10.03.2026
Technologien
Auf dem Weg von der Konstruktion bis zum fertigen Produkt entstehen insbesondere dann Probleme, wenn manuelle, isolierte Prozesse überwiegen. Manuell auf Papier gezeichnete Schweißnähte oder die aufwendige Übertragung in Roboterprogramme erhöhen das Risiko von Fehlern, Mehrkosten und zeitliche Verzögerungen. Jarkko Siltamäki, Business Development Director Robotics bei Visual Components, erklärt wie ein Model-Based-Engineering-Ansatz dazu beitragen kann, die beteiligten Bereiche digital miteinander zu verbinden.
Digitalisierung und technologischer Fortschritt haben Konstruktions- und Fertigungsumgebungen in den vergangenen Jahren deutlich vorangebracht. In der Praxis sind reibungslose Prozesse sowie ein engeres Zusammenwachsen der einzelnen Abteilungen jedoch häufig noch nicht gegeben. Zwar stehen heute intuitive Software, Simulationen und leistungsfähige Robotersysteme zur Verfügung, dennoch sind fragmentierte Prozessketten nach wie vor verbreitet. Das Problem liegt dabei in der Regel nicht in fehlender Fachkompetenz der Beteiligten, sondern in Wissenssilos und Medienbrüchen entlang der Prozesskette.
Auch in Unternehmen, die sich auf schweißintensive Arbeiten spezialisiert haben, findet sich oft ein etablierter Ablauf: Die Konstruktion erstellt einen ersten Produktentwurf und übergibt diesen an die Fertigung, wo er in ein physisches Produkt überführt wird. Dabei müssen Schweißnähte interpretiert, Parameter ergänzt und Reihenfolgen festgelegt werden. Diese Schritte erfolgen jedoch vielfach noch nicht durchgängig digital, sondern in einer Kombination aus manuellen und isolierten Arbeitsschritten. So werden beispielsweise Zeichnungen weiterhin ausgedruckt, Schweißnähte handschriftlich markiert und Informationen manuell in andere Systeme übertragen. Auch wenn jede Abteilung dabei korrekt arbeitet, macht sie es nicht in einem integrierten Prozess. Daraus können Abstimmungsprobleme, kurzfristige Änderungen oder das Arbeiten mit veralteten Informationen resultieren. In der Folge werden Nahtpositionen von Schweißfachkräften auf Zeichnungen vermerkt, Spannvorrichtungen von Vorrichtungsbauer geplant und die Informationen schließlich von Programmierern in die Software übertragen. An den jeweiligen Schnittstellen können Interpretationsspielräume entstehen, die Fehler oder Verzögerungen begünstigen. Mögliche Folgen sind längere Entwicklungszeiten, erhöhte Kosten und ein ungenutztes Expertenwissen.
Ein Ansatz zur Reduzierung dieser prozessbedingten Brüche ist das Model-Based Engineering (MBE). Das Konzept ist nicht neu, gewinnt jedoch durch technologischem Fortschritt und neuen Möglichkeiten zunehmend an Bedeutung.
Warum das Modell im Zentrum steht
MBE ist nicht lediglich als weiteres Werkzeug oder zusätzliche Softwarelösung zu verstehen, sondern als Arbeitsprinzip, bei dem ein Modell des Produkts als Single Source of Truth (SSOT) im Zentrum der Entwicklung steht und die verschiedenen Disziplinen miteinander verbindet. Ein wesentlicher Nutzen liegt dabei nicht allein im 3D-Modell selbst, sondern in der Möglichkeit, Geometrie, Fertigungsinformationen, Prozessparameter und Produktionswissen in einem gemeinsamen digitalen Informationssystem zu vereinen.
Damit wird das Modell zur gemeinsamen Arbeitsgrundlage aller beteiligten Personen und Abteilungen. So können etwa Schweißnähte, Nahtarten, Parameter, Schweißfolge, Zugänglichkeit oder Prozessrestriktionen direkt im Modell hinterlegt werden, während Konstrukteure, Fertigungsingenieure, Schweißfachleute und Vorrichtungsbauer auf dieselbe Datenbasis zugreifen können. Auf diese Weise können wiederholte Abstimmungsprozesse zwischen Abteilungen reduziert werden, weil Änderungen sofort sichtbar sind.
