Robotyzacja spawania – co to, metody, zastosowanie, koszty i zalety

Robotyzacja spawania, w tym przemysłu nabiera tempa z roku na rok. Globalnymi liderami są Chiny, Japonia, USA i Korea Południowa. Jednakże w Polsce już w 2023 roku przypadało 78 robotów na 10 000 pracowników w przemyśle, a w całym kraju działa około 25 000 robotów przemysłowych. Polska zajmuje 18. miejsce na świecie pod względem instalacji robotyzacji, a prognozy wskazują, że liczba robotów będzie rosła. Coraz popularniejsza staje się właśnie robotyzacja spawania. Najważniejsze pytanie brzmi jednak, jakie metody zrobotyzowanego spawania są dostępne i kiedy warto je stosować?

Na czym polega robotyzacja spawania?

Spawanie zrobotyzowane łączy tradycyjne spawanie z robotyką, automatyką i systemami sterowania. Jednakże, w tym przypadku, czynności wykonuje robot przemysłowy lub cobot, który porusza uchwytem spawalniczym zgodnie z zaprogramowaną trajektorią.

Najważniejsze są tutaj:

• oprogramowanie robota,
  
• źródło spawalnicze,
  
• czujniki procesowe i geometryczne,
  
• system sterowania całym stanowiskiem.
  

Robot spawalniczy powtarza dokładnie to, czego został nauczony. Dane z czujników pozwalają kontrolować parametry łuku, pozycję spoiny czy odchyłki geometryczne. Jednak to operator nadzoruje proces i wprowadza zmiany w programie, gdy zmienia się detal lub technologia. Wszystko to prowadzi do powtarzalnej jakości spoin. 

Dlaczego firmy decydują się na robotyzację spawania?

W większości zakładów w grę wchodzi po prostu:

• brak wykwalifikowanych spawaczy,
  
• zmęczenie i spadek jakości przy długich seriach,
  
• duża liczba poprawek i odpadów,
  
• potrzeba zwiększenia wydajności bez rozbudowy hali.

Jakie branże wykorzystują roboty spawalnicze?

Najczęściej roboty do spawania wiodą prym w branży automotive, przemyśle maszynowym, produkcji konstrukcji stalowych, sektorze AGD, przemyśle kolejowym, stoczniowym oraz przy produkcji zbiorników, rurociągów i elementów dla energetyki. Coraz częściej na robotyzację spawania decydują się również małe i średnie przedsiębiorstwa, które chcą zwiększyć efektywność produkcji i ograniczyć problemy związane z niedoborem wykwalifikowanych spawaczy.

Najczęściej stosowane metody zrobotyzowanego spawania, czyli podstawy

Roboty spawalnicze możesz zintegrować z wieloma technologiami spawalniczymi, które opisujemy poniżej.  

Zrobotyzowane spawanie MIG/MAG

To najpopularniejsza metoda zrobotyzowanego spawania w przemyśle, ponieważ  jest uniwersalna, a zarazem  stosunkowo prosta. 

W metodzie MIG/MAG:

• łuk elektryczny powstaje pomiędzy drutem elektrodowym a spawanym materiałem,
  
• drut jest podawany automatycznie,
  
• gaz osłonowy chroni jeziorko spawalnicze.
  

MAG (gaz aktywny) stosuje się częściej niż MIG, szczególnie przy spawaniu stali konstrukcyjnych. Robotyzacja tej metody świetnie sprawdza się przy:

• konstrukcjach stalowych,
  
• ramach, wspornikach i elementach nośnych,
  
• produkcji seryjnej i wielkoseryjnej.
  

Zrobotyzowane spawanie TIG

Spawanie TIG zazwyczaj wiedzie prym tam, gdzie zwraca się uwagę na estetykę spoiny. W tej metodzie:

• elektroda wolframowa jest nietopliwa,
  
• łuk powstaje między elektrodą a materiałem,
  
• stosuje się gaz obojętny (najczęściej argon).
  

Robotyzacja TIG-a zapewnia bardzo wysoką jakość, ale kosztem mniejszej wydajności w porównaniu do MIG/MAG. Roboty do spawania tworzą:

• rury i rurociągi,
  
• elementy cienkościenne,
  
• branże wymagające wysokiej jakości, np. spożywcza czy lotnicza.
  

