Robotid saavad täppistööriistadeks

Robotid on kaasaegse tootmise kõikehõlmavad — seni, kuni nad puutuvad kokku tahke terasega või keerukate freesimisradadega. Siis algab suur värisemine. Sest seda, mida standardsed tööstusrobotid pakuvad paindlikkuse poolest, puudub neil jäikus. Just siin toimub Siemensi ja Stade Fraunhoferi tootmistehnoloogia ja täiustatud materjalide instituudi (IFAM) ühine arendus: uudne hübriidajam, mis sõna otseses mõttes annab robotitele uue võimsuse — ilma täpsust ohverdamata. Arendus on pälvinud Stephan Hansen ja Tobias Hamann Fraunhofer IFAMist ning Sven Tauchmann ja David Bitterolf Siemensist tänavuse aasta leiutaja auhinna kategoorias „Avatud innovatsioon”. David Bitterolf selgitab oma kaasleiutajatele ideed

Koostöö on täpsuse võit

Kontseptsioon põhineb kahe põhimõtteliselt erineva ajami tüübi ühendamisel: otseajamid töötavad suure täpsusega ja kiirusega, kuid muutuksid ainsa ajamisüsteemina kasutamisel liiga raskeks ja liiga kalliks. Kaudsed draivid on vastupidavad ja võimsad, kuid vähem tundlikud. Mõlemad süsteemid arukalt ühendades ühes veoülekannas, hübriidajam on loodud, mis pakub mõlemast parimat. Tulemuseks on robot, mis püsib stabiilne ja madala vibratsiooniga ka suure etteandmiskiiruse korral — lähenedes seega klassikaliste tööpinkide täpsusele.

Neli meelt, üks idee

Selle uuenduse tegid võimalikuks nelja tööstuse ja teaduse teadlase ühised teadmised. Kui Hansen ja Hamann andsid teaduslikke aluseid ja juhtimisloogikat, siis Tauchmann ja Bitterolf andsid aastatepikkuseid tööstus- ja rakendusalaseid teadmisi robootika alal. Siemens ja Fraunhofer on pikka aega nautinud usalduslikku partnerlust, tehes koostööd ühisprojektides, millest mõned on riiklikult rahastatud. See võimaldab mõlemal poolel oma ressursse koondada. „Meil on hea keemia ka isiklikul tasandil, luues töökeskkonna, kus saame uusi ideid kiiresti proovida ja ellu viia,” selgitab Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries liikumisjuhtimine, ohutus ja kasutajatehnoloogia)

Kui lisand kohtub lahutavaga — kaks protsessi, üks robot

See leiutis võimaldab robotil töötada nii aditiivselt (materjali lisamine) kui ka subtraktiivselt (materjali eemaldamine) - teisisõnu, meil on ühes süsteemis 3D-printimine ja kõvade materjalide nagu teras freesimine. Komponent luuakse kihti kaupa ja seejärel viimistletakse asjatundlikult, ilma et oleks vaja masinaid uuesti klammerdada või vahetada. Lõppkokkuvõttes saab robotist omamoodi Šveitsi armee nuga tootmiseks - sõltuvalt ülesandest saab see printida, freesida või parandada, „selgitab David Bitterolf. See säästab mitte ainult aega, energiat ja kulusid, vaid ka ruumi tootmises. Samal ajal muutuvad protsessid paindlikumaks ja jätkusuutlikumaks — oluline samm ressursitõhusate tootmissüsteemide suunas.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries liikumisjuhtimine, Mechatronic Support)

Laborist rakenduseni

Uuendus on teadusuuringute etapist juba ammu lahkunud ja seda katsetatakse juba esialgsetes pilootprojektides koos tööstuspartneritega. Peamine eesmärk on näidata, et uue ajamiga robotid suudavad usaldusväärselt jälgida radu ka nõudlike töötlemisülesannete täitmisel. See avab väikestele ja keskmise suurusega ettevõtetele uue potentsiaali - kompaktsemate ja tõhusamate tootmiselementide abil saab protsesse ümber mõelda või kasutada ära kasutamata automatiseerimispotentsiaali. Üks näide on aditiivsete ja subtraktiivsete protsesside ühendamine ühes robotirakus.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Staade, automaatika ja tootmistehnika)

Mis ajendab arendajaid

„Tegelikud kliendiprobleemid on parim inspiratsioon uute ideede jaoks,” ütleb Bitterolf. Tauchmanni jaoks on meeskonnavaim ülioluline. „Kui kooskõlastad väljakul hästi, lööd parimad väravad.” Hansen väärtustab eriti teadusuuringute tegemise ja noorte talentide kasvatamise kombinatsiooni: „Noorte kolleegide juhendamine mitme aasta jooksul ja tulemuste koos nägemine on uskumatult motiveeriv.” Ja Hamanni jaoks täidab auhind lapsepõlve unistuse: „Leiutaja ei ole elukutse, millele saate kandideerida. See on atribuut, mida saate uhkusega teenida ja kanda,” selgitab ta.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Staade, automaatika ja tootmistehnika)

Tulevikku vaadates

Uus ajami arhitektuur avab murrangulised võimalused robotitelje juhtimisel. Partnerid töötavad praegu algoritmi optimeerimise kallal ja uurivad, kuidas hübriidpõhimõtet saab teistesse masinaklassidesse üle kanda. Eesmärk on uue põlvkonna tööstusrobotid, mis ühendavad maksimaalse tee täpsuse, mitmekülgsuse ja jätkusuutlikkuse freesimise ja rakendusprotsesside puhul — näide sellest, kuidas tihe koostöö teadusuuringute ja tööstuse vahel ületab tehnoloogilisi piire. Robot tegevusesFraunhofer IFAMi uurimisvaldkonnadLisateavet toote kohta 'Run MyRobot /Direct Control' (sh kontaktivorm) leiate