Robots omzetten in precisiegereedschap

Samenwerken is een overwinning voor precisie

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.

Zo kunnen beide partijen hun krachten 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.

Eén robot, twee processen

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.

Van lab tot toepassing

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 onbenutte automatiseringspotentieel worden ontsloten. Een voorbeeld is de unificatie van additieve en subtractieve processen binnen een enkele robotcel.

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.

Bekijk het in actie

De SINUMERIK Machine Tool Robot (MTR) is de meest nauwkeurige bewerkingsrobot ter wereld. MTR combineert een revolutionair aandrijfconcept met geavanceerde SINUMERIK-bewegingsbesturing, waardoor u zowel werktuigmachines als robots kunt bedienen via één enkele interface.