Robo Grind: Wie Roboter Nachhaltigkeit unterstützen können

Damit grüne Technologien im Gesamtzyklus nachhaltig sind, ist die Wiederaufbereitung von verschlissenen Geräten und Teilen entscheidend. Die Refabrikation von beispielsweise Windradrotoren, Getriebezahnrädern, Batteriezellen oder Wasserstofftanks minimiert die Umweltbelastung, indem im Vergleich zur Neuproduktion weniger Rohstoffe und energieintensive Bearbeitungsschritte notwendig sind und zusätzlicher Materialtransport vermieden werden kann.

Da sich der Verschleiß hauptsächlich auf Form oder Oberflächeneigenschaften auswirkt, ist die Refabrikation bisher mit hohem Arbeitsaufwand verbunden. Auch bei einem roboterbasierten Bearbeitungsverfahren ist mit dem derzeitigen Stand der Technik eine sehr häufige manuelle und damit teure Adaption des Roboterprogramms notwendig. Dies macht die Neuproduktion häufig wirtschaftlicher, obwohl sie deutlich weniger nachhaltig ist.

Ziel des Forschungsprojekts Robo Grind ist es, eine KI-basierte, flexible Automatisierungslösung zu entwickeln, mit der sich der Roboter eigenständig für die Bearbeitungsaufgabe programmieren und einrichten kann. Das Projekt konzentriert sich dabei auf die Prozessschritte Schleifen, Polieren und Entgraten in den Bereichen grüne Mobilität, grüne Energiespeicherung und grüne Stromerzeugung.

KI-Forscher Prof. Marco Huber vom IFF der Universität Stuttgart erklärt: „Für eine wirtschaftliche Aufarbeitung von Rotorblättern von Windkraftanlagen oder Zahnrädern von Elektromotoren ist ein kostengünstiges und flexibles System zur automatisierten Oberflächenbearbeitung notwendig. Durch den Einsatz KI-basierter Softwarelösungen ist es möglich, in einem einzigen Robotersystem die Objekterfassung und -vermessung, die kraftgeregelte Oberflächenbearbeitung und die nach-gelagerte Sichtprüfung zu integrieren.“

Fünf Stolpersteine bei Robotik-Projekten

Immer mehr Unternehmen beschäftigen sich mit dem Thema roboterbasierte Automatisierung. Doch nach wie vor scheitern viele Projekte bereits in der Planung aufgrund von mangelndem Know-how, der befürchteten hohen Kosten und der im Vorfeld häufig nicht kalkulierbaren Komplexität von Robotik-Projekten.

Aktuelle Zahlen der International Federation of Robotics (IFR) belegen, dass die Roboterdichte in Deutschland auf ein Rekordniveau gestiegen ist. Erfahrenen Unternehmen, die Roboter schon lange in ihrer Produktion einsetzen, versuchen, neuartige anspruchsvolle Fertigungsschritte und Anwendungen umzusetzen. Auch KMUs gehen immer häufiger den Weg der roboterbasierten Automatisierung, um Kosten zu senken, Mitarbeiter zu entlasten, die Qualität zu steigern und auch bei kleinen Losgrößen flexibel zu bleiben. Bei Robotik-Neulingen scheitert der Einsatz nicht selten an mangelndem Know-how und fehlender Projekterfahrung. Doch auch Unternehmen, die bereits Prozesse mithilfe von Robotern automatisiert und Expertise aufgebaut haben, stoßen bei unzureichender Planung im Vorfeld an ihre Grenzen.

Denn egal ob Industrieroboter oder Cobot: bei jedem Robotik-Projekt gibt es zahlreiche Aspekte, die betrachtet, evaluiert und strategisch durchdacht werden müssen, um nicht in die Zeit- und Kostenfalle zu tappen und die Anwendung praxistauglich umzusetzen. Eine strukturierte und vorausschauende Planung ist der Schlüssel zum Erfolg.

Ein kostenfreies Whitepaper „So geht Automatisierung“ analysiert die fünf meist unterschätzen Stolpersteine beim Einsatz von Robotern und zeigt, auf welche Aspekte Anwender achten sollten, um mögliche Fallstricke zu vermeiden. Außerdem werden unterschiedliche Anwendungsbereiche sowie roboterbasierte Lösungsansätze vorgestellt. Ergänzt wird das Whitepaper durch interaktive Checklisten, die bei der strategischen Planung, Umsetzung und Auswahl der geeigneten Hard- und Software helfen.

Um einen möglichst hohen Grad an Autonomie und Präzision zu erzielen, wird ein hybrider KI-Ansatz angestrebt, der sowohl wissensbasierte wie auch lernende, datenbasierte Methoden vereint. „Auf diese Weise soll der Roboter in der Lage sein, zur Laufzeit Abweichungen und Oberflächenbeschaffenheit zu antizipieren und sich automatisch zu adaptieren. Erreicht wird dies einerseits durch Vorwissen, welches qualifizierte Werker einbringen können, und andererseits mittels Sensordaten, wie von Kraft-Momenten-Sensoren oder Vision-Sensoren“, so Dr.-Ing. Darko Katic, technischer Ansprechpartner für das Robo Grind-Projekt und Senior Teamleiter Künstliche Intelligenz bei Artiminds.

Robo Grind ist ein von Invest BW gefördertes Gemeinschaftsprojekt der Universität Stuttgart, der DHBW Karlsruhe und SHL und wird vom Robotik-Software und Solution Provider Artiminds Robotics koordiniert. Die Projektergebnisse werden nach Projektende im September 2023 in den Angeboten der Partner verwertet.