Die Digitalisierung der Fabrik ist in vollem Gange: Forschungseinrichtungen zeigen auf der Automatica die jüngsten Trends in Sachen Automatisierung, Digitaler Zwilling und Robotik. (Bild: stock.adobe.com /Sergey Nivens)
Roboterarm mit Direkt-Diodenlasersystem für den 3D-Druck
Am Berlin-Brandenburger Gemeinschaftsstand A2.421 der Laser World of Photonics zeigt das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) gemeinsam mit den Berliner Partnerunternehmen Photon Laser Manufacturing und SKDK erstmalig einen beweglichen Roboterarm mit integrierter Laserstrahlquelle für die Additive Fertigung im Leichtbau.
Das Direkt-Diodenlasersystem der Kilowatt-Klasse zeichnet sich durch eine ungewöhnliche Wellenlänge von 780 nm aus, die die Effizienz bei der Technik der Auftragsbearbeitung deutlich verbessert. Aufgrund der erhöhten Absorption gilt dies insbesondere für die Fertigung von aluminiumbasierten Strukturen. Damit sollen unter anderem maßgeschneiderte Seitenwände von Hochgeschwindigkeitszügen mit deutlich reduziertem Gewicht hergestellt werden. Dank der kompakten Größe des Lasersystems lassen sich auch auf engstem Raum komplexe Bauteile fertigen. Da es ohne optische Fasern funktioniert, ist es zudem weniger fehleranfällig.
Basis dieses und weiterer Lasersysteme für Hochleistungsanwendungen sind die Diodenlaser-Stacks des FBH. Sie bestehen aus innovativen vertikal gestapelten Diodenlasern, deren Gesamtleistung sich bis in den Kilowatt-Bereich skalieren lässt.
Fraunhofer: Potentialanalyse auch für Schweißprozesse
„Kann ich dieses Bauteil auch mit einem Roboter schweißen?“ Mit dieser Frage beschäftigen sich immer mehr Unternehmen, insbesondere aus dem Mittelstand. Denn während das Roboterschweißen für Großserien oder Produktionen mit hohen Stückzahlen ein und desselben Bauteils längst verbreitet ist, steckt es bei Kleinserien noch in den Kinderschuhen. Dabei ist der Bedarf nach mehr Automatisierung extrem hoch, zum Beispiel aufgrund des Mangels an erfahrenen Fachkräften, aber auch wegen des Drucks, in einem Hochlohnland wie Deutschland wirtschaftlich zu produzieren. Hinzu kommt, dass mit dem großen Marktsegment der sogenannten Cobots, also kleinen, kompakten Roboterarmen, neue Anwendungen auch für das Schweißen leichter realisierbar werden.
Aus diesem Grund hat das Fraunhofer-Institut IPA jetzt seine Automatisierungs-Potenzialanalyse (APA) für den Bereich des Robotik-Schweißens erweitert. Ab sofort können Unternehmen, die noch viele Schweißprozesse manuell durchführen, diese hinsichtlich ihrer Automatisierbarkeit systematisch analysieren lassen – und das sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus technischer Sicht. Die Schweiß-APA kann in kleinen Projektformaten als Beratungsleistung direkt vor Ort im Unternehmen durchgeführt werden.
Die APA-Expert:innen sind auf der Automatica zu finden am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft in Halle 4, Stand 321
30 Demos zu Robotik und KI auf der Automatica
Die Forschung zum Thema Robotik und KI ist ein Schwerpunktthema auf der Automatica: Mehr als 30 Demonstrationen von Forschungsarbeiten finden sich in Halle B4 im Bereich AI-Society. Hier findet sich ein Überblick der Showcases. Die Kombination der beiden Felder Robotik und KI ist nicht willkürlich: Eine Schlüsselqualifikation von Robotern ist, dass sie intelligent werden – also autonom entscheiden können. „Der Roboter erfordert einen physischen Körper und künstliche Intelligenz“, sagt Prof. Albu-Schaeffer, Robotik-Experte am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und an der TU München (TUM). Er spricht von verkörperter Intelligenz, engl. embodied intelligence.
Im Leuchtturmprojekt KI.Fabrik an der TU München entstehen zum Beipiel lernfähige und flexible Roboter, die mit Künstlicher Intelligenz Menschen bei der Arbeit unterstützen.
