Hocheffiziente Automatisierung für die Elektromobilität
PIA Automation realisiert Großanlage für E-Antriebsstränge bei der BMW Group in Österreich
78 Bearbeitungsstationen, 27 Roboterzellen und eine Taktzeit von 49 Sekunden: PIA Automation entwickelt derzeit im Werk Steyr für die BMW Group eine hochautomatisierte Großanlage zur Montage von elektrischen Antriebssystemen. Mit einer Fläche von mehr als 5.600 Quadratmetern, verteilt auf zwei Ebenen, zählt das Vorhaben zu den umfangreichsten Projekten in der eigenen Unternehmensgeschichte und verdeutlicht, dass sich individuelle Automatisierungslösungen, Virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) sowie die Integration in kundenspezifische Softwarestandards auch bei komplexen Fertigungssystemen erfolgreich realisieren lassen.
Virtuelle Inbetriebnahme schafft Planungssicherheit
Um ein Projekt dieser Größenordnung planungssicher und effizient zu realisieren, setzt PIA Automation bereits ab der Konzeptphase konsequent auf Methoden der Virtuellen Inbetriebnahme (VIBN). Dabei werden unter anderem Programmierungen, Bewegungsabläufe und Prozessketten digital simuliert und validiert, bevor die ersten physischen Anlagenkomponenten aufgebaut werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen unmittelbar in die weitere Systemoptimierung ein.
Gegenüber der klassischen Abfolge aus Konstruktion, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme lassen sich Engineering- und Hochlaufprozesse dadurch deutlich beschleunigen. „Die VIBN reduziert die Zahl der Review-Schleifen und unterstützt uns dabei, ressourcenintensive Entwicklungsaufwände zu reduzieren“, erklärt Markus Harlander, verantwortlicher Projektleiter bei PIA Automation. „So können insbesondere während der Ramp-up-Phase enorme Zeitgewinne erzielt werden, da potenzielle Fehlerquellen bereits in der virtuellen Umgebung erkannt und behoben werden.“
Vollautomatisiert verkämmen, hochpräzise verschrauben
Eine wesentliche automationstechnische Herausforderung stellt das vollautomatisierte Verkämmen in der Getriebemontage dar. In dieser Bearbeitungsstation verzahnt die Anlage drei Zahnräder präzise ineinander und setzt sie in den Getriebedeckel ein. Die Linie montiert mehrere Getriebevarianten in Losgröße 1 ohne zusätzlichen Rüstaufwand. Möglich wird dies durch Wechselgreifer, die sich automatisch auf die jeweils anstehende Produktvariante einstellen.
Auch die sogenannte „Hochzeit“ von vormontiertem Getriebe und E-Motor stellt höchste Anforderungen an Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit. Die beiden Komponenten werden hierzu in einer Roboterzelle zusammengeführt und anschließend mithilfe von zwölf simultan angesteuerten, synchron arbeitenden Schraubern fixiert. Eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung erfolgt über die Erfassung und Dokumentation von Kraft-Weg-Verläufen, Drehmomenten und Winkeln.
Integration in kundenspezifische Softwarestandards
Üblicherweise setzt PIA Automation bei seinen Anlagen auf die eigenentwickelte PIA Industrial App Suite zur Steuerung und Überwachung von Produktionssystemen. Im vorliegenden Projekt galt jedoch eine besondere Vorgabe, da die Automatisierungslösung an den konzernweiten Softwarestandard der BMW Group angebunden werden musste. Hierfür machten sich die PIA Experten in einer intensiven Schulungsphase mit der kundenspezifischen Softwareumgebung vertraut, um eine nahtlose Integration in die bestehende digitale Infrastruktur des Automobilherstellers sicherzustellen.
Mehrere PIA Kompetenzzentren beteiligt
PIA Automation entwickelt seit rund 20 Jahren Systeme zur vollautomatisierten Montage und Qualitätsüberwachung von Komponenten für die Elektromobilität. Der aktuelle Auftrag zur Antriebsstrang-Montage ist das erste gemeinsame Projekt von PIA Österreich und dem BMW Group Werk Steyr. An anderen BMW-Standorten haben PIA Automation und die BMW Group bereits mehrfach erfolgreich zusammengearbeitet.
An der Umsetzung dieses Großprojekts sind mehrere Kompetenzzentren der PIA Gruppe beteiligt. Während PIA Österreich als Spezialist für Powertrain-Anwendungen die Gesamtverantwortung trägt, liefert PIA Kroatien komplette Roboterzellen zu. Diese werden am Standort Zagreb aufgebaut, vormontiert und vorabgenommen, bevor sie zur Endmontage nach Österreich transportiert werden.
„Es freut uns besonders, dass unsere langjährige Kompetenz in hocheffizienter Automatisierungstechnik, unsere Expertise im Bereich Elektromobilität und die positiven Erfahrungen aus früheren gemeinsamen Projekten den Ausschlag dafür gegeben haben, dass die BMW Group zusammen mit uns diese in jeder Hinsicht außergewöhnliche Anlage realisiert“, sagt Franz Reiter, Business Segment Manager E-Drive & Powertrain bei PIA Automation. „Wir liegen voll im Zeitplan und freuen uns darauf, wenn die Anlage erstmals ihren regulären Produktionsbetrieb aufnimmt.“
Die Inbetriebnahme der letzten Linienabschnitte ist für 2027 vorgesehen.