Flexibel automatisierte Demontage von Fahrzeugdächern

Die Großserienproduktion vieler Gebrauchs-und Investitionsgüter wurde in den letzten Jahren ständig intensiviert. Dabei hat die Automatisierung einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Qualität sowie zur Senkung der Stückkosten geleistet /Sie-94/, /War-95/, /Sch-96b/. Zunehmendes Umweltbewußtsein in der Gesellschaft und daraus abgeleitet die Erkenntnis, daß Gewinnsteigerung und ständiges Wachstum für eine funktionierende Wirtschaft nicht mehr ausreichen, machen die Gestaltung industrieller Produkt-und Stoffkreisläufe notwendig. Die Vermeidungs-, Rücknahme-und Verwertungspflichten des Gesetzgebers /Kre-94/ sowie die teilweise freiwillig auferlegten Rücknahmeangebote seitens der Hersteller /Fre-96/ sind ein erster Schritt zum Überdenken der konventionellen Wirtschaftsform „Produzieren -Konsumieren -Wegwerfen“. Die Zielhierarchie „Vermeiden -Verwenden -Verwerten“ bezieht sich auch insbesondere auf technische Produkte /Ste-88/, /Kah-96/, /Tri-96/. Für ein Recycling technischer Produkte ist jedoch eine vorausgehende Demontage notwendig. Das Übertragen von Wissen aus der Produktionstechnik in den Bereich der Demontage von Gebrauchsgütern ist hierbei evident /Kah-95/, /Die-94/, /Dar-94/, /Spa-96/, /Fel-93/, /Huc-96/.

Das Recycling technischer Produkte ist nach A/DI-91/ definiert als „…die erneute Verwendung oder Verwertung von Produkten oder Teilen von Produkten in Form von Kreisläufen“. Unterschieden werden hierbei Kreislaufarten, Behandlungsprozesse und Recyclingformen. Die Entsorgung industriell gefertigter Produkte beinhaltet das Altstoffrecycling bzw. Materialrecycling als Rückführung von gebrauchten Produkten bzw. Altstoffen am Ende des Lebenszyklus. Ziel ist es, die in den Produkten enthaltenen Materialien aufzubereiten, zu verwerten und soweit wie möglich als Werkstoffe gleicher Qualität wiederzuverwenden.

Der Bestand an Personenkraftwagen in der Bundesrepublik Deutschland betrug im Jahr 1995 etwa 40 Millionen Stück. Jährlich fallen davon etwa 2,5 Millionen Altfahrzeuge mit einem Durchschnittsalter von etwa 11 Jahren zur Entsorgung an A/DA-94/. Die Exportraten von Altfahrzeugen schwanken von 10% bis 40% /Voy-95/.

In Bild 4-1 sind unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten zum automatisierten Trennen von Fensterscheiben an Altfahrzeugen gegenübergestellt. Die Trenntechniken können prinzipiell unterteilt werden in Verfahren, die die Verbindungsstelle trennen (die Fahrzeugscheibe wird zerstörungsfrei demontiert), sowie Verfahren, die die Fahrzeugscheibe zerstörend trennen. In der Instandsetzung werden überwiegend Verfahren zur zerstörungsfreien Demontage eingesetzt. Für eine Automatisierung der Altfahrzeugdemontage in Serien eignen sich diese Verfahren jedoch nicht aufgrund des hohen technischen Aufwands, mangelnder Funktionssicherheit sowie langer Prozeßzeiten (z.B. Drahtziehen) /Olv-92/, /Dar-92/.

In diesem Kapitel werden für den Trennprozeß von Rundrohren als idealisierte Hohlkörper mit elliptischem Querschnitt nach dem Prinzip des kreuzenden Schnitts Verfahren zur Bestimmung der wirkenden Prozeßkräfte während des gesamten Prozesses entwickelt. Diese werden für die definierte Entkopplung der Reaktions- kräfte vom Industrieroboter sowie zur Prozeßüberwachung benötigt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden auf das Trennen von Fahrzeugsäulen übertragen, indem den Säulen ein entsprechender elliptischer Querschnitt zugeordnet wird.

Zur Erprobung der entwickelten Verfahren und Werkzeuge zur flexibel automatisierten Demontage von Fahrzeugdächern wurde eine typenneutrale Versuchszelle aufgebaut und getestet. Die Demontagezelle wurde nach dem „Inselprinzip“ mit zwei assistierenden Industrierobotern realisiert, wobei die Demontage der Fensterscheiben und des Fahrzeugdaches zeitlich getrennt sind. Der Gesamtaufbau ist in Bild 6-1 ersichtlich.

In Bild 7-1 sind sowohl die Ansichten zum Zeitpunkt der Fahrzeugvermessung als auch die Momentaufnahmen bei der Bestimmung einer optimalen Schneidposition darge stellt.

Die Demontage von Altfahrzeugen erfolgt heute noch weitgehend manuell unter schlechten Arbeitsbedingungen. Die Mechanisierung beschränkt sich bisher auf den Materialfluß und gegebenfalls auf mechanische Hilfsmittel; automatisierte Anlagen im industriellen Einsatz sind derzeit keine bekannt. Der Grund dafür, daß Pilotan lagen für die flexible Automatisierung der Demontage von Altfahrzeugen das Versuchsstadium noch nicht verlassen haben, liegt in den komplexen und durch schlechte Zugänglichkeit gekennzeichneten Demontageoperationen sowie der hohen Typen-und Variantenvielfalt der Altfahrzeuge.