Sneller, precieser, goedkoper en customized. Dat zijn de sleutelwoorden bij robotisering: een geautomatiseerd productieproces of robots die medewerkers ondersteunen of saai, repeterend werk uit handen nemen. Voor bedrijven als Neopost Technologies, Irmato, Philips en Variass en de onderzoekers van Rijksuniversiteit Groningen een grote uitdaging vanwege de benodigde intelligentie en hightech.
Gezocht: stressbestendige robot
Piet Fellinger
Elk jaar krimpt het aantal verstuurde brieven met drie tot vijf procent; deze markt is momenteel nog groot, maar zal dus op termijn afnemen. Het aantal pakketjes dat van a naar b gaat, is daarentegen booming, mede dankzij de sterke opkomst van e-commerce. Deze ontwikkeling was aanleiding voor een transitie binnen Neopost Technologies in Drachten, dat gespecialiseerd is in het ontwikkelen, industrialiseren en produceren van verzendoplossingen. Shipping en digital zullen de belangrijkste pijlers worden, verwacht inkoopdirecteur Piet Fellinger. ‘We zijn de ontwikkeling gestart van een gerobotiseerde verpakkingsmachine die dozen op de gewenste maat maakt. Binnen anderhalf jaar was deze machine gereed. Op basis van input uit de praktijk bij Docdata, dat verpakkingen verzorgt voor bol.com, is de machine doorontwikkeld. Nu is de betrouwbaarheid van deze CVP-500 op een dusdanig niveau dat we bredere releases kunnen realiseren.’ Inmiddels draait de machine in eigen land, België, Frankrijk en de VS. Gemiddeld genomen kan 85 procent van alle artikelen bij een e-commerce-bedrijf met de CVP-500 worden verpakt.
Het concept van de CVP-500 oogt simpel: de operator zet een item op de band, de afmetingen ervan worden 3D-gescand en de meetgegevens worden doorgegeven aan de snij- en ril-unit. Uit een stuk karton van 800 meter wordt een uitslag gemaakt op de benodigde maat. Het item komt met de uitslag op een vouwplaats samen en wordt hier ingepakt, de doos wordt automatisch getapet en van een adressticker voorzien. Zo maakt de machine 500 dozen per uur – geen enkele doos is hetzelfde. ‘Er komen zo min mogelijk handjes aan te pas. Hij is tien keer sneller dan handmatig verpakken’, stelt Fellinger. ‘Verder is het outputvolume ten opzichte van standaarddozen vijftig procent minder, wat het aantal vervoerbewegingen verkleint, en kunnen we toe met twintig procent minder karton. Tot slot heb je geen vulmiddelen meer nodig, want de doos past precies.’
Out-of-the-box
Innovatiecluster Drachten (ICD) speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling. ‘Als r&d-managers en engineers vanuit een andere expertise meedenken, versnelt dat het ontwikkelingsproces omdat ze – voor ons letterlijk – out-of-the-box denken’, aldus Fellinger. ‘De machine is zeer complex. Het on-the-fly snijden en rillen van karton, de snelheid die moet variëren afhankelijk van de benodigde afmetingen van het karton, de snelle start-stoptijden van de verschillende bewerkingen. Daar komt veel intelligentie bij kijken. In het algemeen helpt kennisdeling binnen ICD de deelnemende bedrijven om hun time-to-market te verkorten.’ Zo kan Philips een bijdrage leveren op het gebied van geluidsmetingen, ZiuZ rond sensoren en cameratoepassingen, en Variass en BD Kiestra Lab Automation aangaande elektromechanica en automatisering.
Een ander ICD-project betreft de ontwikkeling van een connected collaborative robot (CCR). Neopost brengt een user case in, de productie van relatief kleine aantallen metaaldelen. ‘Een kleine robot, zelflerend of met een korte programmeertijd, zou hier prima voor ingezet kunnen worden. Dat helpt ons om onze concurrentiepositie te verbeteren en werk in eigen huis te houden’, stelt Fellinger. ‘Wellicht over enkele jaren ook bij de productie van onderdelen voor de CVP-500, als de aantallen gaan toenemen. Daarom is het goed nu tijd in dit soort ontwikkelingen te steken in het kader van een roadmap voor robotisering.’