Zrobotyzowane spawanie punktowe

Jedna z metod wybieranych w branży automotive? To właśnie zrobotyzowane spawanie  punktowe. Robot do spawania wykonuje krótkie, punktowe zgrzewy. Spawanie punktowe jest szybkie, powtarzalne i idealne do automatyzacji w liniach produkcyjnych.

Spawanie laserowe i plazmowe

Wiedzie prym podczas prac, w których najważniejsze są:

• minimalna strefa wpływu ciepła,
  
• bardzo wysoka prędkość,
  
• praktycznie nienaganna precyzja.
  

To technologie bardziej wymagające pod względem integracji, bezpieczeństwa i kosztów.

Kiedy warto wdrożyć robotyzację spawania?

Robotyzacja spawania nie jest rozwiązaniem wyłącznie dla największych zakładów produkcyjnych. Największe korzyści przynosi tam, gdzie procesy są powtarzalne, a przedsiębiorstwo chce zwiększyć wydajność i utrzymać wysoką jakość spoin.

Wdrożenie robota spawalniczego warto rozważyć, gdy:

• produkcja obejmuje serie powtarzalnych elementów,
• występują problemy z dostępnością wykwalifikowanych spawaczy,
• liczba poprawek i reklamacji jest wysoka,
• konieczne jest skrócenie czasu realizacji zamówień,
• firma planuje zwiększenie produkcji bez zatrudniania kolejnych pracowników,
• spawanie odbywa się w trudnych lub niebezpiecznych warunkach.

Jak przebiega wdrożenie robota spawalniczego?

Każdy projekt rozpoczyna się od analizy procesu produkcyjnego. Inżynierowie sprawdzają rodzaj spawanych detali, wielkość produkcji, wymagania jakościowe oraz dostępne miejsce na hali.

Kolejnym etapem jest dobór robota przemysłowego, źródła spawalniczego, chwytaków, pozycjonerów i pozostałych elementów stanowiska. Następnie wykonywana jest integracja z istniejącą linią produkcyjną, konfiguracja oprogramowania oraz programowanie trajektorii robota.

Przed uruchomieniem stanowisko przechodzi testy, a operatorzy uczestniczą w szkoleniu z obsługi i programowania robota. Dzięki temu przedsiębiorstwo może bezpiecznie rozpocząć produkcję i szybko wykorzystać pełen potencjał zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego.

Ile kosztuje robotyzacja spawania?

Koszt robotyzacji spawania zależy od wielu czynników i zawsze jest ustalany indywidualnie. Wpływ na cenę mają przede wszystkim rodzaj robota, wybrana metoda spawania, stopień automatyzacji, wyposażenie stanowiska oraz zakres integracji z pozostałymi maszynami.

Początkowa inwestycja może wydawać się znacząca, w praktyce przedsiębiorstwa często odzyskują poniesione nakłady dzięki wyższej wydajności, mniejszej liczbie poprawek, ograniczeniu przestojów oraz niższym kosztom eksploatacji. Dodatkową korzyścią jest możliwość pracy robota przez wiele godzin bez utraty jakości wykonywanych spoin.

Robot spawalniczy czy spawanie ręczne?

W praktyce robotyzacja spawania nie zastępuje całkowicie pracy człowieka. Robot przejmuje powtarzalne operacje, natomiast operator odpowiada za programowanie, nadzór nad procesem oraz kontrolę jakości. Dzięki temu przedsiębiorstwo może zwiększyć wydajność produkcji i jednocześnie lepiej wykorzystać kompetencje wykwalifikowanych pracowników.

Porównanie metod zrobotyzowanego spawania w pigułce

Jak dobrać odpowiednią metodę zrobotyzowanego spawania?

Trzeba zwrócić uwagę na rodzaj materiału, geometrię detalu, wielkość serii, dostępną przestrzeń i oczekiwania. Dlatego w projektach robotyzacji spawania należy zacząć od analizy i przemyśleć integrację całego stanowiska, od robota do spawania, przez źródło spawalnicze, aż po bezpieczeństwo i sterowanie.

