Wie MBE die Automatisierung der Roboterprogrammierung verändert
Erkunden Sie, wie Model-Based Engineering (MBE) die nächste Stufe der Automatisierung in der Offline-Programmierung von Robotern ermöglicht – durch die Verbindung von Konstruktion und Fertigung mittels modellbasierter Definition (MBD). Validierte Fertigungsdaten werden mithilfe von Capvidia-Tools exportiert, um Schweißinformationen zu unterstützen. Die OLP-Software von Visual Components automatisiert und optimiert daraufhin den gesamten Roboter-Programmierprozess weiter – für eine schnellere Programmierung und weniger Fehler.
Der Aufstieg der automatisierten Roboterprogrammierung
Hersteller stehen unter wachsendem Druck, schneller zu produzieren, Fehler zu vermeiden und mit begrenztem Zugang zu Fachkräften auszukommen. Mit der zunehmenden Verbreitung der Roboterautomatisierung verlagert sich der Engpass häufig auf die Programmierung – insbesondere bei komplexen Anwendungen wie dem robotergestützten Schweißen. Die OLP-Software von Visual Components begegnet dieser Herausforderung mit einer automatischen Roboterbahngenerierung auf Basis von Product Manufacturing Information (PMI) aus unterstützten CAD-Modellen – und hebt die bestehende Offline-Programmierung damit auf das nächste Level.
Die modellbasierte Definition (MBD) ist ein grundlegender Bestandteil der modellbasierten Entwicklung (MBE), bei der das 3D-Modell zur einzigen verlässlichen Quelle für Produktdesign und Fertigung wird. In diesem Blogbeitrag zeigen wir, wie MBE eine neue Stufe der Automatisierung in der Roboter-Offline-Programmierung (OLP) ermöglicht, welche Rollen in den einzelnen Phasen beteiligt sind und wie die Tools von Visual Components und Capvidia gemeinsam die Lücke zwischen Konstruktion und roboterbasierter Produktion schließen.
Von manuell zu automatisiert: die Entwicklung der Roboterprogrammierung
Traditionell erforderte die Roboterprogrammierung das Interpretieren von 2D-Zeichnungen oder ungenau definierten 3D-Modellen, um Roboterbahnen manuell festzulegen – häufig mithilfe eines Teachpendants direkt in der Produktionsumgebung. Die Offline-Programmierung stellte einen bedeutenden Fortschritt dar: Sie ermöglichte es Roboterprogrammierern, in einer simulierten Umgebung zu arbeiten, ohne die laufende Produktion zu unterbrechen – und trug so dazu bei, Stillstandzeiten und Fehler zu reduzieren.
Die modellbasierte Entwicklung geht einen Schritt weiter, indem sie Fertigungsdaten direkt mit dem CAD-Modell verknüpft. So kann die Software Roboterprogramme automatisch generieren. Das führt zu kürzeren Rüstzeiten, weniger Nacharbeit und einer einfacheren Anpassung an Konstruktionsänderungen – entscheidende Vorteile für Fertigungsumgebungen mit hoher Variantenvielfalt und kleinen Stückzahlen.
Was ist modellbasierte Entwicklung – und warum ist sie wichtig?
Modellbasierte Entwicklung ist eine Methode, bei der das annotierte 3D-Modell den gesamten Prozess von Konstruktion über Planung bis hin zur Fertigung steuert. Im Zentrum steht die modellbasierte Definition, bei der Fertigungsinformationen direkt im 3D-Modell hinterlegt sind – mit der Product Manufacturing Information (PMI) als zugrunde liegendem Datenstandard. PMI umfasst Informationen wie Schweißsymbole, Toleranzen, Materialangaben und Prozessvorgaben.
Um die Roboterprogrammierung auf Basis dieser Daten zu automatisieren, muss die PMI korrekt, vollständig und in einem maschinenlesbaren Format strukturiert sein. Genau hier kommt Capvidia ins Spiel: Mit der Software MBDConnect lässt sich PMI aus nativen CAD-Dateien extrahieren und in neutrale Formate wie QIF konvertieren – unter Einhaltung offener Standards wie QIF und STEP AP242. Dieser Validierungsschritt stellt sicher, dass nachgelagerte Anwendungen – wie die Roboterprogrammierung – konsistente und strukturierte Daten erhalten.
Mit dem Tool MBDVidia von Capvidia können Fertigungs- und Automatisierungsteams das validierte Modell sowie das dazugehörige Merkmalsverzeichnis (Bill of Characteristics, BoC) prüfen – und erhalten so einen vollständigen Überblick über das annotierte Design. Nach der Validierung fließen diese Daten in die OLP-Software von Visual Components und können dort zur automatischen Generierung von Roboterbahnen verwendet werden – was Arbeitsabläufe beschleunigt und den manuellen Aufwand reduziert.