Commercieel interessant
Voor dit project heeft de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) een voorstel ingediend bij STW (zie elders in deze special) en ook bij NWO voor financiering. Naast Neopost hebben Variass en Philips elk een user case ingebracht. De cases moeten Irmato, multidisciplinair ingenieursbureau gespecialiseerd in machine- en apparatenbouw, helpen bij de ontwikkeling van een eenarmige robot die door waarneming van de omgeving (met sensoriek) veel zelfstandiger kan opereren dan de huidige eenarmige robots, die voor elk wissewasje moeten worden geherprogrammeerd. ‘In onze fabriek in Veendam maken we pcba’s, met componenten die steeds kleiner worden. Voor het eenvoudige, repeterende precisiewerk willen we een robot inzetten. Maar wil het geautomatiseerd aansturen van dit werk commercieel interessant worden voor kleine series van 100 tot 5.000 stuks, dan moet eerst de inleertijd van de robot worden verkort, zodat hij op verschillende plekken inzetbaar is’, zegt Jan Betten, hoofd Customer Design & Test Support bij Variass. Dit bedrijf, met vestigingen in Veendam en Drachten, is gespecialiseerd in elektronische en mechatronische producten en systemen, en treedt op als trekker van het CCR-project.
Jan Betten Variass
Dat gaat twee jaar duren en is dus bedoeld om de robotopstelling minder star te maken, zodat het voor bedrijven mogelijk wordt beter aan te sluiten op de wensen van de klant. Eerste stap is op user case-niveau een toepassing neer te zetten, gevolgd door een werkende oplossing in de fabriek van Variass. Bij de RUG loopt het project vier jaar; de theoretische onderbouwing moet zorgen voor een stuk toekomstbestendigheid.
Nieuwe business
Voor Variass zijn de kleine series van belang omdat de producten van het bedrijf steeds meer customized worden. ‘Het is belangrijk dat een robot daarin kan worden meegenomen, dat hij sneller en flexibeler wordt. En dus slimmer in beeldherkenning, precisie en gebruik van gereedschappen. Met andere woorden, dat ie niet in de stress schiet omdat een spuitgietonderdeel blauw is in plaats van rood. En voor Philips, waar typen scheerapparaten elkaar snel opvolgen, is het interessant als meerdere typen op één baan kunnen lopen’, verklaart Betten. ‘Nu kost het programmeren van een robot nog drie tot vier weken. Ons streven is dat de robot vanuit een CAD-tekening zijn werk kan doen en dat het programmeren achterwege kan blijven. Dan wordt het mogelijk om een robot meerdere taken op één dag te laten doen. Het allermooiste zou zijn als hij dan ook nog zou aansluiten op het ERP- en logistieke managementsysteem van de fabriek.’ Uiteindelijk moet het Drachtster Irmato vanuit deze user cases nieuwe robotsystemen kunnen ontwikkelen en daarmee nieuwe business genereren.
NHL’s dansende robotspinnen
Studenten van de bachelor-opleidingen informatica, elektrotechniek en werktuigbouwkunde van NHL Hogeschool in Leeuwarden lieten in juli hun zelfgebouwde mechanische robotspinnen tegen elkaar strijden tijdens de tweede editie van Spider Day. Werktuigbouwkundigen pasten moderne productietechnieken, zoals waterstraalsnijden en 3D-printen, toe voor het maken van lichtgewicht constructies en complex gevormde objecten. Elektrotechnici ontwierpen elektronica voor de (draadloze) aansturing van sensoren en motoren. En informatici schreven programma’s voor het laten bewegen van de spinnen en het met beeldherkenning verkennen van hun omgeving.
Uitgerust met diverse motoren, sensoren, een camera en meerdere computers, namen de robotspinnen het tegen elkaar op in snelheid, slimheid, robuustheid en schoonheid. Op afstand bediend namen ze een hindernisbaan, dansten ze hun acht poten uit het lijf tijdens een danswedstrijd en gingen ze op zoek naar ballonnen om deze lek te prikken. Spider Day past in wereldwijde trend om studenten slimme robots te laten ontwerpen en bouwen.
