Wo sich Roboter im Handwerk lohnen und wie Sie das erkennen

Handwerk und Automatisierung – passt das wirklich zusammen? Ja, definitiv! So sehen es zumindest die Modellbauer von werk5 aus Berlin. Geschäftsführer Gunnar Bloss ist selbst gelernter Tischer und studierter Architekt und verfolgt mit seinem Team schon immer das Ziel, das Handwerk so digital wie möglich und dennoch einzigartig zu gestalten.

Als Kampagnenbotschafter des Handwerks stand Gunnar Bloss unter dem Leitmotiv „Ist das noch Handwerk?“ beispielhaft für ein Unternehmen, welches das neue, innovative Handwerk repräsentiert und Handwerk unter dem Siegel ‚new craft‘ zukunftsfähig machen möchte.

Sein Unternehmen hat verschiedene Forschungsprojekte zum Thema Robotik im Handwerk durchgeführt und berät auch andere Handwerksunternehmen, die sich einen Roboter anschaffen wollen. Grund genug, dass sich Kollege Roboter mit Gunnar Bloss ausgetauscht hat.

Für welche Zwecke eignet sich ein Roboter grundsätzlich im Handwerk?

Die Modellbauer von werk5 haben ihren ersten Roboter bereits 2017 gekauft. „Damals wollten wir kollaborativ mit dem Roboter arbeiten, also in Zusammenarbeit mit der Maschine“, erinnert sich Bloss. Der Roboter sollte den Handwerker nicht ersetzen, er sollte ihm als Werkzeug beziehungsweise als dritte Hand dienen. Hierbei bleibt das Gefahrenpotential vieler Endeffektoren wie zum Beispiel Bohrer eine sicherheitstechnisch anspruchsvolle Hürde. Mehr über Regeln und Normen im Umgang mit kollaborierenden Robotern lesen Sie hier.

Heute hat sich die Sicht zum Teil geändert. Ein Handwerker, der mit einem Roboter arbeitet, ist als Arbeitsplatz laut Bloss eigentlich schnell teuer. Dem Handwerk fehlt außerdem der Nachwuchs. „Daher benötigen wir den Roboter heute eher als Lösung, die den Menschen ersetzen kann“, erklärt Bloss. Der Handwerker könne also mit dem Roboter den Fachkräftemangel lösen und mehr Aufträge generieren. (Wie ein Tischler das bereits umgesetzt hat, lesen Sie hier!) Denn Handwerker brauchen Strategien, um mit Automatisierung effizienter arbeiten zu können und so in ihrem Gewerbe weiterarbeiten zu können, berichtet Bloss.

Zusammen mit dem Zentralverband des deutschen Handwerks (ZDH) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat werk5 gerade ein neues Forschungsprojekt zum Thema ‚automatisierte Schleiflösungen für Handwerker‘ eingereicht. Ziel ist es, in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Fraunhofer-Institut zu erforschen, welche automatisierten Schleiflösungen Handwerker benötigen und bei welchen Tätigkeiten man diese einsetzen kann.

„Handwerk definiert sich für mich nicht dadurch, dass alles handgemacht ist, sondern dass ein Einzelstück herauskommt“, erzählt Bloss. Und dafür benötige man noch flexiblere und gleichzeitig einfachere Lösungen als in der industriellen Serienfertigung. Im Unternehmen gibt es acht Auszubildende und die lernen schon in den ersten Wochen, wie man mit einer automatisierten Fräse arbeitet. Es ist laut Bloss ein ganz normaler Vorgang im Handwerk, dass man sich digitaler Technik bedient. Und deshalb kann in Zukunft auch Robotik hilfreich sein.

Wie wählt man den richtigen Roboter für seinen Betrieb aus?

Aus Sicht von Gunnar Bloss sollte man sich zunächst mit Leuten austauschen, die schon mal einen Roboter genutzt haben. Es sei wichtig, dass man sich nicht nur vom Roboterhersteller beraten lässt. Werk5 war zu dieser Zeit Mitglied bei ‚Robots in Architecture‘. „Hier wurden wir zum Beispiel beraten, in welcher Größe wir einen Roboter kaufen sollten und wie viel Platz er dann benötigt“, erinnert sich Bloss.

Heute berät werk5 selbst Handwerksbetriebe, die sich für Robotik interessieren. Diese Dienstleistung hat das Unternehmen erstmals auf der Internationalen Handwerksmesse 2019 vorgestellt. Es geht darum, die Kollegen bei der Roboterwahl zu unterstützen, aber auch bei der Wahl des Interfaces. Die Nachfrage ist bis jetzt noch nicht riesig. Man müsse beim Thema Robotik im Handwerk einfach noch sehr viel Pionierarbeit leisten, erklärt Bloss.

Welche Handwerker setzen schon auf Robotik?

Werk5 hat zum Beispiel ein Roboter-Projekt mit einem Orthopädiemechaniker realisiert. Heute fräst der Roboter dort Formen für den Orthesenbau. Dazu wird die Körperform der Patienten berührungslos per Scan aufgenommen. Die Daten werden an den Roboter übertragen und der fräst dann ad hoc aus einem massiven Schaumblock die die Positivform, mit der die finale Orthese wie zum Beispiel Sitzschalen abgeformt wird. Damit kann dann wiederum die richtige Form hergestellt werden, etwa für Sitzschalen.

„Das schöne ist, es entstehen sogenannte serielle Unikate“, erläutert Bloss. Sie hätten zwar immer eine ähnliche Dimension, seien aber individuell an den Patienten angepasst. Und das sei ideal für die Anwendung von Robotik. In Zukunft will man gemeinsam mit dem DLR die Programmierung dieser Roboterapplikation vereinfachen, um die Hürden für Robotik im Handwerk weiter zu senken.