Entwirft der Vorrichtungsbauer beispielsweise eine Spannvorrichtung für ein ein komplexes Blechbaugruppen-Set, könnte sein Entwurf verhindern, dass ein Roboter alle Nahtpositionen erreicht oder dass der Winkel korrekt eingehalten wird. In klassischen Abläufen führt dieses Problem dazu, entweder den Plan an die Konstruktion zurückzuspielen oder es fallen zusätzliche Fertigungsschritten an. In einem MBE-Ansatz stehen die relevanten Informationen direkt im Modell zur Verfügung. Der Vorrichtungsbauer sieht also die Nahtpositionen, die Schweißfolge und die Bewegungsfreiheit des Roboters. Damit ist der Entwurf direkt so gestaltbar, dass alle Produktionsschritte auch in der Realität umsetzbar sind.
Schweißprozesse effizient planen und steuern
Insbesondere in robotergestützten Schweißprozessen zeigt sich der Vorteil von MBE deutlich. Lichtbogen- und Laserstrahlschweißprozesse erfordern eine präzise Abstimmung auf die Geometrie der Bauteile, Nahtzugänglichkeiten und den Wärmeeintrag. Ohne ein zentrales und vor allem konsistentes Modell greifen Programmierer oftmals auf die handschriftliche Markierungen oder Papierzeichnungen zurück, identifizieren Nahtpositionen manuell und geben Parameter Schritt für Schritt ein. Das ist zeitaufwendig, fehleranfällig und verhindert die automatisierte Nutzung von Fertigungsinformationen.
Im Model-Based Engineering arbeiten Schweißfachleute direkt im Modells. Prozessparameter wie Schweißstrom, Geschwindigkeit oder Nahtlänge sind dort digital hinterlegt und können von Roboterprogrammen automatisiert übernommen werden, während das Fachpersonal weiterhin zentraler Entscheider bleibt. Automatisierung und Digitalisierung dienen somit der Unterstützung, nicht dem Ersatz von Expertenwissen und menschlicher Erfahrung. Bei entsprechender Umsetzung können die höhere Transparenz und Konsistenz im Prozess den Abstimmungsaufwand verringern, Zeit sparen und Fehlproduktionen reduzieren. Besonders bei größeren Bauteilen oder in der Serienfertigung mit variierenden Toleranzen wird der Vorteil deutlich: Änderungen im Modell aktualisieren automatisch die Produktionsplanung, Schweißfolge und Vorrichtungsbau, ohne dass zusätzliche manuelle Korrekturen notwendig sind.
Change Management und Pilotprojekte
Die Einführung von Model-Based Engineering ist nicht allein ein IT-Projekt, sondern in der Regel auch mit organisatorischen Veränderungen verbunden. Die wesentlichen Herausforderungen liegen dabei weniger in der Technologie als in der Akzeptanz der Mitarbeiter. Viele Schweißfachleute arbeiten seit Jahren erfolgreich mit Papierzeichnungen und etablierten Routinen, eine erzwungene und intransparente Einführung neuer Technologie und Prozesse führt daher häufig zu Widerstand. Erfolgreiche MBE-Einführungen beginnen daher häufig mit klar abgegrenzten Pilotprojekten, beispielsweise eine Baugruppe, ein Schweißprozess oder eine Produktfamilie. Auf diese Weise lassen sich Modelle praxisnah erproben, Abläufe schrittweise anpassen und Vertrauen aufbauen.“
Entscheidend ist dabei die frühe Einbindung der Fachkräfte, damit Schweißexperten, Fertigungsingenieure und Vorrichtungsbauer ihr Wissen aktiv in das Modell einbringen, statt es nur anzuwenden. Die Rollen verändern sich dabei, bleiben jedoch weiterhin klar zugeordnet: Der Mensch liefert die Expertise und behält die Kontrolle, die Technologie vereinfacht Prozesse und schließt Wissenslücken zwischen Personen und Abteilungen. Das Ergebnis ist eine einheitliche Datenbasis, die Effizienz und Transparenz in schweißintensiven Prozessen verbessert.
(Quelle: Visual Components)
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