Roboter werden zu Präzisionswerkzeugen

Wenn zwei sich ergänzen, gewinnt die Präzision

Das Konzept basiert auf der Kombination zweier grundsätzlich unterschiedlicher Antriebsarten: Direktantriebe arbeiten hochpräzise und schnell, würden aber zu schwer und zu teuer werden, wenn sie als einziges Antriebssystem eingesetzt werden. Getriebeantriebe sind robust und leistungsstark, aber weniger feinfühlig. Durch die intelligente Kombination beider Systeme in einem Antriebsstrang entsteht ein Hybridantrieb, der die Stärken beider vereint.

Das Ergebnis ist ein Roboter, der selbst bei hohen Vorschüben vibrationsarm und stabil bleibt – und damit die Präzision klassischer Werkzeugmaschinen erreicht.

Vier Köpfe, eine Idee

Erst die gemeinsame Expertise der vier Forscher aus Industrie und Wissenschaft ermöglichte diese Innovation. Während Hansen und Hamann die wissenschaftlichen Grundlagen und die Regelungslogik beisteuerten, brachten Tauchmann und Bitterolf langjähriges Industrie- und Anwendungswissen in der Robotik ein. Siemens und Fraunhofer IFAM arbeiten bereits seit vielen Jahren vertrauensvoll in gemeinsamen, teils öffentlich geförderten Projekten zusammen. Das hat den Vorteil, dass beide Seiten Wissen, Zeit und Infrastruktur bündeln können. „Weil es auch menschlich gut passt, entsteht ein Arbeitsklima, in dem neue Ideen schnell ausprobiert und umgesetzt werden können“, führt Tauchmann aus.

Additiv trifft subtraktiv – zwei Verfahren, ein Roboter

„Mit dieser Erfindung kann ein Roboter nun sowohl additiv (Material aufbauend) als auch subtraktiv (Material abtragend) arbeiten – also 3D-Drucken und Fräsen in einem System. Ein Bauteil entsteht Schicht für Schicht und wird anschließend, ohne Umspannen oder Maschinenwechsel, präzise nachbearbeitet. Am Ende wird der Roboter zu einer Art Schweizer Taschenmesser der Fertigung – je nach Aufgabe kann er drucken, fräsen oder reparieren“, erklärt David Bitterolf.

Das spart nicht nur Zeit, Energie und Kosten, sondern auch Platz in der Fertigungshalle. Gleichzeitig werden Prozesse flexibler und nachhaltiger – ein wichtiger Schritt hin zu ressourcenschonenden Produktionssystemen.

Vom Labor in die Anwendung

Die Innovation hat die Forschungsebene längst verlassen und wird bereits in ersten Pilotprojekten mit Industriepartnern erprobt. Dabei geht es vor allem darum zu zeigen, dass Roboter mit dem neuen Antrieb auch bei anspruchsvollen Bearbeitungsaufgaben zuverlässige Bahnen fahren. Dadurch eröffnet sich für kleine und mittelständische Unternehmen neues Potenzial – durch kompaktere, effizientere Fertigungszellen, die additive und subtraktive Verfahren vereinen.

Die neue Antriebsarchitektur eröffnet wegweisende Möglichkeiten in der Roboterachssteuerung. Aktuell arbeiten die Partner an der Optimierung des Algorithmus und prüfen, wie sich das Hybridprinzip auf andere Maschinenklassen übertragen lässt. Ziel ist eine neue Generation von Industrierobotern, die bei Fräs- und Auftragsprozessen höchste Bahngenauigkeit mit Präzision, Vielseitigkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit vereint – ein Beispiel dafür, wie enge Kooperation zwischen Forschung und Industrie technologische Grenzen verschiebt.

Roboter in Action

Der SINUMERIK Machine Tool Robot (MTR) ist der präziseste Bearbeitungsroboter der Welt. Der MTR verbindet ein revolutionäres Antriebskonzept mit fortschrittlicher SINUMERIK-Bewegungssteuerung und ermöglicht es, Werkzeugmaschinen und Roboter über eine einzige Schnittstelle zu bedienen.

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