Um herauszufinden, welche Anwendungen von einer verbesserten Robotertechnologie profitieren könnten, führte Siemens gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten im Jahr 2019 eine umfassende Marktanalyse durch. Dabei rückte neben Bearbeitungsverfahren wie dem Laserschneiden und Auftragsschweißen vor allem das präzise Fräsen in den Fokus. Was für einen breit angelegten, erfolgreichen Einsatz fehlte, war die erzielbare Genauigkeit. Eine Herausforderung, die inzwischen gelöst ist.

Die Kombination aus Mobilität, Flexibilität und Präzision eröffnet damit Anwendungsfelder (siehe Kasten), die bislang unwirtschaftlich oder technisch nicht umsetzbar waren. Ob mobile Instandhaltung, Großteilbearbeitung oder flexible Fertigungszellen, die neue Generation der Fräsroboter mit speziell entwickelter Spindeltechnologie steht bereit, um Fertigungsprozesse grundlegend zu verändern.

Doch wie und wodurch ist dies jetzt möglich? Die Basis liegt in der stark verbesserten Kinematik, den leistungsfähigen Antriebsmotoren und in der intelligenten Regelungstechnik des patentierten Konzepts Sinumerik Machine Tool Robot (MTR). So erreichen Fräsroboter mit der MTR-Technologie inzwischen eine um den Faktor zehn verbesserte Präzision gegenüber konventionellen Industrierobotern. Das heißt, sie arbeiten im Submillimeter-Bereich und setzen damit neue Maßstäbe für die robotergestützte Zerspanung. Um diese Genauigkeiten an Werkstücken praktisch umzusetzen, ist jedoch noch eine weitere Kernkomponente entscheidend: die Frässpindel. Sie zu entwickeln und zu bauen ist Weiss Spindeltechnologie gelungen, einem Fachbereich von Innomotics.

Leichtigkeit der Spindel ist entscheidend

Die Herausforderungen waren laut Weiss-Projektleiter Georg Sauer vielfältig und hoch. Besonders wichtig war es, die Spindel so leicht wie möglich zu bauen und dabei dennoch maximale Stabilität und Leistung zu erreichen. Der Ingenieur erklärt: "Im Gegensatz zu stationären Werkzeugmaschinen spielt bei Roboteranwendungen jedes Kilogramm eine entscheidende Rolle, da die Spindel am Ende des Arms sitzt und sich dort das Gewicht vervielfacht." Dementsprechend war konsequenter Leichtbau angesagt. Durch eine angepasste Konstruktion und optimierte Materialauswahl ließ sich dies erreichen.