Einleitung

Steigende Variantenvielfalt, kürzere Produktlebenszyklen und der anhaltende Fachkräftemangel stellen produzierende Unternehmen zunehmend vor Herausforderungen. Gerade in der Kleinserienfertigung geraten klassische Fertigungskonzepte schnell an ihre Grenzen: Manuelle Prozesse sind zeit- und kostenintensiv, während konventionelle Automatisierungslösungen oft nicht flexibel genug sind.

Doch der technologische Fortschritt bietet neue Perspektiven: Moderne Automatisierungslösungen inklusive Schweißrobotik, intelligenter Sensorik und flexibler Steuerungskonzepte machen es heute möglich, auch Kleinserien wirtschaftlich zu fertigen – und schaffen so die Basis für effiziente Produktionsprozesse im Sinne von Industrie 4.0.

Die Herausforderung: Warum Kleinserien bislang schwer zu automatisieren waren

In der klassischen Serienfertigung sind Automatisierungslösungen längst Standard. Doch im Bereich der Kleinserienfertigung galt lange: zu komplex, zu teuer, zu unflexibel. Typische Herausforderungen, die Entscheider bislang von der Investition in Automatisierung abhielten:

• hohe Rüstkosten und lange Umstellzeiten bei Produktwechseln
• geringer Automatisierungsgrad bei variantenreichen Produkten
• Zweifel am Return on Investment (ROI) aufgrund kleiner Losgrößen

Hinzu kommen unterbrochene Fertigungsprozesse, menschliche Fehler und eine sinkende Verfügbarkeit qualifizierter Fachkräfte – gerade im Bereich der Schweißtechnik. All diese Faktoren behindern eine durchgängige Produktionsoptimierung in Kleinserienbetrieben. Was fehlt, sind Systeme, die sich flexibel an wechselnde Anforderungen anpassen lassen – ohne auf Wirtschaftlichkeit zu verzichten.

Wie flexibel müssen Automatisierungslösungen für Kleinserien sein?

Für eine erfolgreiche Fertigungsautomatisierung im Kleinserienbereich sind folgende Kriterien entscheidend:

• kurze Umrüstzeiten durch modulare Systeme und intuitive Steuerungen
• hohe Wiederholgenauigkeit auch bei wechselnden Bauteilgeometrien
• skalierbare Automatisierungslösungen, die mit dem Unternehmen mitwachsen

Lösungsansätze: Technologien für die automatisierte Kleinserienfertigung

Die gute Nachricht: Dank modernster Industrie 4.0 Technologien stehen heute flexible Tools und Systeme zur Verfügung, die speziell für die Anforderungen der Kleinserienproduktion entwickelt wurden. Dazu zählen:

Schweißroboter für Kleinserien

Robotergestützte Schweißtechnik ermöglicht inzwischen hochpräzise und wiederholgenaue Schweißprozesse bei kleinen Losgrößen. Durch Offline-Programmierung, Teach-in-Verfahren und einfache Bedienoberflächen lassen sich Umrüstzeiten drastisch verkürzen. Moderne Schweißroboter arbeiten mit integrierter Sensorik und adaptiven Programmen, die Fehler automatisch kompensieren und gleichbleibende Qualität sichern.

Flexible CNC-Automatisierungstechnologien

Automatisierte Bestückungssysteme, intelligente Spannmittel und modulare Werkzeugwechsler machen aus konventionellen CNC-Maschinen flexible Fertigungszellen. Besonders bei Teilen mit mittlerer Komplexität lassen sich so Rüstprozesse standardisieren und Fertigungszeiten optimieren.

Intelligente Fertigungssysteme – Smart Factory live

Durchgängige Digitalisierung, KI-basierte Prozesssteuerung und adaptive Maschinenkommunikation sind zentrale Bausteine moderner Kleinserienfertigung. Smart Factory Konzepte vernetzen Maschinen, Roboter und Softwarelösungen zu einem selbstlernenden System, das auf sich ändernde Anforderungen automatisch reagiert. So entstehen flexible Fertigungssysteme, die aus Stückzahl 1 heraus skalierbar sind.

Die Vorteile für Entscheider: Flexibilität, Qualität, Wirtschaftlichkeit

Wer in flexible Automatisierung investiert, profitiert auf mehreren Ebenen:

• Effizienzsteigerung: Reduzierung nicht-wertschöpfender Zeiten, konstante Taktzeiten, geringere Ausschussquoten
• Kostenkontrolle: Transparente Produktionsprozesse, weniger Nacharbeit, weniger manuelle Ressourcenbindung
• Produktionsoptimierung in Kleinserien: Schnellere Reaktion auf Kundenwünsche, kürzere Lieferzeiten, bessere Planbarkeit

Auch aus finanzieller Sicht rechnet sich die Automatisierung zunehmend – selbst bei kleinen Stückzahlen. Dank kürzerer Amortisationszeiten, geförderter Investitionsprogramme (z. B. BAFA oder EU-Förderlinien) und sinkender Einstiegskosten für Robotiklösungen wird der ROI früher erreicht als noch vor wenigen Jahren.

Praxisbeispiel 1: Metallverarbeitung – Schweißautomatisierung ab Losgröße 5

Ein süddeutscher Mittelständler für Blechverarbeitung ersetzt manuelle MAG-Schweißplätze durch eine kompakte Schweißzelle mit kollaborativem Roboter. Dank intuitiver Programmierung und werkstückbezogener Vorrichtungen kann das System in wenigen Minuten auf neue Werkstücke umgestellt werden. Ergebnis: Reduktion der Fertigungszeit um 40 %, Einsparung von zwei Vollzeitkräften im Schweißbereich – bei gleichzeitig höherer Bauteilqualität.

Praxisbeispiel 2: Maschinenbau – CNC-Zelle für Sonderfrästeile

Ein Maschinenbauunternehmen setzt für die Bearbeitung von Kleinserien automatisierte Palettenwechsler und Werkstückspeicher ein. Eine zentrale Steuerung erlaubt die Bearbeitung von bis zu 25 Varianten ohne manuelles Eingreifen. Mithilfe digitaler Zwillinge und vorausschauender Wartung reduziert sich die Maschinenstillstandszeit um mehr als 60 %, die Durchlaufzeit halbiert sich.

Q&A: Antworten auf häufige Entscheiderfragen

• „Rechnet sich ein Schweißroboter auch bei 100 Stück/Monat?“
  Ja – durch flexible Programmierung, hohe Schweißqualität und reduzierte Nacharbeit amortisiert sich ein Schweißroboter oft in weniger als 18 Monaten.
• „Wie finde ich heraus, ob mein Produkt automationstauglich ist?“
  Ein Automation Readiness Check durch erfahrene Systemintegratoren analysiert technische, wirtschaftliche und organisatorische Faktoren und gibt klare Handlungsempfehlungen.
• „Was passiert bei Produktwechseln?“
  Moderne Automatisierungssysteme lassen sich via Software-Update oder Wechselvorrichtungen binnen Minuten auf neue Bauteile umstellen – ohne lange Stillstandszeiten.

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