Robots enkelstuks laten lassen

‘Wie denkt dat kennis duur is, vergist zich in de kosten van onwetendheid.’ Tijdens de powerpointpresentatie die Ard Hofmeijer tijdens dit interviewgesprek geeft, komt deze veelzeggende quote langs. Hofmeijer is directeur van LAC, de stichting die zich focust zich op (las)robotisering en automatisering van productieprocessen. Hij vertelt over het huidige Fieldlab Smart Welding Factory dat LAC nu ruim twee jaar geleden, samen met het ROC en elf metaalbedrijven uit Oost-Nederland is gestart. ‘Ons belangrijkste doel? Robots enkelstuks laten lassen zonder programmeren en faalkosten uitsluiten.’

Kleinere series laten lassen door een robot, Hofmeijer en de rest van het Fieldlab horen steeds dat de markt daar nog te weinig klaar voor is. ‘Bij enkelstuks en kleine series is handlassen nog altijd de norm. Toch laten wij zien dat een lasrobot ook bij zeer lage series tot enkelstuks erg betrouwbaar kan zijn.’

Eén van de belangrijkste grondbeginselen is dat deze groep kennis deelt en in samenwerking ontwikkelt. ‘Kennis is van evident belang voor onze ‘first time right en one piece flow’-filosofie.’ Er zijn instellingen die kennis aandragen, ook het onderwijs helpt op dat vlak perfect mee. Maar de bedrijven zijn misschien nog wel het belangrijkste als het om die kennis gaat, schat Hofmeijer in. ‘Daar waar je best zou kunnen denken dat je eventuele concurrenten niet wijzer moet maken door te zeggen hoe jij bepaalde processen aanpakt, is dit project juist gezegend bij het delen van kennis. Doe je dat niet, dan heb je er niets aan. Doe je dat wel, dan heb je er allemaal heel veel aan. Dan verkort je de programmeertijd van de lasrobot, dan reduceer je het gebruik van lasmallen en kun je sneller lassen, dan gaat er minder fout. En als dergelijke processen dusdanig geoptimaliseerd worden, dan verdien je uiteindelijk ook meer.’ Het Nederlands Instituut voor Lastechniek en het LAC zijn de kennisinstellingen die bij dit Fieldlab Smart Welding Factory betrokken zijn. De bedrijven die zich hebben aangesloten zijn stuk voor stuk maakbedrijven (Aebi Schmidt Nido Group, Contour, Exerion, Hoekman Roestvaststaal, Pan Oston, Stork en Wivé) die in hun productieproces gebruik maken van lasrobots. Daarnaast maken de onderwijsinstellingen zoals ROC van Twente en de AT Techniek Opleidingen deel uit van het Fieldlab.

Toen dit project ingediend werd bij de Europese Unie, kreeg het Fieldlab een subsidiebedrag toegezegd van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, aldus Hofmeijer. Het project loopt tot november 2021. ‘We zitten regelmatig bij elkaar en delen informatie en  de problemen waar we tegenaan lopen.’

Zero programming

Het automatisch programmeren van een lasrobot in een digital twin-omgeving is zo’n onderwerp dat voor een hele stap voorwaarts heeft gezorgd. Hofmeijer: ‘De bedrijven van het Fieldlab Smart Welding Factory delen hun 3D-data en productieparameters. Iedereen maakt gebruik van lasrobots van een ander merk. Wanneer je die robots in een universele digital twin-omgeving integreert en koppelt aan een CAD-pakket, dan is het automatisch programmeren van een lasrobot ineens mogelijk. We noemen dat zero programming.’ De daarvoor benodigde koppelingen (application programming interfaces/plug-ins en een cloud-database) worden ontwikkeld door het LAC. Softwarematig kun je daarbij nog een belangrijke stap zetten, vertelt Hofmeijer. ‘Als je alle lasparameters (bijvoorbeeld over de ingebrachte energie, de hoogte van een las of de lasnaadconfiguratie van jouw lasrobot ook in die cloud-omgeving zet, dan weet het andere bedrijf direct hoe zij hun lasrobot op de juiste manier in kunnen stellen.’

