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Handhabungs- und Prozesstechnologien sowie Steuerungssysteme für eine flexible und skalierbare Automatisierung in der Präzisionsmontage (MNT-SCALAB)

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Forschungsziel: Ziel von SCALAB war es, verbesserte, modulare Anlagen für Produktion von Prototypen, Kleinserien und Serien miniaturisierter Produkte mit höchsten Genauigkeitsanforderungen zu entwickeln, die eine durchgängig skalierbare Automatisierung von den frühen Phasen des Produktlebenszyklus bis hin zur Serienproduktion ermöglichen. Dies umfasste Automatisierungskomponenten, Fügetechnologien sowie Steuerungssoftware für eine konfigurierbare Automatisierung von Produktionsprozessen. Die erarbeiteten Lösungen lassen sich auf verschiedene Laborproduktionsprozesse übertragen und können so in unterschiedlichsten Bereichen der optischen Industrie so wie der Mikrosystem- und Medizintechnik eingesetzt werden.

Ansprechperson Projektkoordination


Ansprechperson bei PTKA

Dipl.-Ing. Stefan Scherr
+49 721 608-25286
stefan.scherr@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Eine Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz und damit der Wirtschaftlichkeit von Montageprozessen ist die (Teil-)Automatisierung von einzelnen Schritten oder gesamten Prozessketten. Ein hoher Automatisierungsgrad führt aber zu erheblichen Investitionen im Bereich der Anlagenhardware und wirkt sich in der Regel negativ auf die Flexibilität des Systems aus. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem schwierigen und oft gar nicht realisierbaren Transfer von entwickelten Produktionsprozessen aus der Prototypherstellung in die Serienfertigung.

Zielsetzung
Ziel von SCALAB war es, verbesserte, modulare Anlagen für Produktion von Prototypen, Kleinserien und Serien miniaturisierter Produkte mit höchsten Genauigkeitsanforderungen zu entwickeln, die eine durchgängig skalierbare Automatisierung von den frühen Phasen des Produktlebenszyklus bis hin zur Serienproduktion ermöglichen. Mit den SCALAB Technologien wurde sowohl auf der Hersteller- aber insbesondere auch auf der Anwenderseite ein Schritt in Richtung effizienterer Hightech-Produktion getan, um den Standort Deutschland und Europa in diesen Branchen zu stärken.

Vorgehensweise
Das internationale SCALAB-Konsortium vereinte Kernkompetenzen aus den Bereichen der modularen Automatisierung, intelligenter Robotik, Lasertechnik, Präzisionsmontage sowie Mess- und Sensortechnik, um gemeinsam innovative Lösungen für eine skalierbare Automa-tisierung zu entwickeln. Die Stärke der deutschen Partner in der Entwicklung von Automatisierungslösungen wurde gezielt ergänzt durch die Mitarbeit von Neuronics aus Winterthur, Schweiz, der bekannten Region für Präzisionstechnik und damit einem vielversprechenden Zielmarkt für die entwickelten Technologien, sowie den spanischen Partnern aus einer strategischen Allianz hochinnovativer Technologieunternehmen der optischen Industrie.

Anwendungspotenzial
In SCALAB wurden neue Lösungen erarbeitet, die eine skalierbare Automatisierung der Montage von Produkten mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit ermöglichen. Dies umfasste Automatisierungskomponenten, Fügetechnologien sowie Steuerungssoftware für eine konfigurierbare Automatisierung von Produktionsprozessen. Die erarbeiteten Lösungen lassen sich auf verschiedene Laborproduktionsprozesse übertragen und können so in unterschiedlichsten Bereichen der optischen Industrie so wie der Mikrosystem- und Medizintechnik eingesetzt werden.

Projektpartner
  • Coherent LaserSystems GmbH & Co. KG
  • Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
  • RWTH Aachen
  • Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik
Publikationen
Titel: SCALAB "Scalable Automation for emerging Lab Production"
Akronym: SCALAB
Autor: Haag, M.; Härer, S. (Hrsg.)
Verlag: Apprimus Verlag, Aachen Apprimus Verlag, Aachen
Veröffentlicht im Jahr: 2012
In the context of increasing competitive pressure in the production of complex and highly integrated microsystems, the SCALAB project aimed at the development of novel solutions for the automation of assembly processes with highest demands on accuracy. The solutions support the development and optimization of automated processes during prototype production as well as an easy transfer and scaling up for series production. By providing methods to successively increase the degree of automation, SCALAB tries to pave the way for a fully automated assembly of miniaturized optical systems. As a scenario for demonstration, the project has applied desktop robots for lab environments to develop prototype processes for the automated assembly of miniaturized laser systems. Process experiments validated the viability of the underlying concept. On the desktop station it was possible to successfully implement and investigate the automated: -Camera-guided pick and place of micro optics -Passive alignment of pump optics -Active alignment of resonator mirrors Together with suitable bonding technologies, these three process types allow for a fully automated assembly of basic diode-pumped laser systems.

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