30.12.2009 | Artikel weiterempfehlen »

Der Roboter als Steinmetz

Noch sind Industrieroboter Exoten in der Natursteinbearbeitung. Erste Anwendungen zeigen aber, welches Potential in ihnen steckt.

Die Bearbeitung von großen Werkstücken stellt hohe Anforderungen an Steinmetzen und Bildhauer. Viele Arbeiten sprengen allein schon ihrer Dimensionen wegen den Rahmen herkömmlicher Bearbeitungsmaschinen, verbunden mit aufwändige und damit teurer Handarbeit. Auch wenn nicht jede Bearbeitung bereits maschinell ausführbar ist, eignen sich mit leistungsfähigen Spindeln kombinierte Industrieroboter als Ergänzung für das steinverarbeitende Handwerk, um aufwändige Massivarbeiten präzise und mit gleichbleibender Qualität auszuführen.

Bis der Steinmetz zu eigentlichen kunsthandwerklichen oder künstlerischen Arbeit kommt, bringt er den Rohblock mühsam und zeitintensiv in Form. Hier setzen Industrieroboter des in Augsburg ansässigen Roboter-Herstellers KUKA an. Das Augsburger Unternehmen ist Vorreiter auf dem Gebiet der Robotertechnik; die Roboter schweißen Auto, stapeln Holz, biegen Bleche oder schleifen Implantate. Und mittlerweile fräsen, bohren oder polieren sie auch Naturstein. Erste Applikationen in der Steinverarbeitung lassen ahnen, welche Möglichkeiten die Sechs-Achs-Roboter nicht nur für die industrielle Serienfertigung, sondern auch das kreative Steinhandwerk bieten können.


Möglichkeiten in der Steinbearbeitung
Bei der Oberflächenbearbeitung vertrauen Bildhauer auf Handarbeit. Mit der KUKA Software „CAMRob“ oder der seiner italienischen Systempartner Q Design oder HTMGROUP ist feinstes Modellieren mittlerweile auch für den Roboter kein Problem mehr. Durch das Einscannen des gewünschten Models oder Importieren der CAD-Daten in die Software können filigrane Schriftzüge graviert oder mehrere Meter große Werkstücke bearbeitet und poliert werden. Vom einfachen Sägen mit Diamantblättern bis hin zu feinen Arbeiten mit einer Fräsespindel oder einem Hochdruck-Wasserstrahl – mit dem Roboter können Steinoberflächen auf vielfältigste Weise bearbeitet werden. Für besonders große Werkstücke kann der Roboterarm auf einer Lineareinheit montiert und verfahren werden. So wird ein der Länge nach durchgehender Materialabtrag möglich. Das Werkstück kann aber auch auf einem Dreh- oder Kipptisch bearbeitet werden, der sich durch Kommunikation mit dem Roboter beim Modellieren mitbewegt.


Teamarbeit mit Bediener
Roboter können ein Werkstück nicht nur bearbeiten, sondern auch handhaben; dennoch sei ein gelernter Steinmetz oder Steinbildhauer unabdingbar für den Betrieb, erklärt Stefan Ender, Manager für Natursteinanwendungen bei der KUKA Roboter GmbH. „Ein Roboter benötigt einen Bediener, der die Steinbearbeitung kennt. Er überwacht den Prozess des Steinfräsens und kontrolliert vorab die eingespielten Modeldaten und hinterher das Model. Durch die Teamarbeit von Bildner und Roboter entsteht erst das Kunstwerk.“ Die Applikation zu kennen ist die wichtigste Voraussetzung beim Einsatz eines Roboters, besonders dafür muss sich der Anwender Zeit nehmen. Zu Beginn steht daher eine intensive Schulung für das CAD/CAM- sowie Roboter-System an. Für die ersten Versuche steht Servicepersonal der KUKA Roboter zur Seite, so dass jeder Handgriff später sitzt und der Anwender zufrieden ist.


Große Modellvielfalt
Der Steinblock wird auf dem Dreh-Kipptisch befestigt und der Roboter beginnt mit dem Abtragen des Materials - erst grob, später immer feiner. Dabei wechselt er auch das Werkzeug, mit dem er fräsen, schleifen und polieren kann. Durch die breite Produktpalette der KUKA Roboter GmbH sind verschiedene Robotertypen mit einer Vielzahl an starken Antrieben und Getriebemotoren sowie Reichweiten- und Traglastabstufungen von 150 bis 360 Kilogramm im Einsatz. Ideal geeignet für das Fräsen von schweren und harten Materialien ist der KR 500-2 MT, der durch Spezialgetriebe eine präzise Bewegungsvielfalt für hohe Prozesskräfte besitzt. Auch das Handhaben von schweren Rohplatten bis zu fertigen Arbeitsplatten sowie das Palettieren kann mit einem KUKA Roboter für Gewichte zwischen 150 bis 1300 Kilogramm realisiert werden.
Die Leistungsfähigkeit bei der Massivbearbeitung mit großen Achsbewegungen verdeutlicht die Umsetzung einer Skulptur im Auftrag der französische Regierung: Das italienische Designstudio „TOR ART“ sollte aus einem 25 Tonnen schweren Rohblock ein altes französisches Taxi von Renault aus Carrara-Marmor herstellen. Das „Steintaxi“ dient als Mahnmal des Ersten Weltkrieges und wurde dem Sieg in der Schlacht von Marne im Jahre 1914 gewidmet.