Roboter blir presisjonsverktøy

Roboter er allrounderne i moderne produksjon — helt til de møter solid stål eller komplekse fresebaner. Det er da den store skjelven begynner. Fordi hva standard industriroboter tilbyr i fleksibilitet, mangler de stivhet. Det er nettopp her en felles utvikling av Siemens og Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) i Stade kommer inn: en ny hybriddrift som bokstavelig talt gir roboter ny kraft — uten å ofre presisjon. Utviklingen har gitt Stephan Hansen og Tobias Hamann fra Fraunhofer IFAM og Sven Tauchmann og David Bitterolf fra Siemens årets Inventor of the Year Award i kategorien «Åpen innovasjon». David Bitterolf forklarer en idé til sine medoppfinnere

Å jobbe sammen er en seier for presisjon

Konseptet er basert på å kombinere to fundamentalt forskjellige typer kjøring: Direkte drev fungerer med høy presisjon og hastighet, men vil bli for tunge og for dyre hvis de brukes som eneste drivsystem. Indirekte stasjoner er robuste og kraftige, men mindre følsomme. Ved intelligent å kombinere begge systemene i ett enkelt drivverk, hybriddrift er opprettet som tilbyr det beste av begge deler. Resultatet er en robot som holder seg stabil og har lave vibrasjoner selv ved høye matehastigheter — og nærmer seg dermed presisjonen til klassiske verktøymaskiner.

Fire sinn, en idé

Det var den felles kompetansen til de fire forskerne fra industri og vitenskap som gjorde denne innovasjonen mulig. Mens Hansen og Hamann sørget for det vitenskapelige grunnlaget og kontrolllogikken, bidro Tauchmann og Bitterolf med mange års industriell og applikasjonskunnskap innen robotikk. Siemens og Fraunhofer har lenge hatt et tillitsfullt partnerskap, og samarbeider om felles prosjekter, hvorav noen er offentlig finansiert. Dette gjør det mulig for begge parter å samle sine ressurser. «Vi har også god kjemi på et personlig nivå, og skaper et arbeidsmiljø der vi raskt kan prøve ut og implementere nye ideer,» forklarer Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries bevegelseskontroll, sikkerhet og brukerteknologi)

Der additiv møter subtraktiv — to prosesser, én robot

Denne oppfinnelsen gjør det mulig for en robot å arbeide både additivt (legge til materiale) og subtraktivt (fjerne materiale) — med andre ord har vi 3D-utskrift og fresing av harde materialer som stål i ett system. En komponent opprettes lag for lag og etterbehandles deretter fagmessig uten behov for å klemme eller bytte maskiner på nytt. Til syvende og sist blir roboten en slags sveitsisk hærkniv for produksjon - avhengig av oppgaven kan den skrive ut, frese eller reparere,» forklarer David Bitterolf. Dette sparer ikke bare tid, energi og kostnader, men også plass i produksjonen. Samtidig blir prosessene mer fleksible og bærekraftige — et viktig skritt mot ressurseffektive produksjonssystemer.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries bevegelseskontroll, Mechatronic Support)

Fra laboratorium til applikasjon

Innovasjonen har lenge forlatt forskningsfasen og testes allerede i innledende pilotprosjekter med industrielle partnere. Hovedmålet er å demonstrere at roboter med det nye drevet pålitelig kan følge baner selv i krevende maskineringsoppgaver. Dette åpner for nytt potensial for små og mellomstore bedrifter - gjennom mer kompakte og mer effektive produksjonsceller kan prosesser tenkes på nytt, eller uutnyttet automatiseringspotensial kan låses opp. Et eksempel er foreningen av additive og subtraktive prosesser i en enkelt robotcelle.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, Automatisering og produksjonsteknikk)

Hva driver utviklerne

«Virkelige kundeproblemer er den beste inspirasjonen for nye ideer,» sier Bitterolf. For Tauchmann er lagånd avgjørende. «Hvis du koordinerer godt på banen, scorer du de beste målene.» Det Hansen verdsetter spesielt er kombinasjonen av å drive forskning og pleie unge talenter: «Å veilede unge kolleger over flere år og se resultater sammen er utrolig motiverende.» Og for Hamann oppfyller prisen en barndomsdrøm: «Oppfinner er ikke et yrke du kan søke om. Det er et attributt du kan tjene og ha på deg med stolthet,» forklarer han.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, Automatisering og produksjonsteknikk)

Ser fremover

Den nye drivarkitekturen åpner for banebrytende muligheter innen robotaksestyring. Partnerne jobber for tiden med å optimalisere algoritmen og undersøke hvordan hybridprinsippet kan overføres til andre maskinklasser. Målet er en ny generasjon industriroboter som kombinerer maksimal banenøyaktighet med presisjon, allsidighet og bærekraft i fresing og applikasjonsprosesser — et eksempel på hvor tett samarbeid mellom forskning og industri skyver teknologiske grenser.

Robot i aksjon

Fraunhofer IFAMs forskningsaktiviteter

Ytterligere informasjon om produktet 'Kjør MyRobot /Direct Control' (inkludert et kontaktskjema) finner du