Os robôs tornam-se ferramentas de precisão

Os robôs são os polivalentes da manufatura moderna — até encontrarem aço sólido ou caminhos de fresagem complexos. É aí que começa o grande tremor. Porque o que os robôs industriais padrão oferecem em flexibilidade, falta-lhes rigidez. É precisamente aqui que entra um desenvolvimento conjunto da Siemens e do Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) no Stade: uma nova unidade híbrida que literalmente dá aos robôs um novo poder — sem sacrificar a precisão. O desenvolvimento rendeu Stephan Hansen e Tobias Hamann do Fraunhofer IFAM e Sven Tauchmann e David Bitterolf da Siemens o Prémio Inventor do Ano deste ano na categoria “Open Innovation”. David Bitterolf a explicar uma ideia aos seus co-inventores

Trabalhar juntos é uma vitória para a precisão

O conceito baseia-se na combinação de dois tipos de acionamento fundamentalmente diferentes: os drives diretos funcionam com alta precisão e velocidade, mas tornar-se-iam demasiado pesados e demasiado caros se utilizados como o único sistema de acionamento. As unidades indiretas são robustas e poderosas, mas menos sensíveis. Combinando inteligentemente os dois sistemas num único sistema de transmissão, um unidade híbrida é criado que oferece o melhor de ambos. O resultado é um robô que permanece estável e com baixas vibrações mesmo a altas taxas de alimentação — aproximando-se assim da precisão das máquinas-ferramentas clássicas.

Quatro mentes, uma ideia

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

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries Motion Control, Segurança e Tecnologia do Utilizador)

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

Esta invenção permite que um robô trabalhe tanto aditivamente (adicionando material) como subtrativamente (remoção de material) — em outras palavras, temos impressão 3D e fresagem de materiais duros como aço dentro de um sistema. Um componente é criado camada a camada e depois habilmente refinado sem a necessidade de voltar a prender ou trocar de máquina. Em última análise, o robô torna-se uma espécie de canivete suíço para fabricação — dependendo da tarefa, pode imprimir, fresar ou reparar”, explica David Bitterolf. Isto não só poupa tempo, energia e custos mas também espaço na produção. Ao mesmo tempo, os processos tornam-se mais flexíveis e sustentáveis — um passo importante para sistemas de produção eficientes em termos de recursos.

David Bitterolf (Controlo de Movimento Siemens Digital Industries, Mechatronic Support)

Do laboratório à aplicação

A inovação há muito deixou a fase de investigação e já está a ser testada em projectos-piloto iniciais com parceiros industriais. O principal objetivo é demonstrar que os robôs com a nova unidade podem seguir caminhos de forma fiável mesmo em tarefas de maquinação exigentes. Isto abre um novo potencial para as pequenas e médias empresas - através de células de fabrico mais compactas e mais 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 dentro de uma única célula robótica.

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

O que motiva os programadores

“Os problemas reais dos clientes são a melhor inspiração para novas ideias”, diz Bitterolf. Para Tauchmann, o espírito de equipa é crucial. “Se coordenar bem no relvado, marca os melhores golos.” O que Hansen valoriza em particular é a combinação de fazer investigação e nutrir jovens talentos: “Orientar jovens colegas ao longo de vários anos e ver resultados juntos é incrivelmente motivador.” E para Hamann, o prémio realiza um sonho de infância: “Inventor não é uma profissão a que possa candidatar-se. É um atributo que pode ganhar e usar com orgulho”, explica.

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

Olhando para o futuro

A nova arquitetura de acionamento abre possibilidades inovadoras no controlo do eixo do robô. Os parceiros estão atualmente a trabalhar na otimização do algoritmo e na análise de 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 percurso com precisão, versatilidade e sustentabilidade nos processos de fresagem e aplicação — um exemplo de como a cooperação estreita entre a investigação e a indústria está a ultrapassar os limites tecnológicos.

Robô em ação

Atividades de investigação do Fraunhofer IFAM

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