Fertigung
Volkswagen Sachsen optimiert die Bereitstellung von Robotern mit Wandelbots NOVA und NVIDIA Isaac Sim
Wandelbots
Ziel
Wandelbots beschleunigt die Robotik-Automatisierung durch die Kombination seiner hardwareunabhängigen NOVA-Plattform mit dem NVIDIA Isaac Sim™-Framework. So können Hersteller wie Volkswagen Sachsen Roboter vor dem Einsatz in der Praxis virtuell programmieren, simulieren und in physikalisch realistischen Umgebungen einsetzen. Dadurch lassen sich Komplexität und Bereitstellungszeit drastisch reduzieren und gleichzeitig eine nahtlose Ausführung in der Praxis gewährleisten.
Kunde
Volkswagen
Partner
Wandelbots
Anwendungsfall
Robotics
Produkte
NVIDIA Isaac
NVIDIA Omniverse
Wichtige Erkenntnisse
- Beschleunigte Roboterprogrammierung von Wochen auf Minuten für komplexe Fertigungsaufgaben in führenden Automobilwerken.Verbesserte Roboterkompatibilität und einfache Programmierung durch nahtlose Integration mit einer Vielzahl von Robotern und Sensoren dank der Integration von NOVA mit Isaac Sim und OpenUSD.
- Nahtloser Übergang von virtueller zu physischer Bereitstellung, indem Roboteranwendungen digital in physikalisch genauen Umgebungen entwickelt, simuliert und validiert und anschließend ohne Neuschreiben des Codes in der Fabrikhalle ausgeführt werden können.
- Erweiterter Entwicklerzugang zur Robotik-Automatisierung dank der unabhängigen Architektur von NOVA, mit der Entwickler unterschiedlicher Hintergründe – nicht nur Robotik-Experten – Automatisierungslösungen erstellen und bereitstellen können.
Der Engpass bei der Automatisierung in der Fertigung
Die Automobilbranche steht vor einer Reihe kritischer Herausforderungen: akuter Arbeitskräftemangel, steigende Betriebskosten, volatile Lieferketten und neuer Druck im Bereich Energie und ESG-Compliance.
Bisher verlief die Bereitstellung von Robotik-Automatisierung eher langsam und war stark von manueller Programmierung abhängig, die nur von einer Handvoll erfahrener Programmierer und mit herstellerspezifischer Software durchgeführt werden konnte.
Für Volkswagen Sachsen war die Herausforderung klar: eine schnelle und flexible Bereitstellung von Robotern zu ermöglichen, die einer größeren Gruppe von Ingenieuren zugänglich ist und sich an ständig wechselnde Produktionslinien anpassen lässt.
Der Montageprozess von Volkswagen für Dachverkleidungen stellte eine besondere technische und betriebliche Herausforderung dar. Die Dachverkleidung, eine große und flexible Komponente, die präzise im Fahrzeuginneren montiert werden muss, ist aufgrund ihrer Größe, ihres Gewichts und der erforderlichen präzisen Handhabung von Natur aus schwer zu automatisieren. Die Ingenieure von Volkswagen setzten auf die manuelle Programmierung und das manuelle Training der Roboter – ein iterativer, ressourcenintensiver Prozess, dessen Umsetzung mehrere Wochen lang Anpassungen erforderte. Die Schwierigkeit wurde dadurch verstärkt, dass subtile Änderungen der Materialeigenschaften, Variationen im Fahrzeugdesign und enge Toleranzen bei den Montageschritten berücksichtigt werden mussten.
Das bedeutete, dass die Vorbereitung der Roboter für die Montage der Dachverkleidung nicht nur die Programmierung exakter Bewegungen umfasste. Vielmehr musste im Fertigungsbereich wiederholt durch praktisches Herumprobieren die Konstruktion der Greifer, die Roboterbahnen und die Prozessparameter optimiert werden. Die Ineffizienz dieses Ansatzes führte zu häufigen Ausfallzeiten, erhöhten Betriebskosten und einem Engpass bei der Skalierung der Automatisierung auf andere Montagestationen.
Verkürzung der Fertigungszeiten durch einen Simulation-first-Ansatz
Wandelbots unterstützte Volkswagen Sachsen bei der Bewältigung dieser Herausforderungen mit NOVA, dem weltweit ersten vollständig unabhängigen Roboterbetriebssystem. NOVA trennt die Roboterhardware von der Software und bietet eine einheitliche Abstraktionsebene, die mit allen gängigen Robotermarken kompatibel ist.
Entscheidend für die Leistungsfähigkeit von NOVA ist die Integration mit NVIDIA Isaac Sim– einem Referenz-Framework für Robotiksimulation, das auf NVIDIA Omniverse™ und OpenUSD basiert. Dank dieser standardisierten, interoperablen Grundlage können Benutzer eine Vielzahl von Industrierobotern unabhängig von der zugrunde liegenden, in der Regel als „Black Box“ bezeichneten OEM-Steuerung steuern und simulieren, während gleichzeitig ein nahtloser Datenaustausch über die gesamte Fertigungskette hinweg gewährleistet ist. Als Abstraktionsebene stellt NOVA eine einzige, flexible Schnittstelle bereit.
