Roboty stają się narzędziami precyzyjnymi

Roboty są wszechstronnymi elementami nowoczesnej produkcji — dopóki nie napotkają solidnej stali lub skomplikowanych ścieżek frezowania. Wtedy zaczyna się wielkie drżenie. Ponieważ to, co standardowe roboty przemysłowe oferują pod względem elastyczności, brakuje im sztywności. Właśnie tutaj pojawia się wspólny projekt Siemensa i Fraunhofera Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) w Stade: nowatorski napęd hybrydowy, który dosłownie nadaje robotom nową moc — bez poświęcania precyzji. Opracowanie zdobyło Stephan Hansen i Tobias Hamann z Fraunhofer IFAM oraz Sven Tauchmann i David Bitterolf z Siemens tegoroczną nagrodę Inventor of the Year w kategorii „Otwarta innowacja”. David Bitterolf wyjaśnia pomysł swoim współwynalazcom

Wspólna praca to zwycięstwo dla precyzji

Koncepcja opiera się na połączeniu dwóch zasadniczo różnych typów napędu: napędy bezpośrednie działają z dużą precyzją i prędkością, ale staną się zbyt ciężkie i zbyt drogie, gdyby były używane jako jedyny układ napędowy. Napędy pośrednie są solidne i mocne, ale mniej czułe. Dzięki inteligentnemu połączeniu obu systemów w jednym układzie napędowym, napęd hybrydowy jest stworzony, który oferuje to, co najlepsze z obu. Rezultatem jest robot, który pozostaje stabilny i ma niskie wibracje nawet przy wysokich prędkościach posuwu — zbliżając się tym samym do precyzji klasycznych obrabiarek.

Cztery umysły, jeden pomysł

To wspólna wiedza czterech naukowców z przemysłu i nauki umożliwiła tę innowację. Podczas gdy Hansen i Hamann dostarczyli naukowe podstawy i logikę sterowania, Tauchmann i Bitterolf wnieśli wieloletnią wiedzę przemysłową i aplikacyjną w robotyce. Siemens i Fraunhofer od dawna cieszą się zaufaniem partnerstwa, współpracując przy wspólnych projektach, z których niektóre są finansowane ze środków publicznych. Pozwala to obu stronom zebrać swoje zasoby. „Mamy również dobrą chemię na poziomie osobistym, tworząc środowisko pracy, w którym możemy szybko wypróbować i wdrażać nowe pomysły” - wyjaśnia Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries Kontrola ruchu, bezpieczeństwo i technologia użytkownika)

Tam, gdzie dodatek spotyka się z subtrakcyjnym — dwa procesy, jeden robot

Ten wynalazek umożliwia robotowi pracę zarówno addytywnie (dodawanie materiału), jak i subtraktywną (usuwanie materiału) — innymi słowy, mamy druk 3D i frezowanie twardych materiałów, takich jak stal, w jednym systemie. Komponent jest tworzony warstwa po warstwie, a następnie fachowo odnawiany bez konieczności ponownego zaciskania lub zmiany maszyn. Ostatecznie robot staje się rodzajem szwajcarskiego noża armii do produkcji — w zależności od zadania może drukować, frezować lub naprawiać” - wyjaśnia David Bitterolf. Oszczędza to nie tylko czas, energię i koszty, ale także miejsce w produkcji. Jednocześnie procesy stają się bardziej elastyczne i zrównoważone, co stanowi ważny krok w kierunku energooszczędnych systemów produkcyjnych.

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

Od laboratorium do aplikacji

Innowacja już dawno opuściła etap badań i jest już testowana we wstępnych projektach pilotażowych z partnerami przemysłowymi. Głównym celem jest wykazanie, że roboty z nowym napędem mogą niezawodnie podążać ścieżkami nawet w wymagających zadaniach związanych z obróbką skrawaniem. Otwiera to nowy potencjał dla małych i średnich przedsiębiorstw - dzięki bardziej kompaktowym, bardziej wydajnym ogniwom produkcyjnym można przemyśleć procesy lub odblokować niewykorzystany potencjał automatyzacji. Jednym z przykładów jest ujednolicenie procesów addytywnych i subtrakcyjnych w jednej komórce robotycznej.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, automatyka i inżynieria produkcji)

Co napędza programistów

„Prawdziwe problemy klientów są najlepszą inspiracją dla nowych pomysłów” — mówi Bitterolf. Dla Tauchmanna duch zespołu ma kluczowe znaczenie. „Jeśli dobrze koordynujesz się na boisku, strzelasz najlepsze gole”. Hansen ceni sobie w szczególności połączenie prowadzenia badań i pielęgnowania młodych talentów: „Mentorowanie młodych kolegów przez kilka lat i wspólne oglądanie wyników jest niezwykle motywujące”. A dla Hamanna nagroda spełnia marzenie z dzieciństwa: „Wynalazca nie jest zawodem, o który można się ubiegać. To atrybut, na który możesz zarobić i nosić z dumą” - wyjaśnia.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, Automatyka i Inżynieria Produkcji)

Patrząc w przyszłość

Nowa architektura napędu otwiera przełomowe możliwości w zakresie sterowania osiami robota. Partnerzy pracują obecnie nad optymalizacją algorytmu i badaniem, w jaki sposób zasada hybrydowa może zostać przeniesiona do innych klas maszyn. Celem jest nowa generacja robotów przemysłowych, które łączą maksymalną dokładność ścieżki z precyzją, wszechstronnością i zrównoważonym rozwojem w procesach frezowania i aplikacji — przykład tego, jak ścisła współpraca między badaniami i przemysłem przesuwa granice technologiczne. Robot w akcjiDziałania badawcze Fraunhofer IFAMWięcej informacji na temat produktu 'Run MyRobot /Direct Control' (wraz z formularzem kontaktowym) można znaleźć