Zalety i wady robotyzacji spawania

Robotyzacja spawania pozwala zwiększyć wydajność produkcji, poprawić powtarzalność spoin oraz ograniczyć liczbę błędów i poprawek. Roboty mogą pracować przez całą dobę, co przekłada się na krótszy czas realizacji zleceń i lepsze wykorzystanie zasobów. Należy jednak pamiętać, że wdrożenie wiąże się z kosztami inwestycyjnymi, koniecznością zaprogramowania stanowiska oraz regularnym serwisowaniem systemu.

Jakie elementy można spawać robotem?

Roboty spawalnicze wykorzystuje się do spawania konstrukcji stalowych, ram maszyn, zbiorników, rurociągów, elementów branży automotive, części AGD, komponentów aluminiowych oraz elementów wykonanych ze stali nierdzewnej. Najlepiej sprawdzają się wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka powtarzalność i produkcja seryjna lub średnioseryjna.

Kiedy robotyzacja spawania może się nie opłacać?

Robotyzacja nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem. Może okazać się mniej opłacalna w przypadku produkcji jednostkowej, częstych zmian konstrukcji detali, wykonywania prototypów lub niewielkiej liczby spawanych elementów. Przed wdrożeniem warto przeprowadzić analizę procesu i oszacować potencjalny zwrot z inwestycji.

Jak wygląda stanowisko robota spawalniczego?

Kompletne stanowisko spawalnicze składa się nie tylko z robota, ale również ze źródła spawalniczego, systemu sterowania, uchwytu spawalniczego, czujników monitorujących proces, pozycjonera detali oraz zabezpieczeń chroniących operatorów.

Robotyzacja spawania a Przemysł 4.0

Nowoczesne stanowiska spawalnicze mogą współpracować z rozwiązaniami Przemysłu 4.0, takimi jak systemy MES, ERP czy platformy monitorujące produkcję. Pozwala to na bieżąco analizować wydajność stanowiska, kontrolować parametry procesu, planować przeglądy serwisowe oraz szybciej reagować na ewentualne przestoje. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą skuteczniej zarządzać produkcją i optymalizować koszty.

Robotyzacja procesu spawania. Robot spawalniczy do Twoich usług

ARM Solutions wspiera firmy w pełnej automatyzacji procesów produkcyjnych w Ostrowie Wielkopolskim i w całej Polsce. Dostarczamy roboty przemysłowe, które usprawniają pakowanie, montaż, transport wewnętrzny i paletyzację. Urządzenia pracują 24/7, a  co ważne, przyspieszają  pracę i ograniczają błędy ludzkie, co przekłada się na zadowolenie klientów, którzy  chętnie wracają.

Oferujemy rozwiązania dopasowane do konkretnej firmy, od branży automotive, przez AGD, po farmację. Współpraca z ARM Solutions przebiega krok po kroku od analizy potrzeb, przez przygotowanie koncepcji i kosztorysu, po projektowanie, instalację, integrację i pełne wsparcie serwisowe. Roboty spawalnicze to potężne ułatwienie pracy. Dzięki temu automatyzacja i robotyzacja produkcji staje się prostsza, bezpieczna i szybka, a Ty skupiasz się na rozwoju biznesu, a nie podtrzymywaniu  go przy  życiu. 

FAQ robotyzacja spawania

1. Czym jest robotyzacja spawania?
Robotyzacja spawania to proces, w którym tradycyjne spawanie zostaje zautomatyzowane z wykorzystaniem robotów przemysłowych. Robot spawalniczy wykonuje powtarzalne czynności zgodnie z zaprogramowaną trajektorią, co zwiększa precyzję i wydajność procesu spawania. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze poprawiają jakość spoin i redukują błędy ludzkie.

2. Dlaczego warto zrobotyzować proces spawania?
Zrobotyzowanie spawania pozwala zwiększyć wydajność i powtarzalność spoin przy minimalnym ryzyku błędów. Robot spawalniczy może pracować 24 godziny na dobę, odciążając wykwalifikowanych pracowników. Automatyzacja procesów spawalniczych przyczynia się też do poprawy bezpieczeństwa pracy na stanowisku spawalniczym.

3. Jakie są najpopularniejsze metody zrobotyzowanego spawania?

Najczęściej stosuje się zrobotyzowane spawanie MIG/MAG, TIG, punktowe oraz laserowe i plazmowe. Wybór metody zależy od materiału, geometrii detalu i wymagań jakościowych. Robotyzacja spawalnictwa pozwala dostosować aplikacje spawalnicze do różnych branż przemysłu.

