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Ausgehend von der Überlegung, dass die Verlegung flexibler Flachleiterkabel anstelle des herkömmlichen Kabelbaums Kosten und Gewicht der Fahrzeuge reduzieren könnte, begannen Wissenschaftler des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ihre Forschungsarbeiten: Sie untersuchten die automatisierte Handhabung und Montage von flexiblen Flachleiterkabeln und entwickelten einen entsprechenden Anlagenprototyp.

Die FAPS Forschungsanlage macht es möglich, mehradrige Flachleiterkabel auf dreidimensionalen, flächigen Modulen (einer Fahrzeugtür beispielsweise) Roboter geführt zu verlegen und mittels der Verfahren Schmelzkleberauftrag oder Laserstrahlschweißen zu fügen. Im Mittelpunkt der Forschung stand die Verbindung der Kabel mit Funktionselementen, da die Stränge nach der Verlegung ja nur noch von einer Seite zugänglich sind. Eine neue Kontaktierungstechnologie musste entwickelt werden. Sie sollte automatisierbar sein und den zusätzlichen Prozessschritt des Abisolierens überflüssig machen. Die mittlerweile zum Patent angemeldete Federklammer-Direktkontaktierung ist der Erfolg dieser Entwicklungsarbeit.

Bei diesem Konzept wird das zu kontaktierende Flachleiterkabel zunächst über einen kleinen "Kontaktberg" verlegt. Während der linearen Zustellbewegung des zu kontaktierenden Funktionselements durchtrennen die Schneiden der beiden Kontaktbeine einer Federklammer die Isolationsschicht des Flachleiterkabels, gleiten auf dem Kupferleiter ab und schieben sich dabei unter die Isolation. Nun muss bis zur endgültigen Verschraubung des Funktionselements (z.B. einem Lautsprecher) mit dem Funktionsträger (Türmodul) eine Niederhaltekraft aufgebracht werden, die der Federkraft der Federklammern entgegenwirkt. Nach der Verschraubung ist dann die gewünschte kraftschlüssige und redundante elektrische Verbindung zwischen Flachleiterkabel und Funktionselement erreicht.

Die Umsetzbarkeit der Federklammer-Direktkontaktierung wird am FAPS Lehrstuhl in verschiedenen Montagezellen demonstriert und evaluiert. So werden dort unter anderem die automatisierte Flachleiterverlegung, die Flachleiterkontaktierung sowie die vollständige automatisierte Montage von PKW-Modulen, die Flachleiterkomponenten enthalten, untersucht.

In einer der Fertigungszellen wenden zwei Roboter die Federklammer-Direktkontaktierung exemplarisch an, um Flachleiter und elektrische Systeme - in diesem Fall einen Lautsprecher - in einer Fahrzeugtür zu montieren. Zwei Linearroboter des Typs Reis Robotics RL16 sind so angeordnet, dass zwischen ihnen ein gemeinsamer Arbeitsraum entsteht. Um die durch Linearroboter gegebenen Freiheitsgrade zu erweitern, ist das Werkstück auf einem Hexapod angebracht, der zusätzliche Positionsveränderungen ermöglicht. Der zelleninterne Materialfluss wird über ein Doppelbandgurtsystem abgewickelt.

Den Robotern stehen über die in der Montagezelle enthaltenen Greiferbahnhöfe verschiedenste Werkzeuge zur Verfügung. Für die elektrische Kontaktierung des Lautsprechers mit dem in der Fahrzeugtür verlegten Flachleiterkabel sind ein komplexes Schraubsystem mit Schraubenzuführung sowie ein spezieller Kontaktierungsgreifer im Einsatz.

Während der Greifer von den Wissenschaftlern des Lehrstuhls für diese Aufgabe eigens entwickelt wurde, setzte das Team um Dipl.-Inf. Markus Michl bei Schraubwerkzeug, Schraubenzuführung und Schraubsteuerungstechnik auf die Kompetenz des Schraub- und Automatisierungsspezialisten DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. aus Bayern. Die Hauptkomponente des Schraubsystems besteht aus einem DEPRAG Schrauber des Typs MINIMAT®-E 320E27-0042 mit einem für den Anwendungsfall geeigneten Drehmomentbereich von 0,7 bis 4,2 Nm. Projektleiter Dipl.-Inf. Markus Michl: "Aufgrund seiner minimalen Baugröße und des geringen Gewichts erweist sich dieses Gerät als bestens geeignet für ein Schraubwerkzeug am Endeffektor des Roboters".