleven in een internationaal speelveld. Het automatiseren van handmatige processen in een productieomgeving is vooral belangrijk voor processen die eentonig, vies, gevaarlijk of relatief duur zijn. Een veel voorkomende processtap in de maakindustrie is het nabewerken van producten. Een typisch voorbeeld is dat veel nieuw vervaardigde producten hebben na het productieproces ongewenst materiaal (zoals bramen, flensen, naden, bobbels, aanspuitpunten) dat verwijderd moet worden. Een relatief dure processtap die weinig waarde toevoegt doch diverse handelingen en kosten met zich meebrengt. Mkb-bedrijven willen dringend de nabewerkingen zoveel als mogelijk automatiseren, maar slagen daar niet in omdat het hen ontbreekt aan kennis en capaciteit.
Doel van het project is het ontwikkelen van nieuwe praktijkkennis door de realisatie van twee demonstrators (productiecellen) die bedrijven in de kunststof en metaalindustrie kunnen doorontwikkelen tot een bedrijfsspecifieke robotcel voor het kwalitatief hoogstaand en kosteneffectief nabewerken van fysieke producten. Er worden nieuwe kennis ontwikkeld op het gebied van visiontechnologie (scannen van productgeometrieën), padgeneratie voor de robotarm en interactie control voor specifieke tooling die productoppervlaktes bewerken.
Het onderzoek richt op de centrale onderzoekvraag op welke wijze een robotcel te realiseren is die op basis van een 3D-scan producten kan nabewerken en voor de mkb-maakindustrie de geschikte technologie bevat om nabewerkingsprocessen te automatiseren die nu nog handmatig worden uitgevoerd.
Om het onderzoek en ontwikkelproces op hoofdlijnen te beheersen wordt het V-model als leidraad gebruikt. Voor de ontwikkeling en onderzoek naar de modules (scan, plan, interaction, tooling) wordt het spiraalmodel toegepast. Opbrengsten van het project zijn nieuwe digitale technologieën die door mkb-bedrijven kunnen worden benut voor het automatiseren van nabewerkingen.
Het doel van het project zal gerealiseerd worden door een robuust consortium dat gevormd is door kennisinstellingen(Saxion,Fraunhofer Innovation Platform), bedrijven(vijf uit kunststofindustrie,elf uit metaalnijverheid), STODT(opleider), TValley(netwerkpartner), Koninklijke Metaalunie.

Eindrapportage

In het RAAK-MKB Scan-Plan-Pro project is inzetbaarheid van robots onderzocht voor automatische
nabewerking in de maakindustrie. Een groep van 12 maakbedrijven (hoofdzakelijk mkb) heeft casussen
aangedragen voor processen in hun productie waar het nabewerken nu nog handmatig gebeurt. Vaak is dit
zwaar, eentonig en smerig werk en is het soms moeilijk om constante kwaliteit te garanderen. Het gaat
hierbij om processen als slijpen, afbramen, schrapen en schuren van kunststof en metalen producten. Deze
casussen zijn gegroepeerd in drie use cases waarvoor in dit project is onderzocht welke oplossingen
hiervoor beschikbaar en toepasbaar zijn. Omdat er bij veel bedrijven sprake was van processen waarbij niet
altijd (3D) CAD data beschikbaar is, of het kleine series betrof, ofwel er geometrische afwijkingen niet altijd
bekend zijn is er in het project gekeken of dit automatisch nabewerken mogelijk is op basis van een (3D)
camera waarbij er met beperkte omsteltijd/minimaal programmeerwerk per product de nabewerking
uitgevoerd kan worden.
Tijdens het project zijn er door de kennisinstellingen (Saxion & Fraunhofer) deeloplossingen getest en zijn er
demonstrators gebouwd om de principes te testen en voor de bedrijven tastbaar te maken. Samen met de
bedrijven zijn tests en demonstraties op de opstellingen uitgevoerd. Dit heeft inzichten opgeleverd over de
mogelijkheden en beperkingen van 3D sensors (line scan, stereocamera, structured light), marktoplossingen
voor automatisch programmeren voor oppervlaktebewerkingen, algoritmes voor detecteren en tool-pathgeneratie voor naad/contourbewerking, automatische padplanning (in open source software), krachtregeling
(zoals pneumatische compliantie en adaptief gedrag door robotcontroller op basis van krachtmeting) en
inzetbaarheid van gereedschappen voor automatische nabewerking.
Een deel van de onderzochte en ontwikkelde deeloplossingen lijken voor verschillende casussen van deze
bedrijven geschikt te zijn. Echter zagen we ook dat voor veel casussen de beschikbare oplossingen nog niet
volwassen genoeg zijn of dat er nog grote uitdagingen zijn om deze in de productieomgeving te
implementeren.