Flexibel assembleren: productie in beweging

Massaproductie is historisch gezien niet de meest flexibele manier van produceren. Productielijnen werden opgezet voor het bouwen van een enkel product en overschakelen naar een ander product vergde een grote inspanning. Producten worden echter steeds meer op maat gemaakt, aangezien klanten steeds meer personalisatie verwachten. Dit is het geval bij consumenten, die hun producten in meerdere kleuren, maten en afwerkingen verwachten. Maar ook in de bedrijfswereld is er een grote vraag naar gespecialiseerde producten, zoals luchtcompressoren, weefgetouwen en voederoogstmachines, producten die in kleine reeksen geproduceerd worden. Deze evolutie maakt flexibel assembleren steeds belangrijker in de industrie en staat daarom vooraan op de agenda bij Flanders Make. Onze nieuwe site in Kortrijk zal nog meer inzetten op deze trend.

Om gespecialiseerde en gepersonaliseerde producten aan de prijzen van massaproductie te maken, hebben we een grote mate van flexibiliteit nodig, maar nog steeds aan een hoge productiviteit. Dit brengt ons op de breuklijn van flexibele, menselijke arbeid en snelle, geautomatiseerde productielijnen. Om ons doel te bereiken moeten we dus ofwel de productiviteit van mensen, ofwel de flexibiliteit van geautomatiseerde productielijnen verbeteren. Onderzoek bij Flanders Make richt zich uiteraard op beide pistes en op hybride oplossingen waar mensen samenwerken met automatische productielijnen.

Om deze concepten te demonstreren in een industrieel relevante context, bouwden we een gerobotiseerde flexibele assemblagecel, die we Infraflex doopten. Hiermee verwerken we een hele reeks concepten rond flexibele assemblage in een zeer kleine oppervlakte. Zo kan de centrale robotarm snel geprogrammeerd worden met een recept dat een reeks vaardigheden combineert tot een taak. Rond de robotarm bevinden zich ook een reeks add-ons die kleine taken overnemen, kitting voorbereiden of nieuwe onderdelen klaarzetten. De opstelling toont concrete situaties waarbij de cel bijvoorbeeld een compressor assembleert maar deze taak tijdelijk pauzeert voor een spoedbestelling, waarbij nieuwe onderdelen klaargezet worden voor een volledig ander assemblageproces. Daarna kan de cel zijn originele taak weer hernemen.

Wanneer we spreken van het geautomatiseerd samenstellen van kits, maken velen uiteraard de terechte bedenking rond het opnemen van deze onderdelen. Een kit kan tenslotte zeer uiteenlopende onderdelen bevatten, van een zware elektromotor tot de allerkleinste schroefjes. Wanneer we deze geautomatiseerd willen verplaatsen, moet dat gebeuren met de juiste grijper en moet elk onderdeel op een specifieke manier worden vastgenomen. Een specifieke grijper voor elk onderdeel is echter niet mogelijk, daarom is er nood aan flexibele grijpers die een hele reeks van onderdelen kunnen grijpen.

Eerst en vooral moeten we een belangrijke keuze maken tussen enkele types van grijpers. Zo zijn er mechanische grijpers met bewegende vingers die objecten vastnemen, maar ook grijpers die functioneren met elektromagneten of vacuümzuignappen. Afhankelijk van het gekozen grijpertype kijken we vervolgens naar de optimale aangrijppunten om elk object vast te nemen. Dit kunnen zijdes van het object zijn die grijpers kunnen klemmen, maar ook oppervlakten waar zuignappen of elektromagneten aan kunnen klemmen. Tenslotte maken we een definitief ontwerp voor de grijper, waarbij de grijper, indien nodig, verder wordt aangepast aan de objecten. Dit kan bijvoorbeeld door het aanpassen van de lengte van de vingers van een grijper, maar ook door het correct uitlijnen van zuignappen. Ook hier is flexibiliteit mogelijk door grijpers verwisselbaar of aanpasbaar te maken zodat aanpassingen in productie ook hier vlot opgevangen kunnen worden.

Alles wat we tot hiertoe bespraken is natuurlijk voornamelijk van toepassing op kleinere producten en onderdelen. De volgende uitdaging voor Flanders Make is dan ook de sprong maken richting grotere producten, zoals trucks of weefgetouwen. Wanneer we op die schaal werken, kunnen we niet meer spreken van kleine onderdelen toeleveren aan een robotarm, maar gaan we in veel gevallen zelfs eerder de robotarm verplaatsen naar het product. Dat brengt heel wat extra uitdagingen met zich mee, zoals het veilig houden van een werkvloer waar ook mensen rondlopen of nauwkeurig bepalen waar alle onderdelen en machines zich bevinden in een grotere fabriekshal.

Om dit verder te onderzoeken werken we momenteel een nieuw labo uit in ons nieuwe gebouw in Kortrijk, waar de concepten van deze blogpost naar een grotere schaal brengen. Mobiele robots, geautomatiseerde kranen en meerdere assemblagecellen die samenwerken vormen hiervoor de basis. Maar zeker ook de software en data die dit allemaal met elkaar zal verbinden.