Dadurch wird die Herausforderung der Anbindung an proprietäre Controller-Logik umgangen, sodass Variationen verschiedener Robotermarken innerhalb der digitalen Umgebung von Isaac Sim simuliert, programmiert und getestet werden können. Entwickler können Workflows in physikalisch genauen digitalen Zwillingenerstellen, simulieren und perfektionieren und dabei alles vom Roboterverhalten bis hin zur Sensorsimulation simulieren, bevor sie auf physische Roboter übertragen werden.
Wandelbots
Dieser innovative Ansatz wurde in der Gläsernen Manufaktur von Volkswagen Sachsen in Dresden vorgestellt, wo Wandelbots in enger Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Volkswagen neue Methoden zur Beschleunigung der Montage komplexer Komponenten wie Dachverkleidungen erforschten. Wenngleich dieses bahnbrechende Projekt noch nicht in der Serienproduktion eingesetzt wird, zeigt es doch, wie Simulation-first-Robotik die Fertigung verändern kann, und ebnet den Weg für eine breitere Anwendung im gesamten globalen Produktionsnetzwerk von Volkswagen.
Durch die Einführung der softwareorientierten Plattform von Wandelbots und die Integration mit der auf OpenUSD basierenden NVIDIA Omniverse-Plattform konnte Volkswagen Sachsen sich von langsamen, manuellen Verfahren abwenden. Das Unternehmen kann nun neue Szenarien in der virtuellen Welt iterieren und testen, wodurch die Entwicklungszeiten für neue Roboter-Montagelösungen von Monaten auf weniger als einen Tag verkürzt und die Abhängigkeit von hochspezialisierten Roboterprogrammierern reduziert werden. Die OpenUSD-Stiftung stellt sicher, dass digitale Zwillinge und Roboterkonfigurationen, die für eine Anwendung entwickelt wurden, nahtlos für andere Produktionslinien wiederverwendet und modifiziert werden können. Diese Flexibilität beschleunigt die Skalierbarkeit im gesamten Fertigungsbetrieb von Volkswagen.
Neben Volkswagen verwenden auch Partner wie Grid Dynamics und SmartRay NOVA für Anwendungsfälle wie automatisierte Schweißnahtprüfungen, simulationsgesteuerte Optimierungen und physische Experimente ohne die üblichen Zeit- und Kostenaufwände.
Transformation in Aktion
Die NOVA-Plattform von Wandelbots, die durch ihre erfolgreiche Bereitstellung bei Volkswagen Sachsen veranschaulicht wird, erzielte drei herausragende Ergebnisse:
- Radikal schnellere Entwicklung: Volkswagen Sachsen konnte in der Umgebung des digitalen Zwillings fortgeschrittene Robotik-Fähigkeiten trainieren, testen und validieren und diese Fähigkeiten in einem Bruchteil der Zeit, die mit herkömmlichen Methoden erforderlich gewesen wäre, auf Roboter in der Fertigungshalle übertragen.
- Betriebliche Flexibilität: Dank der kernunabhängigen Architektur der Lösung kann Volkswagen die Automatisierung schnell an neue Produktionsanforderungen anpassen, wodurch kostspielige herstellerspezifische Integrationen oder Umschulungen entfallen.
- Erweiterter Talentpool: Durch die Senkung der Hürden für die Roboterprogrammierung ermöglichte NOVA einer vielfältigeren Gruppe von Ingenieuren und Entwicklern die Teilnahme am Automatisierungsprozess. Dies beschleunigt Innovationen und verringert die Abhängigkeit von den ohnehin schon wenigen Robotikspezialisten.
Robotik für die Zukunft der Fertigung neu definieren
Durch die Partnerschaft mit Wandelbots nutzen Hersteller wie Volkswagen einen Simulation-first-Workflow, um neue Ebenen der Produktivität, Anpassungsfähigkeit und Innovation in der Robotik zu erschließen. Der softwaredefinierte, simulationsgesteuerte Ansatz auf Basis der NVIDIA-Technologie setzt neue Maßstäbe für eine zugängliche und schnelle industrielle Automatisierung.
„Mit NOVA, NVIDIA Isaac Sim und NVIDIA Omniverse verbinden wir IT und Betrieb für eine softwaredefinierte Fabrik. Wir können Roboteranwendungen virtuell entwickeln, testen und bereitstellen und so fortschrittliche Automatisierung für alle zugänglich und skalierbar machen – auch für Volkswagen, einen unserer führenden Partner.“
Christian Piechnick
Gründer und CEO, Wandelbots
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