Use Case: DEPRAG-Schraubtechnik für die Montage des Energy Master bei BMW
Mit dem BMW i3 brachte BMW im Jahr 2013 sein erstes von Beginn an als Elektrofahrzeug entwickeltes Serienmodell auf den Markt. Mit der sechsten Generation (Gen6) baut der Automobilhersteller sein batterieelektrisches Fahrzeugportfolio weiter aus. Damit steigen auch die Anforderungen an die Fertigung zentraler Komponenten: Montagelinien müssen unterschiedlichste Montageaufgaben zuverlässig bewältigen. Gleichzeitig müssen Prozessqualität, Anlagenverfügbarkeit und eine sichere Integration in die Produktionsumgebung gewährleistet sein.
Eine dieser Schlüsselkomponenten ist der Energy Master: die zentrale Steuereinheit des Hochvoltsystems. Sie bündelt Energie- und Datenströme und regelt die Stromversorgung für E-Maschine und Bordnetz. Damit übernimmt sie eine entscheidende Funktion für den sicheren und intelligenten Betrieb des Gesamtsystems.
Gefertigt wird der Energy Master im BMW Group Werk in Landshut. Von dort aus werden die Montagewerke weltweit mit der Steuereinheit versorgt. Für die Verschraubungen in den beiden Produktionslinien kommt eine umfassende DEPRAG-Systemlösung zum Einsatz: mehr als 100 aktive Schraubsteuerungen, anwendungsspezifische Einbauschrauber und Werkzeuge, automatisierte Werkzeugwechsel sowie die zentrale Überwachung mit dem DEPRAG Cockpit.
Zwei Linien und vielfältige Schraubaufgaben
Für die Montage des batterieelektrischen Energy Master sind zwei Produktionslinien im Einsatz. Die erste Linie befindet sich bereits im Serienbetrieb. In der rund 120 Meter langen Gesamtanlage steuern und überwachen mehr als 100 DEPRAG-Schraubsteuerungen die unterschiedlichen Verschraubungen der beiden Linien. Entscheidend ist deshalb nicht nur die zuverlässige Ausführung jeder einzelnen Schraubverbindung. Auch das Zusammenspiel aller Systeme über die gesamte Linie hinweg muss funktionieren.
Vier Anforderungen standen bei der Auslegung der Schraubtechnik im Mittelpunkt:
Vielfalt der Verbindungselemente: In den Linien werden bis zu 14 unterschiedliche Verbindungselemente mit den jeweils passenden Werkzeugen verarbeitet.
IT-Sicherheit und Systemintegration: Die Schraubsteuerungen müssen die projektspezifischen IT-Vorgaben erfüllen und sich in die übergeordnete Produktionsumgebung einbinden lassen.
Einheitliche Systemarchitektur: Die Schraubtechnik muss über beide Produktionslinien hinweg auf einer gemeinsamen technischen Basis aufbauen und sich zugleich an die jeweilige Schraubaufgabe anpassen lassen.
Zentrale Prozesstransparenz: Die Daten und Zustände aller Schraubsteuerungen müssen übersichtlich erfasst und ausgewertet werden können.
Gefragt war somit keine Ansammlung voneinander unabhängiger Schraubstationen, sondern ein durchgängiges Systemkonzept.
Schraubsystem DERPAG Plus als einheitliche Plattform
Die technische Grundlage bildet das Schraubsystem DEPRAG Plus. Es verbindet die Ablaufsteuerung AST12 mit anwendungsspezifischen DEPRAG-Einbauschraubern und den jeweils benötigten Schraubwerkzeugen.
Die AST12 steuert den hinterlegten Schraubablauf, verarbeitet die Signale des Schraubsystems und stellt Bedien-, Schnittstellen- und Dokumentationsfunktionen bereit. Für jede Anwendung lassen sich passende Schraubprogramme hinterlegen. Über standardisierte Schnittstellen wird die Schraubtechnik mit der übergeordneten Anlagensteuerung verbunden.
Ein wesentliches Auswahlkriterium war die IT-Sicherheit. Die eingesetzten Steuerungen mussten sowohl regulatorischen Anforderungen an Cyber Security als auch die für das Projekt festgelegten Sicherheitsanforderungen erfüllen. Zusätzlich muss die Integration in die vorgegebene Systemarchitektur gewährleistet sein. Die AST12 erfüllte diese Voraussetzungen und wurde deshalb als einheitliche Steuerungsplattform eingesetzt.
Die gemeinsame Plattform vereinfacht den Betrieb der zahlreichen Stationen. Bedienkonzepte, Schnittstellen und die grundlegende Struktur der Schraubprogramme bleiben über die Linien hinweg einheitlich. Die Prozessparameter lassen sich dennoch individuell an die jeweilige Verschraubung anpassen, beispielsweise in Bezug auf Drehmoment, Drehwinkel oder Drehzahl.
Mehr Infos zum Schraubsystem DERPAG Plus
DEPRAG Tool Changer: verschiedene Verbindungselemente flexibel verarbeiten
Eine besondere Herausforderung ist die Vielfalt der Verbindungselemente. Bis zu 14 unterschiedliche Varianten müssen mit den jeweils passenden Werkzeugen verschraubt werden.
