Das Konsortialprojekt SiRoWo, das vom 16. April 2018 bis zum 15. Oktober 2021 lief, zielte darauf ab, kleine und mittlere holzverarbeitende Unternehmen mit einer flexiblen, robotergestützten Fertigungszelle auszustatten, die ein breites Teilespektrum – von kleinen, mehrfach gekrümmten Bauteilen bis hin zu Fassadenelementen aus Mineralverbundwerkstoffen und faserverstärktem Beton – bei niedrigen Kosten und hoher Sicherheit bearbeiten kann. Das Projekt wurde von der Tischlerei Eigenstetter GmbH koordiniert, die sowohl als Endanwender als auch als Entwicklungspartner fungierte.

In der Anfangsphase wurde umfangreiche Konzeptarbeit geleistet. Ein Besuch bei Holz Design Gigler im Jahr 2018 verdeutlichte die Bandbreite der Teile, die die Zelle produzieren sollte, und verknüpfte diese Anforderungen mit dem Ziel von Eigenstetter, eine neuartige Prozesstechnologie für den flexiblen Einsatz von Endeffektoren zu schaffen. Die Partner identifizierten anspruchsvolle Teilegruppen und diskutierten sie mit Riexinger, dem Hersteller der Roboterzelle. Explizite und implizite Fertigungsprozesse aus ähnlichen Projekten wurden dokumentiert und ein vorläufiger Produktionsprozess für SiRoWo abgeleitet. Die Partner überprüften auch den vorhandenen Informations- und Bauteilfluss, legten die notwendigen Entwicklungsschritte fest und dokumentierten die Herangehensweise an komplexe Geometrien, die Eigenstetter über Jahre hinweg gesammelt hatte.

Ein wichtiges technisches Ergebnis war die Entwicklung einer Roboterzelle, die ein flexibles Werkzeugwechselsystem, Werkzeugaufnahmemechanismen und Spannlösungen integriert. Das Design der Zelle wurde durch detaillierte CAD-CAM-Workflows und praktische Tests mit den Unternehmen robotized und Moduleworks validiert. Die Partner erstellten eine Reihe von Anforderungsdokumenten für den Informationsfluss und die Prozessintegration, die dazu dienten, einen umsetzbaren und dennoch ehrgeizigen Plan für die robotergestützte Zelle zu erstellen. Eigenstetters Designkonzepte für Werkzeugwechsler, Werkzeugaufnahmen und Spannvorrichtungen wurden im Hinblick auf ihre Vor- und Nachteile bewertet, wobei der Schwerpunkt auf Entscheidungen in einem frühen Stadium lag, die später kostspielig zu korrigieren wären, wie z.B. die absolute Vermessung des Roboters vor der Lieferung.

Im Rahmen des Projekts wurde auch der Marktfokus der Zelle in Zusammenarbeit mit Gigler definiert. Dabei wurde entschieden, dass Pick-Place-, Heißdraht- und Laser-Endeffektoren aufgrund von Präzisions- und Sicherheitsbedenken ausgeschlossen werden sollten. Das daraus resultierende Design wurde mit Prototypteilen getestet, die eine Eulersche Krümmung aufwiesen und hauptsächlich aus mineralischen Materialien hergestellt waren. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Holztechnologie (IfW) wurden Fräsversuche geplant und durchgeführt. Während dieser Versuche wurden die Schnittkräfte mit einem Kraft-Momenten-Sensor gemessen, der von einem lokalen Fraunhofer-Institut ausgeliehen wurde. Der Datensatz, der auch Messungen von konventionellen Handwerkzeugen enthielt, lieferte eine breite empirische Basis für die Korrelation von Schneidaufgaben und Kräften. Diese Messungen bestätigten frühere Schätzungen des Materialabtragsverhaltens und des Einflusses von Parametern wie Werkzeuggeometrie, Vorschubgeschwindigkeit, Spindeldrehzahl und Werkzeugwechsel, wodurch die Prozessparameter in einen systematischen, formalen Rahmen eingebettet wurden.

In der zweiten Phase des Projekts wurden die Bestimmung der Prozessparameter und die Implementierung von Peripherielösungen, einschließlich der Produktion von Testteilen, intensiviert. Die Zusammenarbeit mit Gigler, Riexinger, ISW und IfW war durchgehend sehr konstruktiv und führte zu einem realistischen und dennoch ehrgeizigen Plan für eine robotergestützte Bearbeitungszelle. Die technischen Errungenschaften – die flexible Integration des Endeffektors, die validierte Kraftmessmethodik und der reduzierte Programmieraufwand – unterstützen direkt die übergeordneten Ziele des Konsortiums, die Produktionszeiten zu verkürzen, die Komplexität zu verringern, die Sicherheit zu erhöhen und die Produktpalette für kleine Holzverarbeitungsbetriebe zu erweitern.