Wie MBD-basierte Programmierung in der Fertigung eingesetzt wird
Die modellbasierte Entwicklung schafft einen durchgängigen Workflow, bei dem alle – vom Design bis zur Fertigung – mit demselben 3D-Modell arbeiten.
So funktioniert MBD-basierte Roboter-Offline-Programmierung in der Praxis – Schritt für Schritt:
Schritt 1: 3D-Designer – einmal definieren
Der Designer erstellt das 3D-CAD-Modell mit Schweißsymbolen, geometrischen Toleranzen, Maßvorgaben und Materialangaben. Mithilfe der Capvidia-Plug-ins wird die PMI in ein neutrales QIF-Format exportiert und validiert. MBDVidia liefert ein übersichtliches Merkmalsverzeichnis (BoC), das alle PMI aus dem nativen CAD-Modell enthält – und somit Fertigungsingenieuren und Programmierern eine vollständige Referenz für die Designabsicht bietet.
Schritt 2: Fertigungsingenieur – Umgebung vorbereiten
Der Fertigungsingenieur importiert das validierte QIF-Modell in Visual Components. Seine Aufgabe ist es, das Produktionssetup zu konfigurieren: Vorrichtungen festlegen, Bauteile positionieren und das Layout der Roboterzelle festlegen. Außerdem überprüft er die importierte PMI, um sicherzustellen, dass alle erforderlichen Fertigungsdaten enthalten und bereit für die Programmierung sind.
Schritt 3: Roboterprogrammierer – die Software arbeiten lassen
Die OLP-Software von Visual Components automatisiert den Roboterprogrammier-Workflow von Anfang an. Sie liest die PMI aus dem QIF-Modell oder einem unterstützten CAD-Format ein, um Schweißdefinitionen zu importieren. Anschließend weist sie automatisch Schweißparameter zu, optimiert sie, löst Roboterbahnen für Schweißnähte, generiert und berechnet Bahnen zur Nahtsuche, optimiert die Schweißreihenfolge, löst Überführungspfade und übernimmt das Postprocessing. Der Fokus des Roboterprogrammierers verlagert sich auf die Ergebnisprüfung und das Feinjustieren von Bewegungen – manuelle Programmierung ist nicht mehr erforderlich.
Schritt 4: Bediener – Start drücken
Der Bediener lädt das fertige Programm mit minimalem manuellem Aufwand in die Roboterzelle. Da das Programm auf validierter PMI basiert und die OLP-Software von Visual Components die Roboterprogramme validiert und optimiert, sind die Ergebnisse präzise und fehlerfrei. So kann die Produktion schnell und mit voller Sicherheit starten.
Was erforderlich ist, um MBD-basierte Roboter-Offline-Programmierung zu ermöglichen
Um diesen Workflow zu ermöglichen und von MBD-basierter Roboterautomatisierung zu profitieren, benötigen Hersteller:
- CAD-Software mit PMI-Unterstützung (z. B. SolidWorks, Creo, Siemens NX)
- Capvidia-Tools, um PMI zu validieren und ins QIF-Format zu exportieren
- OLP-Software von Visual Components, um auf Basis von PMI die Roboterprogrammierung zu automatisieren
- Interne Abstimmung zur Nutzung von MBD als bereichsübergreifende Datenquelle zwischen Konstruktion und Fertigung
MBD-basierte Roboterprogrammierung in industriellen Prozessen vorantreiben
Während das robotergestützte Schweißen die unmittelbarste und wirkungsvollste Anwendung der MBD-basierten Roboter-Offline-Programmierung darstellt, unterstützt dieser Ansatz auch Workflows in der automatisierten Inspektion, der roboterbasierten Montage und der Qualitätskontrolle. Sobald das 3D-CAD-Modell validierte PMI enthält – ob eingebettet oder in einer Begleitdatei –, lässt sich darauf auf bestehenden digitalen Workflows aufbauen. Das Modell wird so zu einem wiederverwendbaren digitalen Asset, das die Effizienz in verschiedenen Fertigungsprozessen steigert.
Die modellbasierte Entwicklung ermöglicht einen intelligenteren, schnelleren und kollaborativeren Fertigungsprozess. Während Capvidia bei der Validierung und dem Export der PMI unterstützt, wandelt Visual Components diese Daten in ausführbare Roboterprogramme um – so schließen Hersteller die Lücke zwischen Produktdesign und Fertigung.
Die Zukunft der Roboterprogrammierung geht über Offline hinaus – sie ist modellgetrieben. Visual Components gehört zu den Vorreitern, wenn es darum geht, modellbasierte Entwicklung in der robotergestützten Schweißtechnik und darüber hinaus Wirklichkeit werden zu lassen.
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