Sven Tauchmann, David Bitterolf, Tobias Hamann, Stephan Hansen | Uitvinders van het Jaar | Open Innovation
Robots zijn de alleskunners van de moderne maakindustrie — totdat ze te maken krijgen met massief staal of complexe freesbanen. Dan begint de grote beving. Want wat industriële robots standaard aan flexibiliteit bieden, hebben een gebrek aan stijfheid. Dit is precies waar een gezamenlijke ontwikkeling van Siemens en het Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) in Stade van pas komt: een nieuwe hybride aandrijving die robots letterlijk nieuwe kracht geeft — zonder aan precisie in te boeten. De ontwikkeling heeft Stephan Hansen en Tobias Hamann van Fraunhofer IFAM en Sven Tauchmann en David Bitterolf van Siemens dit jaar de Inventor of the Year Award opgeleverd in de categorie „Open Innovatie”. David Bitterolf legt een idee uit aan zijn mede-uitvinders
Het concept is gebaseerd op de combinatie van twee fundamenteel verschillende soorten aandrijvingen: directe aandrijvingen werken met hoge precisie en snelheid, maar zouden te zwaar en te duur worden als ze als enige aandrijving zouden worden gebruikt. Indirecte schijven zijn robuust en krachtig, maar minder gevoelig. Door beide systemen op intelligente wijze te combineren in één enkele aandrijflijn, hybride aandrijving is gemaakt dat het beste van beide biedt. Het resultaat is een robot die zelfs bij hoge voedingssnelheden stabiel en trillingsarm blijft — en zo de precisie van klassieke werktuigmachines benadert.
Het was de gezamenlijke expertise van de vier onderzoekers uit de industrie en de wetenschap die deze innovatie mogelijk heeft gemaakt. Hansen en Hamann zorgden voor de wetenschappelijke basis en de besturingslogica, maar Tauchmann en Bitterolf hebben jarenlange industriële en toepassingskennis op het gebied van robotica bijgedragen. Siemens en Fraunhofer hebben al lange tijd een vertrouwend partnerschap, waarbij ze samenwerken aan gezamenlijke projecten, waarvan sommige door de overheid worden gefinancierd. Op deze manier kunnen beide partijen hun middelen bundelen. „We hebben ook een goede chemie op persoonlijk vlak, waardoor we een werkomgeving creëren waarin we nieuwe ideeën snel kunnen uitproberen en implementeren”, legt Tauchmann uit.
Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries Motion Control, veiligheid en gebruikerstechnologie)
Met deze uitvinding kan een robot zowel additief (materiaal toevoegen) als subtractief (materiaal verwijderen) werken — met andere woorden, we kunnen harde materialen zoals staal in 3D printen en frezen binnen één systeem. Een component wordt laag voor laag gemaakt en vervolgens vakkundig opnieuw afgewerkt zonder dat de machines opnieuw hoeven te worden vastgeklemd of vervangen. Uiteindelijk wordt de robot een soort Zwitsers zakmes voor de productie — afhankelijk van de taak kan hij printen, frezen of repareren”, legt David Bitterolf uit. Dit bespaart niet alleen tijd, energie en kosten, maar ook ruimte bij de productie. Tegelijkertijd worden processen flexibeler en duurzamer — een belangrijke stap in de richting van hulpbronnenefficiënte productiesystemen.
David Bitterolf (Siemens Digital Industries Motion Control, Mechatronic Support)
De innovatie heeft de onderzoeksfase allang achter zich gelaten en wordt al getest in eerste proefprojecten met industriële partners. Het belangrijkste doel is om aan te tonen dat robots met de nieuwe aandrijving zelfs bij veeleisende bewerkingstaken betrouwbaar paden kunnen volgen. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor kleine en middelgrote ondernemingen: door compactere, efficiëntere productiecellen kunnen processen worden heroverwogen of kunnen onbenut automatiseringspotentieel worden benut. Een voorbeeld is de unificatie van additieve en subtractieve processen binnen een enkele robotcel.
Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, automatiserings- en productietechniek)
„Problemen van klanten uit het echte leven zijn de beste inspiratie voor nieuwe ideeën”, zegt Bitterolf. Voor Tauchmann is teamgeest cruciaal. „Als u goed coördineert op het veld, scoort u de beste doelpunten.” Hansen waardeert vooral de combinatie van onderzoek doen en jong talent stimuleren: „Jonge collega's gedurende meerdere jaren begeleiden en samen resultaten boeken is ongelooflijk motiverend.” En voor Hamann vervult de prijs een kinderdroom: „Uitvinder is geen beroep waarvoor u zich kunt aanmelden. Dat is een eigenschap die u met trots kunt verdienen en dragen”, legt hij uit.
Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, automatiserings- en productietechniek)
De nieuwe aandrijfarchitectuur biedt baanbrekende mogelijkheden op het gebied van de asbesturing van robots. De partners zijn momenteel bezig het algoritme te optimaliseren en te onderzoeken hoe het hybride principe kan worden overgedragen naar andere machineklassen. Het doel is een nieuwe generatie industriële robots die maximale baannauwkeurigheid combineren met precisie, veelzijdigheid en duurzaamheid in frees- en toepassingsprocessen — een voorbeeld van hoe nauwe samenwerking tussen onderzoek en industrie technologische grenzen verlegt.
Robot in actie
De onderzoeksactiviteiten van Fraunhofer IFAM
Meer informatie over het product 'Run MyRobot/Direct Control' (inclusief een contactformulier) vindt u
Sven Tauchmann, David Bitterolf, Tobias Hamann, Stephan Hansen | Uitvinders van het Jaar | Open Innovation