Les robots deviennent des outils de précision

Les robots sont les outils de fabrication modernes, jusqu'à ce qu'ils rencontrent de l'acier massif ou des chemins de fraisage complexes. C'est à ce moment que le grand tremblement commence. Parce que ce que les robots industriels standard offrent en termes de flexibilité, ils manquent de rigidité. C'est précisément là qu'intervient le développement conjoint de Siemens et du Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) à Stade : un nouvel entraînement hybride qui donne littéralement aux robots une nouvelle puissance, sans sacrifier la précision. Ce développement a valu à Stephan Hansen et Tobias Hamann de Fraunhofer IFAM et à Sven Tauchmann et David Bitterolf de Siemens le prix Inventor of the Year de cette année dans la catégorie « Open Innovation ». David Bitterolf expliquant une idée à ses co-inventeurs

Travailler ensemble est une victoire pour la précision

Le concept repose sur la combinaison de deux types d'entraînement fondamentalement différents : les entraînements directs fonctionnent avec une précision et une vitesse élevées, mais deviendraient trop lourds et trop coûteux s'ils étaient utilisés comme système d'entraînement unique. Les lecteurs indirects sont robustes et puissants, mais moins sensibles. En combinant intelligemment les deux systèmes dans un seul groupe motopropulseur, propulsion hybride est créé pour offrir le meilleur des deux. Le résultat est un robot qui reste stable et faible en vibrations même à des vitesses d'alimentation élevées, approchant ainsi la précision des machines-outils classiques.

Quatre esprits, une idée

C'est l'expertise conjointe des quatre chercheurs de l'industrie et de la science qui a rendu cette innovation possible. Alors que Hansen et Hamann ont fourni les bases scientifiques et la logique de contrôle, Tauchmann et Bitterolf ont apporté des années de connaissances industrielles et applicatives en robotique. Siemens et Fraunhofer entretiennent depuis longtemps un partenariat de confiance, collaborant à des projets communs, dont certains sont financés par des fonds publics. Cela permet aux deux parties de mettre en commun leurs ressources. « Nous avons également une bonne chimie sur le plan personnel, ce qui crée un environnement de travail dans lequel nous pouvons essayer et mettre en œuvre de nouvelles idées rapidement », explique Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries, contrôle de mouvement, sécurité et technologie utilisateur)

Lorsque l'additif rencontre la soustraction — deux processus, un robot

Cette invention permet à un robot de travailler à la fois de manière additive (ajout de matière) et soustractive (enlèvement de matière) — en d'autres termes, nous avons l'impression 3D et le fraisage de matériaux durs comme l'acier dans un seul système. Un composant est créé couche par couche, puis remis à neuf de manière experte sans qu'il soit nécessaire de reserrer ou de changer de machine. En fin de compte, le robot devient une sorte de couteau de l'armée suisse pour la fabrication — selon la tâche, il peut imprimer, moudre ou réparer », explique David Bitterolf. Cela permet non seulement d'économiser du temps, de l'énergie et des coûts, mais aussi de l'espace dans la fabrication. Parallèlement, les processus deviennent plus souples et durables — une étape importante vers des systèmes de production économes en ressources.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries Motion Control, Mechatronic Support)

Du laboratoire à l'application

L'innovation a depuis longtemps quitté l'étape de la recherche et est déjà mise à l'essai dans le cadre de projets pilotes initiaux avec des partenaires industriels. L'objectif principal est de démontrer que les robots dotés du nouvel entraînement peuvent suivre de manière fiable des trajectoires, même dans le cadre de tâches d'usinage exigeantes. Cela ouvre un nouveau potentiel pour les petites et moyennes entreprises - grâce à des cellules de fabrication plus compactes et plus efficaces, les processus peuvent être repensés ou le potentiel d'automatisation inexploité peut être débloqué. Un exemple est l'unification des processus additifs et soustractifs au sein d'une seule cellule robotisée.

Stephan Hansen (Stade Fraunhofer IFA, Automatisation et ingénierie de production)

Ce qui motive les développeurs

« Les problèmes réels des clients sont la meilleure source d'inspiration pour de nouvelles idées », affirme Bitterolf. Pour Tauchmann, l'esprit d'équipe est crucial. Si vous coordonnez bien sur le terrain, vous marquez les meilleurs buts. Ce que Hansen apprécie particulièrement, c'est la combinaison de la recherche et de la formation de jeunes talents : « Le mentorat de jeunes collègues pendant plusieurs années et l'obtention de résultats ensemble est incroyablement motivant. » Et pour Hamann, le prix réalise un rêve d'enfant : « L'inventeur n'est pas une profession pour laquelle vous pouvez postuler. C'est un attribut que vous pouvez gagner et porter avec fierté », explique-t-il.

Tobias Hamann (Stade Fraunhofer IFA, Automatisation et ingénierie de production)

Regardes vers l'avenir

La nouvelle architecture d'entraînement ouvre des possibilités révolutionnaires en matière de contrôle d'axe robotisé. Les partenaires travaillent actuellement à l'optimisation de l'algorithme et examinent comment le principe hybride peut être transféré à d'autres classes de machines. L'objectif est une nouvelle génération de robots industriels qui combinent précision maximale de trajectoire avec précision, polyvalence et durabilité dans les processus de fraisage et d'application — un exemple de la façon dont la collaboration étroite entre la recherche et l'industrie repousse les limites technologiques. Robot en actionActivités de recherche de Fraunhofer ICAMVous trouverez de plus amples informations sur le produit « Run MyRobot /Direct Control » (y compris un formulaire de contact)