Einsatz von Robotern in der Automobilproduktion: Automatisierung der Montage von Unterbodenverkleidungen

Die Montage von Unterbodenverkleidungen (UBV) ist ein zentraler Arbeitsschritt in der Fahrzeugproduktion, der jedoch die Mitarbeitenden stärker belastet als viele andere Tätigkeiten. Durch die Automatisierung dieser Prozesse lassen sich ergonomische Belastungen reduzieren und gleichzeitig Produktionskosten senken – ein Ziel, das das Projekt HAutoMont mit hybriden Montageprozessen verfolgt.

Herausforderungen bei der Montage von Unterbodenverkleidungen (UBV)

Physische Belastungen der Mitarbeitenden

Unterbodenverkleidungen werden häufig in Über-Kopf-Arbeit oder in gebeugter Haltung unter dem Fahrzeug angebracht. Diese Arbeitshaltungen belasten Schultern, Nacken und Rücken. Zusätzlich erfordern die großen, flexiblen Bauteile mit komplexen Formen oft hohen Kraftaufwand beim Positionieren und Befestigen, wobei Clips oder Schrauben separat gegriffen werden müssen. Für besonders große Bauteile ist häufig eine zweite Person nötig.

• Ergonomisch ungünstige Körperhaltungen
• Hoher Kraftaufwand beim Positionieren
• Notwendigkeit zusätzlicher Hilfspersonen

Technische Hürden für die Automatisierung

Automatisierungssysteme stoßen bei UBV-Teilen auf mehrere Probleme:

• Fehlende sensorische Flexibilität im Vergleich zum Menschen
• Strenge Taktzeiten lassen wenig Spiel für Nacharbeiten, wenn ein Clip nicht sofort einrastet
• Voluminöse, sperrige Bauteile schränken die Flächenoptionen für maschinelles Handling ein
• Variantenvielfalt durch Modellpflege erhöht den Bedarf an speziellen Betriebsmitteln

Projekt HAutoMont – ein hybrider Ansatz

Das Projektteam hat sich für ein konkretes Bauteil des Volkswagen ID.3 entschieden: ein 110 cm langes, 88 cm breites, nur 2 mm dünnes Abschirmungsbauteil aus Polypropylen (PP). Dieses Teil verbessert die Aerodynamik und unterliegt häufigen Modellpflege-Zyklen, wodurch es sich ideal für automatisierungsgerechte Experimente eignet.

Im Rahmen von HAutoMont kommen flexible Handhabungs- und Schraubroboter zum Einsatz. Ein Sauger greift das Bauteil an drei Punkten, um Verformungen zu minimieren. Ein Schraubroboter erkennt die jeweiligen Bohrungen und führt die Schrauben präzise ein. Erste Erfolge zeigen, dass ein teilautomatisierter Prozess in einen überwiegend manuellen Fertigungsabschnitt integriert werden kann – ein hybrides, autonomes Montagesystem.

Partner des Projekts sind Volkswagen Sachsen, Müller und Pfeiffer sowie Stella Systemhaus.

Allgemeine Automatisierungstrends in der Automobilindustrie

Der Trend zur Robotisierung liefert wichtigen Kontext für die spezifischen Herausforderungen der UBV-Montage. Laut dem Statistischen Bundesamt lag der Anteil der Automatisierung in der deutschen Automobilproduktion 2022 bei 83 %. Weltweit betrug die Roboterdichte 135 Roboter pro 10 000 Arbeitskräfte im Jahr 2021 (International Federation of Robotics, 2022). Insgesamt waren 85 % der Automobilindustrie im Jahr 2022 bereits automatisiert. Diese Zahlen verdeutlichen, dass der Einsatz von Robotern nicht nur Effizienzgewinne, sondern auch Verbesserungen der ergonomischen Arbeitsbedingungen ermöglicht.

Vorteile der Automatisierung

Studien zeigen, dass automatisierte Prozesse die Qualität erhöhen und gleichzeitig die Energieeffizienz von Produktionslinien verbessern. Eine Analyse des Fraunhofer Instituts aus dem Jahr 2021 belegt, dass durch Automatisierung bis zu 30 % Energie eingespart werden können. Diese Einsparungen führen zu langfristigen Kostenvorteilen und unterstützen nachhaltige Produktionsstrategien.

• Reduzierung körperlicher Belastungen der Mitarbeitenden
• Steigerung der Produktionsqualität
• Energieeinsparung von bis zu 30 % (Fraunhofer Institut, 2021)
• Kostensenkung durch effizientere Abläufe

Risiken und Gegenmaßnahmen

Ein hohes Investitionsrisiko stellt für viele Unternehmen, insbesondere kleinere Betriebe, eine signifikante Hürde dar. Die Anfangsinvestition in Automatisierungstechnologie muss sorgfältig geplant und durch mögliche Einsparungen und Effizienzgewinne gerechtfertigt werden.

FAQ zur UBV-Montage

Was sind Unterbodenverkleidungen?
Unterbodenverkleidungen sind Bauteile, die den Fahrzeugunterboden schützen und die Aerodynamik verbessern. Sie werden häufig in der Automobilproduktion montiert.

Wie kann die Automatisierung von Montageprozessen aussehen?
Die Automatisierung kann durch den Einsatz von Robotern zur Handhabung und Montage der Bauteile erfolgen, während andere Prozesse manuell gestaltet bleiben.

Der sinnvolle Start in die automatisierte UBV-Montage

Die Automatisierung von Montageprozessen, wie sie im Projekt HAutoMont verfolgt wird, profitiert von dem allgemeinen Trend zur Robotisierung in der Automobilindustrie. Mit einer Roboterdichte von 135 Einheiten pro 10.000 Arbeitskräfte (Weltverband der Robotik, 2021), zeigt sich, dass der Einsatz von Robotern nicht nur Effizienzgewinne, sondern auch eine beträchtliche Optimierung der ergonomischen Arbeitsbedingungen mit sich bringt. Die Integration von Automatisierung in anspruchsvolle Montageaufgaben kann somit eine vielversprechende Lösung gegen die körperliche Belastung der Arbeitnehmer sein.

Des Weiteren gibt es laut einer Studie des Fraunhofer Instituts einen signifikanten Hinweis darauf, dass automatisierte Prozesse die Energieverbrauch um bis zu 30 % senken können. Dies stellt nicht nur einen finanziellen Vorteil dar, sondern leistet auch einen aktiven Beitrag zur nachhaltigen Produktion. Durch intelligente Planung und geeignete Technologie-Anpassungen können Unternehmen die Wettbewerbsfähigkeit erheblich steigern und gleichzeitig ihren ökologischen Fußabdruck reduzieren.

Fazit

Die Montage von Unterbodenverkleidungen ist ein ergonomisch anspruchsvoller Arbeitsschritt, der durch den gezielten Einsatz von Robotern und hybriden Montageprozessen deutlich verbessert werden kann. Das Projekt HAutoMont demonstriert, dass flexible Handhabungs- und Schraubroboter bereits heute praktikable Lösungen bieten. Angesichts der hohen Automatisierungsquoten in der deutschen und globalen Automobilindustrie, den nachweislichen Energieeinsparungen und den Qualitätsvorteilen, ist die Automatisierung von UBV-Montageprozessen ein zukunftsfähiger Schritt. Gleichzeitig müssen Unternehmen die Investitionskosten sorgfältig abwägen und mögliche Risiken durch strategische Planung und schrittweise Implementierung mindern. So lässt sich ein gesunder Mittelweg finden, der sowohl die Gesundheit der Mitarbeitenden als auch die Wirtschaftlichkeit der Produktion nachhaltig stärkt.