Robotter bliver præcisionsværktøjer

Robotter er allrounderne i moderne produktion - indtil de støder på massivt stål eller komplekse fræsningsbaner. Det er da den store rysten starter. Fordi hvad standard industrielle robotter tilbyder i fleksibilitet, mangler de stivhed. Det er netop her, en fælles udvikling fra Siemens og Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) i Stade kommer ind: et nyt hybriddrev, der bogstaveligt talt giver robotter ny kraft - uden at ofre præcision. Udviklingen har givet Stephan Hansen og Tobias Hamann fra Fraunhofer IFAM og Sven Tauchmann og David Bitterolf fra Siemens årets Opfinder of the Year Award i kategorien „Open Innovation“. David Bitterolf forklarer en idé til sine medopfindere

At arbejde sammen er en sejr for præcision

Konceptet er baseret på at kombinere to fundamentalt forskellige typer drev: Direkte drev arbejder med høj præcision og hastighed, men ville blive for tunge og for dyre, hvis de bruges som det eneste drivsystem. Indirekte drev er robuste og kraftfulde, men mindre følsomme. Ved intelligent at kombinere begge systemer i en enkelt drivlinje, hybriddrev er skabt, der tilbyder det bedste fra begge dele. Resultatet er en robot, der forbliver stabil og har lav vibrationer selv ved høje fremføringshastigheder - og nærmer sig dermed præcisionen fra klassiske værktøjsmaskiner.

Fire tanker, en idé

Det var den fælles ekspertise fra de fire forskere fra industri og videnskab, der gjorde denne innovation mulig. Mens Hansen og Hamann leverede det videnskabelige grundlag og kontrollogik, bidrog Tauchmann og Bitterolf med mange års industriel og applikationsviden inden for robotik. Siemens og Fraunhofer har længe haft et tillidsfuldt partnerskab og samarbejder om fælles projekter, hvoraf nogle er offentligt finansierede. Dette giver begge parter mulighed for at samle deres ressourcer. „Vi har også god kemi på et personligt plan, hvilket skaber et arbejdsmiljø, hvor vi hurtigt kan prøve og implementere nye ideer,“ forklarer Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries bevægelseskontrol, sikkerhed og brugerteknologi)

Hvor additiv møder subtraktiv — to processer, en robot

Denne opfindelse gør det muligt for en robot at arbejde både additivt (tilsætning af materiale) og subtraktivt (fjernelse af materiale) - med andre ord har vi 3D-udskrivning og fræsning af hårde materialer som stål inden for et system. En komponent oprettes lag for lag og efterbehandles derefter professionelt uden behov for at klemme eller skifte maskiner igen. I sidste ende bliver robotten en slags schweizisk hærkniv til fremstilling - afhængigt af opgaven kan den udskrive, fræse eller reparere,“ forklarer David Bitterolf. Dette sparer ikke kun tid, energi og omkostninger, men også plads i fremstillingen. Samtidig bliver processerne mere fleksible og bæredygtige — et vigtigt skridt hen imod ressourceeffektive produktionssystemer.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries bevægelseskontrol, Mechatronic Support)

Fra laboratorium til applikation

Innovationen har længe forladt forskningsfasen og testes allerede i indledende pilotprojekter med industrielle partnere. Hovedmålet er at demonstrere, at robotter med det nye drev pålideligt kan følge veje selv i krævende bearbejdningsopgaver. Dette åbner nyt potentiale for små og mellemstore virksomheder - gennem mere kompakte og mere effektive produktionsceller kan processer genovervejes, eller uudnyttet automatiseringspotentiale kan frigøres. Et eksempel er foreningen af additive og subtraktive processer inden for en enkelt robotcelle.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, Automation og Produktionsteknik)

Hvad driver udviklerne

„Virkelige kundeproblemer er den bedste inspiration til nye ideer,“ siger Bitterolf. For Tauchmann er holdånd afgørende. „Hvis du koordinerer godt på banen, scorer du de bedste mål.“ Det, Hansen værdsætter især, er kombinationen af forskning og pleje unge talenter: „At være mentor for unge kolleger gennem flere år og se resultater sammen er utroligt motiverende.“ Og for Hamann opfylder prisen en barndomsdrøm:“ Opfinder er ikke et erhverv, du kan søge om. Det er en egenskab, du kan tjene og bære med stolthed,“ forklarer han.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, Automation og Produktionsteknik)

Ser fremad

Den nye drevarkitektur åbner banebrydende muligheder inden for robotaksestyring. Partnerne arbejder i øjeblikket på at optimere algoritmen og undersøge, hvordan hybridprincippet kan overføres til andre maskinklasser. Målet er en ny generation af industrirobotter, der kombinerer maksimal banenøjagtighed med præcision, alsidighed og bæredygtighed i fræse- og applikationsprocesser - et eksempel på, hvor tæt samarbejde mellem forskning og industri skubber teknologiske grænser. Robot i aktionFraunhofer IFAM's forskningsaktiviteterYderligere information om produktet 'Kør MyRobot /Direct Control' (herunder en kontaktformular) kan findes