Produktionssysteme der Zukunft

 Supra Motion 2.0: Supraleiter in der Automatisierungstechnik

Wie Georg Berner, Leiter Strategische Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo erklärte, macht sich das Unternehmen für die Automatisierungstechnik den stabilen Schwebezustand durch Supraleitung zu Nutze. "Wir erforschen seit mehreren Jahren den Einsatz dieser Technologie in der Automatisierungstechnik. Auf der Hannover Messe 2014 zeigen wir drei neue, einzigartige Future Concepts zur Supraleitung", betont Berner. Alle drei Exponate werden elektrisch gekühlt, dezentral gesteuert und benötigen keine Regelungstechnik für das Schweben lassen der Objekte. Sie zeigen konkrete künftige Anwendungsmöglichkeiten der Technologie in der Automatisierung mit einem kompletten Lösungspaket von der Steuerungstechnik bis zur Temperaturüberwachung.

 Beim Supra Handling 2.0 bewegt sich ein schwebender Schlitten über zwei 2,5 Meter lange Magnetschienen. Dieser ist mit drei Kryostaten mit Supraleitern versehen. Das komplette System kann bis zu 180 Grad um seine Längsachse gedreht werden, wodurch der Schlitten auch senkrecht oder über Kopf hängend fahren kann. Das System demonstriert so eine stabile berührungslose Lagerung, die beispielsweise den schwebenden Transport von Objekten in der Produktion ermöglichen könnte. Mit dem Supra Shuttle zeigt der Hersteller die Bewegung eines schwebenden Objekts in alle Raumrichtungen sowie erstmals die Handhabung des Supraleiter-Elements selbst - der Kryostat mit dem supraleitenden Material wird von einem elektrischen Achssystem an ein zweites übergeben. Zusätzlich demonstriert das Exponat, wie schwebende Objekte sich ganz einfach in hermetisch abdichtbare Räume hinein und innerhalb dieser Räume bewegen lassen. Diese Funktion bietet sich etwa für Anwendungen an, in denen mit Gasen oder einem Vakuum gearbeitet wird. Mit dem Supra Changer überträgt erstmals eine Applikation eine Rotationsbewegung kontrolliert und berührungslos auf einen Magneten, der dank Supraleitung schwebt. Das Exponat zeigt diesen Effekt an drei automatisch wechselnden, unterschiedlichen Anwendungen: einer Zentrifuge, einem Mixer und einem schwebenden Rundschalttisch. Ein künftiges Einsatzgebiet dieser Applikationen könnte die Laborautomation sein; dort werden oft nacheinander mehrere Bearbeitungsschritte an einem Objekt durchgeführt.

Bionic Learning Network 2014

Lernen von der Natur: Im Bionic Learning Network, einem Verbund von Festo mit namhaften Hochschulen, Forschungsinstituten und Entwicklungsfirmen liefern natürliche Prinzipien neue Impulse für technische Anwendungen und die industrielle Praxis - zur Hannover Messe 2014 insbesondere im Hinblick auf zukünftige Produktionswelten. Im Rahmen der Online-Pressekonferenz präsentierte Dr.-Ing. Heinrich Frontzek, Leiter Corporate Communication und Future Concepts bei Festo, zwei Forschungsprojekte, die neue Technologien und Lösungen für die Automatisierungstechnik erschließen: das Bionic Kangaroo und die Flugobjekte E-Motion Spheres.

Energieeffiziente Sprungkinematik nach natürlichem Vorbild

Knapp zwei Jahre befasste sich ein Entwicklerteam aus dem Bionic Learning Network damit, das Sprungverhalten des natürlichen Kängurus realitätsnah nachzubilden und daraus zu lernen. "Mit dem Bionic Kangaroo stellen wir genau das vor, was ein natürliches Känguru auszeichnet, nämlich Energie rückzugewinnen, zu speichern und im nächsten Sprung wieder einzubringen", erklärte Frontzek. Eine wichtige Funktion übernimmt dabei die Achillessehne, die beim natürlichen Känguru deshalb besonders ausgeprägt ist. "Die Funktion der natürlichen Achillessehne realisierten wir beim künstlichen Känguru mithilfe eines elastischen Federelements aus Gummi", beschreibt er die Vorgehensweise. Für die Stabilität bei Sprung und Landung sorgen das Condition Monitoring sowie die präzise Steuerungs- und Regelungstechnik. Gleichzeitig zeigt der Hersteller, wie pneumatische und elektrische Antriebstechnik intelligent in einem hoch dynamischen System kombiniert werden kann. Besonderes Augenmerk legte das Team auf die mobile Energieversorgung des künstlichen Kängurus. In dem Körper wurde ein kleiner Kompressor eingesetzt. Die Kinematik ist aus lasergesinterten Bauteilen gefertigt, die mit Karbon verstärkt sind. Dadurch wiegt das künstliche Tier bei einer Größe von etwa einem Meter knapp sieben Kilogramm und kann bis zu 40 Zentimeter hoch und 80 Zentimeter weit springen. Das bionische Känguru lässt sich über Gesten steuern.

Kollisionsfreies Bewegen autonomer Systeme im Raum

Mit den E-Motion Spheres zeigt der Automatisierungsspezialist, wie sich mehrere Flugobjekte koordiniert in einem von Infrarotkameras abgesteckten Luftraum bewegen können. Ob individuell oder im Kollektiv - selbst in chaotischen Situationen kommt es zu keinen Zusammenstößen, da die Kugeln einander ausweichen. Zehn im Raum installierte Kameras erfassen die Kugeln über deren aktive Infrarotmarker (Infrarot-LEDs) und leiten die Positionsdaten an einen zentralen Leitrechner weiter. Die daraus berechneten Aktionen werden an die Kugeln zurückgesandt und dezentral von ihnen umgesetzt. "Mit der Installation E-Motion Spheres und dem damit realisierten Indoor-GPS diskutieren wir Aspekte der Fabrik der Zukunft, wie die sichere und intuitive Mensch-Maschine-Interaktion oder das autonome und anpassungsfähige Verhalten von technischen Systemen, die jederzeit kontrollierte Eingriffe des Menschen zulassen und damit neue Perspektiven für den Arbeitsraum der Zukunft schaffen", sagte Frontzek. Jede der acht Kugeln ist mit Helium gefüllt und wird von acht kleinen Propellern angetrieben, die an ihrer Außenhülle angebracht sind. Die Antriebe sind adaptiv und sorgen für den gleichen effizienten Schub in Vorwärts- wie in Rückwärtsrichtung, was bei Flugobjekten ein echtes Novum darstellt. Da die Kugeln regelmäßig und autonom ihre Ladestationen ansteuern, können sie über mehrere Tage als Flugobjekt eingesetzt werden, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Im Vergleich zu anderen Indoor-Flugobjekten müssen die Kugeln nicht abgeschirmt werden und können zudem deutlich länger in der Luft bleiben. jg

Hannover Messe, Halle 15, Stand D07