Vaak is het namelijk zo dat de dekkingsgraad van een lasrobot omhoog kan. ‘Een bedrijf heeft het ooit gekocht voor de productie van een bepaald seriematig product, maar gebruikt diezelfde robot vervolgens niet wanneer er even snel een kleine serie of enkelstuksproduct gelast moeten worden. Of wanneer er op een lastig te bereiken locatie gelast moet worden.’ Bij al deze voorbeelden ontstaat er een eventuele hoge foutmarge van het gelaste product of kost het bijvoorbeeld veel tijd om de robot te programmeren. Op beide vlakken ontbreekt de tijd en de kennis vaak. ‘Maar als die kennis al door een ander bedrijf is toegevoegd aan de universele platform-software, dan wordt het misschien juist wel zeer gemakkelijk om je lasrobot te gebruiken.’ Deze bibliotheek van unieke parameters wordt nu verzameld in de cloud-omgeving en gekoppeld aan de digital twin-omgeving waarin de robot inclusief de lasparameters geprogrammeerd worden.

Indrukwekkende resultaten

Hoe de resultaten nu zijn, zo halverwege de duur van dit Fieldlab-programma? ‘Verbazingwekkend goed. Zo heeft een partner werk terug kunnen halen uit Polen en is bij een andere partner de doorlooptijd van een product met 80 procent (!) gereduceerd’, meldt Hofmeijer enthousiast. Daarbij is de uitval van de lasrobots gemiddeld genomen gedaald met zo’n 10 procent en is de productietijd van diezelfde robot gestegen van 40 naar 60 procent. Maar het belangrijkste? De faalkosten van het gelaste product zijn door het kennis delen gereduceerd met ruim 50 procent. ‘Zo zie je maar wat het delen van kennis veroorzaakt. Je verbindt elkanders knowhow en je deelt informatie. Zo werken we samen aan de ontwikkeling van translators en plug-ins voor de software en aan de database van parameters die zich in het programmeringsplatform van de Smart Welding Factory bevindt. Om uiteindelijk samen te groeien en een voorloper in de markt te worden.’

Opleiding lasrobotprogrammeur

Om nog meer kennis te vergaren heeft het Fieldlab Smart Welding Factory een opleiding tot lasrobotprogrammeur ontwikkeld. ‘Je kunt wel de beschikking hebben over smart technology, maar als degene die er mee moet werken geen kennis van zaken heeft, dan wordt de dekkingsgraad van de lasrobot niet verhoogd.’ Deze opleiding op mbo 4-niveau wordt nu zo’n jaar aangeboden. De eerste docenten zijn inmiddels opgeleid en in het bezit van een internationaal erkend diploma lasrobotprogrammeur. Hofmeijer: ‘Dat is geweldig. Want voor dergelijke processen heb je naast kennis en kunde over lassen, en digital twinning ook kennis over ontwerp en lasmalbouw nodig. Daar heeft de markt zeer veel behoefte aan. De maakindustrie zit echt te springen om robotprogrammeurs die over deze productiekennis beschikken.’

Dansende lasrobots

LAC is zo’n twintig jaar geleden opgericht met hulp van de Universiteit Twente, de Metaalunie en de industrie. In al die jaren is er steeds ingezet op innovatie, aldus Hofmeijer. ‘Innovatie is de basis. Nu zijn we erg druk met het in gang zetten van allerlei nieuwe ideeën voor het Fieldlab Smart Welding Factory. Iedereen levert zijn unieke, kostbare puzzelstukjes aan en samen creëren we intelligentie. We willen die, veelal prijzige, lasrobots volop aan het dansen krijgen. Enkelstuksproductie zonder afkeur is daarbij de basis, maar onze visie over deze vorm van optimaliseren houdt natuurlijk nooit op.’

Daarom denken Hofmeijer en consorten ook wel eens wat verder dan november 2021. ‘De lasrobots van onze partners worden inmiddels een stuk efficiënter ingezet. Maar wat als dat bedrijf vervolgens ook een stap zet richting de verdere automatisering van hun productieproces zoals de koppeling tussen een digital-twinsysteem met een ERP-pakket? Naar andere robots en cobots? Dan zou je jezelf als onderneming wellicht nog meer onderscheid kunnen maken. Het mooie is: de bedrijven die zich bij dit Fieldlab hebben aangesloten, komen daar zelf mee. Die hebben automatisering van bedrijfsprocessen sowieso diep in hun dna zitten. De ontwikkelingen in de technologie gaan razendsnel. Als je als bedrijf denkt dat je dat individueel wel even kan aanpakken dan loop je binnen de kortste keren achter. Samenwerking is het nieuwe geld verdienen.’