4. Co wykonuje robot spawalniczy na stanowisku?
Robot spawalniczy porusza palnikiem, podaje drut spawalniczy i kontroluje parametry łuku zgodnie z zaprogramowanym algorytmem. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze mierzą i monitorują spoina, minimalizując odchyłki. Dzięki temu proces spawania jest powtarzalny i precyzyjny w każdej aplikacji.

5. W jakich branżach najczęściej stosuje się robotyzację spawania?
Robotyzacja spawania dominuje w branży automotive, ale sprawdza się również w przemyśle maszynowym, AGD i lotniczym. Robot spawalniczy ułatwia obsługę złożonych detali oraz produkcję seryjną i wielkoseryjną. Dzięki automatyzacji procesów spawalniczych firmy produkcyjne zwiększają wydajność i jakość spoin.

6. Jakie korzyści daje zrobotyzowane spawanie w przedsiębiorstwie?
Zrobotyzowane spawanie poprawia precyzję, powtarzalność i bezpieczeństwo pracy. Robot spawalniczy ogranicza odpady i redukuje czas pracy w porównaniu do spawania manualnego. Automatyzacja procesów spawalniczych zwiększa wydajność i pozwala uzyskać stabilną jakość spoin.

7. Czy robot spawalniczy wymaga dedykowanego oprogramowania?
Tak, każde stanowisko spawalnicze wyposażone w robota wymaga dedykowanego oprogramowania do zaprogramowania trajektorii i parametrów łuku. Oprogramowanie umożliwia szybkie wdrożenie nowych aplikacji spawalniczych i łatwe dostosowanie do zmieniających się detali. Dzięki temu robotyzacja spawalnictwa jest bardziej efektywna i opłacalna.

8. Jak zrobotyzować istniejące stanowisko spawalnicze?
Proces zrobotyzowania polega na integracji robota przemysłowego z palnikiem, źródłem prądu i systemem sterowania stanowiska. Można wbudować pozycjoner lub modułowe elementy, aby obsługiwać różne detale i pozycje spawania. Takie zrobotyzowane stanowiska spawalnicze zwiększają dokładność i powtarzalność procesu spawania w każdej aplikacji.

9. Jak robot spawalniczy poprawia bezpieczeństwo pracy?
Robot przejmuje monotonne i ryzykowne zadania, minimalizując kontakt człowieka z palnikiem i odpryskami. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze eliminują konieczność stosowania wygrodzeń przy pracy w bezpiecznej odległości. Dzięki temu automatyzacja procesów spawalniczych zwiększa poziom bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych.

10. Czy inwestycja w robotyzację spawania szybko się zwraca?
Tak, robot spawalniczy znacząco skraca czas realizacji zleceń i ogranicza błędy oraz odpady. Zrobotyzowane stanowiska spawalnicze działają 24 godziny na dobę, zwiększając wydajność i powtarzalność spoin. Wdrożenie robotyzacji spawania przynosi szybki zwrot z inwestycji i usprawnia procesy spawalnicze w przedsiębiorstwie.

11. Jak robot spawalniczy mierzy i kontroluje jakość spoin?
Robot spawalniczy wykorzystuje czujniki i systemy diagnostyki, aby kontrolować parametry procesu spawania oraz geometrię spoiny. Pomiar i analiza pozwalają zrobotyzowanym stanowiskom spawalniczym utrzymać wysoką wydajność i powtarzalność prowadzonego procesu. Dzięki temu operator może szybko wdrażać korekty i uzyskiwać najlepsze rezultaty w produkcji małoseryjnej i średnioseryjnej.

12. Czy robot spawalniczy wymaga przeszkolonych operatorów i jak to wpływa na wdrożenie?
Tak, robot spawalniczy wymaga wykwalifikowanych pracowników, którzy potrafią programować i kontrolować proces spawania, ustawiać palnik i osprzęt oraz nadzorować prędkość spawania. Szkolenia umożliwiają łatwe w konfiguracji wdrażanie robotów spawalniczych w zakładzie, a także optymalizację wydajności, jakości i powtarzalności spoin. To znacząco skraca czas uruchomienia stanowiska, pozwala wdrażać nowe aplikacje spawalnicze i w pełni wykorzystać potencjał przemysłu 4.0.