Zu den auf der Automatica gezeigten Exponaten zählen zum Beispiel:
- Digital Twin-mediated Teleoperation: Wie Montage aus der Ferne verbessert werden kann
- Hydrabyte Robosphere meets Olive Robotics: Wie mehrere Montageschritte auf kleinstem Raum simultan ausgeführt werden können
- Geriatronik – interacting with spill-free Robots: Wie Roboter es schaffen, Flüssigkeiten zu transportieren, ohne dass etwas überschwappt.
- Roundpeg: Wie Roboter mit integrierter Menschenerkennung sicher im industriellen Umfeld eingesetzt werden können.
Außer mit der APA ist das Fraunhofer IPA mit zehn weiteren Exponaten vertreten, hier eine Auswahl:
CURT_mini: autonome Outdoor-Navigation
Auch außerhalb von Produktionshallen ist zunehmend mehr Automatisierung gewünscht. Deshalb widmet sich eine Gruppe am Fraunhofer IPA der Entwicklung einer robusten, autonomen Outdoor-Navigation für die Herausforderungen typischer Outdoor-Umgebungen. Outdoor-Intralogistik, Landwirtschaft oder Forst sind Beispiele potenzieller Umgebungen.
Eine zentrale Herausforderung bei dieser Navigation sind die unterschiedlichen Licht- und Witterungsbedingungen sowie Untergrundbefahrbarkeiten und Hindernisse. So können bei Intralogistikprozessen zwischen Werkshallen Hindernisse wie Kabelbrücken, Gulligitter, Schlaglöcher oder Stufen und Absätze autonome Systeme vor Schwierigkeiten stellen. Am Messestand wird der prototypische Outdoor-Roboter CURT_mini vorführen, wie sich solche Schwierigkeiten durch aufeinander abgestimmte Hard- und Software lösen lassen und wie sich Intralogistik auch in Outdoor-Bereichen erfolgreich umsetzen lassen kann.
Wie der CURT_mini dabei seine Umgebung wahrnimmt, zeigt folgendes Youtube-Video:
DesignChain - Digitalisierung der Auftragsabwicklung
Die Industrie muss kundenindividuelle Produkte kostengünstig und in immer kürzerer Zeit herstellen. Um unter diesen Bedingungen im globalen Wettbewerb bestehen zu können, empfiehlt sich die sogenannte "DesignChain", also die durchgängige Digitalisierung und Automatisierung der technischen Auftragsabwicklung - von der Bestellung bis zum fertigen Produkt. Wie das genau funktioniert, zeigt ein Forscherteam um Timo Denner aus der Abteilung Fabrikplanung und Produktionsmanagement am Fraunhofer IPA. Messebesucher können am Messestand ein individuelles Produkt konfigurieren, das anschließend als CAD-Modell erstellt, fertigungsgerecht simuliert und auf einem 3D-Drucker produziert wird.
Robo-Dashcam: Sicherheit ohne Performance-Verlust
Sicherheitskonzepte können die Taktzeit einer Roboteranwendung ungünstig beeinflussen. Mit dem Exponat "Robo-Dashcam2 lässt sich dies verbessern. Hierfür erfasst eine Kamera datenschutzkonform sicherheitsrelevante Daten und Personen, während die Roboterzelle in Betrieb ist. Basierend auf diesen Daten kann dann das Sicherheitskonzept auch nachträglich angepasst werden, um die Performance bzw. Taktzeit der Anwendung zu steigern. "»Wir messen die optimierte Roboterleistung und können Sicherheitsabstände reduzieren. So zeigen wir den Erfolg des Projekts und die Effektivität unserer Robo-Dashcam", teilt Aulon Bajrami vom Fraunhofer IPA mit, der die Anwendung mitentwickelt hat. Bis zu zehn Prozent mehr Produktivität und eine um 54 Prozent reduzierte Zeit für die Risikobeurteilung sind möglich.
Wie Roboter ihren Feierabend verbringen
Was die verschiedenen Roboter des IPA in der Nacht so treiben, hat das Forschungsinstitut übrigens schon mal Anfang dieses Jahres in einem Youtube-Video enthüllt. Vielleicht sollte man sich auf der Automatica auch mal auf die Lauer legen: vielleicht feiern die ganzen Roboter in den Hallen nach "Dienstschluss" ja eine große Party! Ton aufdrehen nicht vergessen...