Eine separate Schraubspindel für jede Werkzeugvariante würde deutlich mehr Platz, Technik und zusätzliche Handlingskomponenten erfordern. Deshalb kommt das automatisierte Werkzeugwechselsystem DEPRAG Tool Changer zum Einsatz.
Der Tool Changer stellt für jeden Schraubprozess das benötigte Werkzeug bereit. Dadurch kann ein Schraubsystem unterschiedliche Verbindungselemente mit verschiedenen Innen- oder Außenkraftangriffen bearbeiten. Die Werkzeuge befinden sich in dafür vorgesehenen Werkzeug-Bahnhöfen innerhalb der Linie.
Der Wechsel ist fest in den automatisierten Prozess eingebunden:
1. Das Schraubsystem fährt den vorgesehenen Werkzeug-Bahnhof an.
2. Das bisher verwendete Werkzeug wird abgelegt.
3. Das Werkzeug für die nächste Verschraubung wird aufgenommen.
4. Der Schraubprozess startet mit dem dafür hinterlegten Programm.
Ein manueller Eingriff ist nicht erforderlich. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichen Verbindungselemente flexibel bearbeiten, ohne für jede Variante ein eigenes Schraubsystem vorsehen zu müssen.
Beim Werkzeugwechsel nimmt der Schrauber das Werkzeug direkt auf. Eine separate Suchbewegung für den Kupplungsvorgang ist nicht erforderlich. Dadurch reduziert sich die Anzahl notwendiger Bewegungen und der Werkzeugwechsel lässt sich effizient in den automatisierten Prozess integrieren.
DEPRAG Cockpit: mehr als 100 Schraubsteuerungen zentral im Blick
Je mehr Schraubstationen eine Montagelinie umfasst, desto wichtiger wird eine zentrale Prozessübersicht. Jede Steuerung einzeln und ausschließlich vor Ort zu kontrollieren, wäre bei mehr als 100 aktiven Systemen im Produktionsalltag weder übersichtlich noch effizient.
Das DEPRAG Cockpit führt die relevanten Informationen der angeschlossenen Schraubsteuerungen auf einer zentralen Plattform zusammen. Dadurch lässt sich die Schraubtechnik linien- und stationsübergreifend überwachen.
Die Software ermöglicht unter anderem:
die zentrale Ãœberwachung der angeschlossenen Schraubsteuerungen,
die Darstellung und Auswertung von Schraubergebnissen und Schraubkurven,
die Analyse von System- und Fehlermeldungen,
die Erkennung wiederkehrender Abweichungen und Entwicklungen,
sowie die strukturierte Dokumentation aller Schraubprozesse und angeschlossenen Geräte.
Für die Energy-Master-Montage bedeutet das: Statt zahlreicher voneinander getrennter Einzelansichten steht ein gemeinsames Bild des schraubtechnischen Systemumfangs zur Verfügung.
Auffälligkeiten lassen sich dadurch schneller einer Linie, Station oder Steuerung zuordnen. Gleichzeitig können die Prozessverantwortlichen Schraubergebnisse übergreifend analysieren und wiederkehrende Entwicklungen frühzeitig erkennen.
Eine durchgängige Systemlösung für komplexe Montageaufgaben
Der besondere Mehrwert dieses Projekts liegt nicht in einer einzelnen Komponente, sondern im abgestimmten Zusammenspiel der Systeme. Einbauschrauber, Werkzeuge, Ablaufsteuerungen, Werkzeugwechsel, Schnittstellen und Software wurden als zusammenhängende Lösung auf die Anforderungen der Montagelinien abgestimmt.
Das Ergebnis ist keine starre Standardlösung. Vielmehr entsteht eine wiederverwendbare Systembasis, die dort individuell angepasst wird, wo es die konkrete Schraubaufgabe erfordert.
Der Anwendungsfall zeigt zugleich, dass für komplexe Serienlinien nicht allein die Leistungsfähigkeit einer einzelnen Schraubspindel zählt. Entscheidend ist eine Gesamtarchitektur, die unterschiedliche Verbindungselemente, Prozessdaten, Schnittstellen und IT-Anforderungen gemeinsam berücksichtigt.
Das Schraubsystem DEPRAG Plus schafft dafür eine einheitliche Steuerungsplattform. Der Tool Changer stellt die notwendige Flexibilität für die verschiedenen Verbindungselemente bereit. Das DEPRAG Cockpit sorgt für Transparenz über alle angeschlossenen Schraubsteuerungen.
So entsteht eine schraubtechnische Lösung, die über beide Produktionslinien hinweg eine gemeinsame technische Basis schafft und sich zugleich flexibel an unterschiedliche Schraubaufgaben anpassen lässt.
Ihre Schraubtechnik als durchgängiges System planen
Sämtliche Anforderungen an IT-Sicherheit, Schnittstellen oder Prozessdokumentation sollten bereits bei der Konzeption einer Montagelinie gemeinsam betrachtet werden.
DEPRAG analysiert die konkrete Schraubaufgabe und stimmt die erforderlichen Komponenten samt Softwarelösungen aufeinander ab. So entsteht ein durchgängiges System, das sich zuverlässig in neue oder bestehende Montagelinien integrieren lässt.
→ Kontaktieren Sie unsere Experten und besprechen Sie Ihre Anwendung mit uns.
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