Die Automatisierung hat in nahezu allen Bereichen der Fertigung Einzug gehalten. Nähen war jedoch traditionell eine schwierige Aufgabe für Industrieroboter und andere Automatisierungswerkzeuge. Neue Fortschritte in der Automatisierungstechnologie erweitern den Automatisierungsbereich für Nähmaschinenhersteller, selbst bei Nähaufgaben, die bisher als zu schwierig für eine Automatisierung galten.

Einführung in Nähroboter

Automatisiertes Nähen ist der Einsatz von Robotern für industrielle und gewerbliche Nähaufgaben, beispielsweise beim Nähen von Leder, Stoffen und Wolle. Jedes dieser Materialien stellt eine Herausforderung dar, doch die Verlockung höherer Produktionsraten, Effizienz und Zuverlässigkeit hat Roboterhersteller dazu veranlasst, Antworten auf die größten Herausforderungen der Branche zu entwickeln.

Hersteller nutzen Automatisierung in der Textilindustrie seit über 100 Jahren, allerdings beschränkte sie sich meist auf einfache Aufgaben wie das Zuschneiden. In den letzten Jahren sind jedoch neue Produkte auf den Markt gekommen, die diese Einschränkungen überwinden.

Warum ist Nähen so schwierig?

Die für den Umgang mit losen, winzigen Stofffäden erforderliche Fingerfertigkeit und Präzision sind mechanisch oft nur schwer zu erreichen. Die Fäden neigen dazu, sich zu verschieben, falsch auszurichten und sich zu dehnen. Darüber hinaus können Stoffe Unregelmäßigkeiten aufweisen, die beim Nähen Feinkorrekturen erfordern.

Die aktuelle Generation der Bildverarbeitung und Fortschritte in der Roboter-Endeffektor-Technologie (den „Roboterhänden“) eröffnen Stoffherstellern völlig neue Möglichkeiten. Dank der Bildverarbeitung können Roboter auf Materialprobleme reagieren, indem sie quasi „sehen“, wenn der Stoff verrutscht oder Falten wirft, und so Anpassungen vornehmen können. Fortschritte bei der Roboterbewegung und den Endeffektoren ermöglichen eine immer präzisere Steuerung. Funktionen wie die Drehmomentkontrolle vermitteln ein „Gefühl“ für den richtigen Druck und die richtige Spannung auf dem Material.

So funktioniert Roboternähen

Tatsächlich ist Roboternähen eine Nischenanwendung der Automatisierung mit spezifischen Anforderungen. Viele Nähroboter werden beispielsweise speziell nach den spezifischen Vorgaben eines Unternehmens gebaut – eine Universallösung wie in anderen Branchen gibt es nicht. Nähroboter benötigen außerdem spezielle Mechaniken zum Nähen von Materialien wie Nähköpfe, zusätzliche Greifer sowie mehrere Roboterarme und Endeffektoren.

Arten von Nährobotern

Wie in jeder anderen Branche eignen sich auch für Nähanwendungen nur bestimmte Robotertypen. Sie sind oft mit speziellen Optionen ausgestattet, die speziell auf die Herausforderungen des industriellen Nähens zugeschnitten sind. Dazu gehören:

1. Sechsachsige Industrieroboter
2. Kollaborative Roboter
3. Kartesische Roboter
4. Doppelarmroboter

Vergleich verschiedener Nähoptionen

Hersteller, die ihre Nähvorgänge automatisieren möchten, haben je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung und des Unternehmens einige Optionen.

Nähautomatisierungslösungen ermöglichen Herstellern, ihre Produktionskapazität auf verschiedene Weise zu steigern. Roboter erhöhen Durchsatz, Konsistenz und Wiederholgenauigkeit. Robotersysteme verursachen in der Regel weniger Abfall und Ausfallzeiten und steigern so die Produktivität. Hier sind einige der wichtigsten Optionen:

Kartesische Roboter

Kartesische Roboter (siehe Abbildung oben) sind große, hoch skalierbare Maschinen. Diese beliebten Systeme werden für Nähprozesse aller Größenordnungen eingesetzt. Sie nähen mehrere Produkte gleichzeitig mit mehreren Nähköpfen. Darüber hinaus verfügen diese Systeme über eine hochpräzise Konstruktion, die für gleichbleibende Qualität sorgt. Es gibt jedoch auch Nachteile. Kartesische Roboter sind große, komplexe Industriemaschinen und können im Vergleich zu anderen Optionen teuer sein.

Gelenkarme

Sechsachsige, kollaborative und Doppelarmroboter sind eine weitere Art von Automatisierungslösung. Diese Roboter stellen eine Untergruppe der Gelenkarmroboter dar. Diese Maschinen sind äußerst geschickt und eignen sich daher perfekt für filigrane Aufgaben wie Nähen, bei denen die Stoffe widerspenstig sein können und deren Handhabung Feinmotorik erfordert. Und weil sie sich so gut für eine Vielzahl von Anwendungen eignen, lassen sie sich leicht neu programmieren und für andere Aufgaben einsetzen. Diese Roboter sind so anpassungsfähig, dass es keinen Grund gibt, warum ein Näh-Cobot nicht auch für Schweißaufgaben eingesetzt werden kann. Tauschen Sie den Endeffektor gegen etwas aus, das sich besser zum Schweißen eignet, und schon ist er bereit zur Neuprogrammierung. Ein kartesischer Roboter ist jedoch eine Spezialanfertigung und würde eine erhebliche Überholung der mechanischen Komponenten erfordern, um ihn für eine neue Anwendung, wie z. B. Plasmaschneiden, einzusetzen. Cobots profitieren außerdem von der Kollaboration – sie sind für die Arbeit in der Nähe von Menschen konzipiert und haben ein geringeres Verletzungsrisiko.

Doch selbst hochgradig anpassungsfähige Roboterarme haben ihre Grenzen. Sie sind nicht so skalierbar wie kartesische Roboter und können in der Regel nicht mehrere Kleidungsstücke gleichzeitig nähen. Auch bieten sie nicht die gleiche Geschwindigkeit und Präzision wie kartesische Roboter.

So integrieren Sie einen Nähroboter

An diesem Punkt sind Sie vielleicht von der Aussicht begeistert, einen Teil Ihres Nähprozesses zu automatisieren. Es gibt jedoch noch einige wichtige Schritte, die Sie unternehmen müssen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen.

Definieren Sie den Umfang Ihres Projekts

Der wichtigste Teil des Prozesses beginnt, wenig überraschend, am Anfang. Die richtige Definition des Projektumfangs trägt maßgeblich zu einer erfolgreichen Implementierung bei. Berücksichtigen Sie Faktoren wie:

1. Details und Eigenschaften Ihres Produkts
2. Genaue Schritte im Produktionsprozess klären
3. Definieren Sie Metriken und Key Performance Indicators (KPIs) rund um den aktuellen Prozess (Produktionsrate, Effizienz, Betriebszeit usw.) und Ihr gewünschtes Ergebnis nach der Automatisierung
4. Ermitteln Sie die tatsächlichen Kosten des Prozesses (Rohstoffe, Arbeitskosten usw.).
5. Definieren Sie Ihr verfügbares Budget