Robôs se tornam ferramentas de precisão

Os robôs são versáteis na manufatura moderna — até encontrarem aço sólido ou caminhos de fresamento complexos. É aí que o grande tremor começa. Porque o que os robôs industriais padrão oferecem em flexibilidade, eles carecem de rigidez. É exatamente aí que entra um desenvolvimento conjunto da Siemens e do Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados (IFAM) em Stade: um novo propulsor híbrido que literalmente dá aos robôs uma nova potência — sem sacrificar a precisão. O desenvolvimento rendeu a Stephan Hansen e Tobias Hamann, do Fraunhofer IFAM, e a Sven Tauchmann e David Bitterolf, da Siemens, o Prêmio de Inventor do Ano deste ano na categoria “Inovação Aberta”. David Bitterolf explicando uma ideia a seus co-inventores

Trabalhar em conjunto é uma vitória para a precisão

O conceito é baseado na combinação de dois tipos de acionamento fundamentalmente diferentes: os acionamentos diretos funcionam com alta precisão e velocidade, mas se tornariam muito pesados e caros se usados como o único sistema de acionamento. Os drives indiretos são robustos e poderosos, mas menos sensíveis. Ao combinar de forma inteligente os dois sistemas em um único sistema de transmissão, um acionamento híbrido é criado para oferecer o melhor de ambos. O resultado é um robô que permanece estável e com baixas vibrações, mesmo com altas taxas de avanço, aproximando-se assim da precisão das máquinas-ferramentas clássicas.

Quatro mentes, uma ideia

Foi a experiência conjunta dos quatro pesquisadores da indústria e da ciência que tornou essa inovação possível. Enquanto Hansen e Hamann forneceram os fundamentos científicos e a lógica de controle, Tauchmann e Bitterolf contribuíram com anos de conhecimento industrial e de aplicação em robótica. A Siemens e a Fraunhofer há muito tempo desfrutam de uma parceria de confiança, colaborando em projetos conjuntos, alguns dos quais são financiados publicamente. Isso permite que ambos os lados juntem seus recursos. “Também temos uma boa química em nível pessoal, criando um ambiente de trabalho no qual podemos experimentar e implementar novas ideias rapidamente”, explica Tauchmann.

Sven Tauchmann (Controle de Movimento, Segurança e Tecnologia de Usuário da Siemens Digital Industries)

Onde o aditivo encontra o subtrativo — dois processos, um robô

Essa invenção permite que um robô trabalhe tanto aditivamente (adicionando material) quanto subtrativamente (removendo material) — em outras palavras, temos impressão 3D e fresamento de materiais duros como aço em um único sistema. Um componente é criado camada por camada e, em seguida, refinado com habilidade, sem a necessidade de reapertar ou trocar as máquinas. Em última análise, o robô se torna uma espécie de canivete suíço para fabricação — dependendo da tarefa, ele pode imprimir, fresar ou reparar”, explica David Bitterolf. Isso não só economiza tempo, energia e custos, mas também espaço na fabricação. Ao mesmo tempo, os processos se tornam mais flexíveis e sustentáveis — um passo importante em direção a sistemas de produção eficientes em termos de recursos.

David Bitterolf (Controle de Movimento da Siemens Digital Industries, Suporte Mechatronic)

Do laboratório à aplicação

A inovação há muito deixou a fase de pesquisa e já está sendo testada em projetos piloto iniciais com parceiros industriais. O objetivo principal é demonstrar que os robôs com o novo inversor podem seguir caminhos de forma confiável, mesmo em tarefas de usinagem exigentes. Isso abre um novo potencial para pequenas e médias empresas: por meio de células de fabricação mais compactas e eficientes, os processos podem ser repensados ou o potencial de automação inexplorado pode ser desbloqueado. Um exemplo é a unificação de processos aditivos e subtrativos em uma única célula robótica.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, Engenharia de Automação e Produção)

O que impulsiona os desenvolvedores

“Os problemas reais dos clientes são a melhor inspiração para novas ideias”, diz Bitterolf. Para Tauchmann, o espírito de equipe é crucial. “Se você se coordenar bem em campo, marcará os melhores gols.” O que Hansen valoriza, em particular, é a combinação de fazer pesquisas e estimular jovens talentos: “Orientar jovens colegas por vários anos e ver resultados juntos é incrivelmente motivador”. E para Hamann, o prêmio realiza um sonho de infância: “Inventor não é uma profissão para a qual você possa se candidatar. É um atributo que você pode ganhar e usar com orgulho”, explica ele.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, Engenharia de Automação e Produção)

Olhando para o futuro

A nova arquitetura de acionamento abre possibilidades inovadoras no controle do eixo do robô. Atualmente, os parceiros estão trabalhando na otimização do algoritmo e examinando como o princípio híbrido pode ser transferido para outras classes de máquinas. O objetivo é uma nova geração de robôs industriais que combinem a máxima precisão do caminho com precisão, versatilidade e sustentabilidade nos processos de fresamento e aplicação — um exemplo de como a estreita cooperação entre a pesquisa e a indústria está ultrapassando os limites tecnológicos.

Robô em ação

Atividades de pesquisa do Fraunhofer IFAM

Mais informações sobre o produto 'Run MyRobot/Direct Control' (incluindo um formulário de contato) podem ser encontradas