Für den Orthopädiemechaniker hat werk5 auch die notwendige CAM-Software selbst entwickelt, um sie möglichst schlank zu halten und auf die wirklich nötigen Funktionen zu reduzieren. Denn solche Programme sind Bloss Erfahrung nach oft viel zu mächtig. Entstanden ist eine schlanke Lösung, die auch von ungelernten Mitarbeitern bedient werden kann. (Warum auch das Programmieren von Robotern für ungelernte Kollegen kein Problem mehr ist, lesen Sie hier!)

Mit dem Roboter dauert es nur noch ein paar Minuten, bis ein Teil ausgefräst ist. Eine Sitzschale, die bisher aufwändig in Gips vorgeformt werden musste, benötigte etwa fünf Stunden Arbeits-und Wartezeit. Mit der neuen Roboterapplikation kann man eine Abformung einsparen und den gesamten Prozess auf unter eine Stunde reduzieren.

Welche Hürden gibt es beim Roboter-Einsatz im Handwerk?

Zunächst einmal benötigen Handwerksbetriebe Mitarbeiter, die in das Thema einsteigen können und wollen. Hierbei geht es nicht um vertiefte Programmierkenntnisse, sondern eher darum ein Gesamtsystem in den Griff zu bekommen. Dies ist heute mit neuer Software sehr viel einfacher als noch vor ein paar Jahren. Eine andere wichtige Sache ist der Platzbedarf für den Roboter, damit die Sicherheit garantiert werden kann. „Für einen Industrieroboter benötigt man auf jeden Fall ein Gehäuse, wir haben da einen Glaskasten gebaut“, sagt Bloss.

Man muss außerdem die gesamte Roboterapplikation außerdem sicherheitstechnisch bewerten und eine Risikoanalyse machen. „Das klingt wahnsinnig umständlich, wird aber von den Berufsgenossenschaften und dem TÜV unterstützt, man sollte sich davon nicht abschrecken lassen“, erklärt der Geschäftsführer. Sicherheit bleibt in jedem Fall sehr wichtig, weshalb alles korrekt ausgeführt werden sollte.

Welche Aufgaben übernehmen die Roboter bei werk5?

Bei werk5 gibt es keine Fertigungsstraße, deshalb sind die Roboter projektabhängig in Betrieb. Der Industrieroboter ist mit einer Fräse ausgestattet und kann komplexe Bauteile bearbeiten. Es gibt einige Mitarbeiter, die ihn auch bedienen können, berichtet Bloss und fährt fort: „Wir sind aktuell dabei, die einfache Software, die wir für den Orthopädiemechaniker entwickelt haben, auch hier zu implementieren.“

An der Roboter-Fräs-Applikation wird das zu bearbeitende Bauteil auf einem Drehteller platziert. So lassen sich Bauteile bis zu rund einem Meter Höhe bearbeiten.

Der kollaborierende Roboter (Cobot) LBR iiwa sollte bei werk5 zunächst zum Montieren genutzt werden. „Wir haben nachgewiesen, dass wir das können, es hat aber alles noch sehr theoretischen Charakter“, erklärt Bloss. Das müsste erst noch in die Praxis umgesetzt werden. Momentan nutzt werk5 den Cobot für eine Schwesterfirma im benachbarten Gebäude für Tests von Multitouch-Displays.

Der Cobot wurde aber vom werk5-Team auch schon mit einer Kamera ausgestattet, damit er sich nicht rein tastend, sondern sehend orientieren kann. In dieser sogenannten ‚Scaninform‘-Anwendung hat der Roboter Teile erkannt und einen 3D-Scan erstellt und im nächsten Schritt schon bearbeitet. „Das durften wir auf der IHM 2019 sogar Frau Merkel präsentieren“, berichtet Bloss stolz.

Dieses Verfahren könnte genauso für die Restaurierung einer historischen Vase genutzt werden wie zum Beispiel bei der Produktion von Sitzschalen, in die 20 Löcher lotrecht zur Obefläche gefräst werden müssen. Beide Aufgaben kann laut Bloss ein Roboter mit dieser Applikation sehr einfach und intuitiv übernehmen.

Wie finde ich als Handwerksbetrieb die richtige Einsatzmöglichkeit für einen Roboter?

Das ist Gunnar Bloss zu Folge sehr individuell. Werk5 hat aus diesem Grund für das aktuelle Forschungsvorhaben ‚automatisierte Schleiflösungen für Handwerker‘ fünf verschiedene Handwerksbetriebe eingeladen. Dazu gehört ein Tischler, der hochtechnisch im 3D-Bereich den Werkstoff Corian verformt und so schicke Tresen produziert. Das aktuelle Verfahren verformt das Material, ist aber ungenau. „Wenn jetzt ein Roboter diese Ungenauigkeiten erkennen würde, dann würde das Zeit und Geld sparen“, weiß Bloss. Bisher müsse man die Ungenauigkeiten händisch entfernen.

Auf diese Robotik-Anwendung im Handwerk wäre werk5 aber selbst nie gekommen. „Der Handwerker sollte immer überlegen, wo es sich wiederholende Tätigkeiten oder auch komplizierte Vorgänge gibt, für die er keine Mitarbeiter mehr bekommt oder wo die Qualität schwankt“, sagt Bloss. Das wären dann Tätigkeiten für die Automatisierung mit Robotik. Wie Sie ein Projekt für die Automatisierung mit Robotik richtig angehen, lesen Sie hier!