Premium Robotics/Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM), Universität Stuttgart
Die Firma Premium Robotics GmbH entwickelt moderne Roboter, die dabei helfen, Waren in Läden und Lagern automatisch zusammenzustellen. Das Besondere an ihren Robotern: Sie sind individuell anpassbar und können dank spezieller ausfahrbarer Schienen und Greifarme sehr genau und schnell verschiedene Verpackungen bewegen. In Zeiten, in denen es immer weniger Fachkräfte gibt, helfen solche Roboter, Betriebe leistungsfähig zu halten – besonders in der Maschinenbau-Branche in der Region Stuttgart.
Ein großes Problem bei der Entwicklung: Die Roboter sollen gleichzeitig leicht und stabil sein. Leichte Bauteile wackeln aber oft mehr, was die Genauigkeit der Roboterbewegungen stören kann. Deshalb war es wichtig, Lösungen zu finden, um diese Bewegungen zu dämpfen und genau zu messen, wo sich der Greifarm des Roboters gerade befindet. Nur so kann der Roboter schnell, genau und energiesparend arbeiten.
Im Zuge der InnoRegioChallenge wurde deshalb eine kleine und günstige Technik entwickelt, mit der man genau messen kann, wie der Roboterarm steht und sich bewegt. Dabei wurden sowohl moderne Sensoren als auch sogenannte „virtuelle Messmethoden“ eingesetzt – eine Art Rechenmodell, das Bewegungen berechnet, auch wenn man sie nicht direkt misst. Besonders gut hat es funktioniert, diese zwei Methoden zu kombinieren.
Das Projektteam hat den Plan vollständig umgesetzt: Das Institut ITM suchte passende Sensoren aus und entwickelte ein System zur Verarbeitung der Messdaten. Premium Robotics stellte einen speziell vorbereiteten Roboter zum Testen bereit. Alle Daten wurden sorgfältig gespeichert und dokumentiert, damit sie später wieder genutzt werden können. Am Ende wurden die Messungen mit einem sehr genauen Lasergerät überprüft – so konnte man sicher sein, dass die Ergebnisse stimmen.
Dank dieser Arbeit wurde ein wichtiger Schritt gemacht, um Roboter noch besser und effizienter zu machen.
SAS-TEC GmbH/Institut für Technische und Numerische Mechanik (ITM), Universität Stuttgart
Ziel dieses Projekts war es, besondere Strukturen zu entwickeln und zu testen, die in neuen Fahrzeugkonzepten Schutz bieten können – etwa bei einem Unfall. Dabei ging es um sogenannte „auxetische Strukturen“. Das Besondere an ihnen: Sie verhalten sich beim Verformen anders als normale Materialien.
Während herkömmliche Materialien sich bei Druck zur Seite ausdehnen, ziehen sich auxetische Strukturen auch seitlich zusammen, wenn sie zusammengedrückt werden. Und wenn man sie auseinanderzieht, werden sie auch zur Seite hin breiter. Dieses ungewöhnliche Verhalten macht sie besonders gut geeignet, um bei einem Aufprall Energie aufzunehmen und dadurch zum Beispiel Personen zu schützen – ähnlich wie bei einem Rückenprotektor oder einem Airbag.
Um die besten Strukturen zu finden, wurden zwei Wege kombiniert:
- Simulationen am Computer: Mit einer Parameterstudie wurde getestet, wie sich verschiedene Formen der Struktur auf die Stoßabsorption auswirken.
- Versuche im Labor: Basierend auf den Simulationen wurden gezielt 20 Testproben hergestellt, um die vielversprechendsten Varianten zu überprüfen.
Die Proben wurden mit einem 3D-Druckverfahren (selektives Lasersintern) aus einem flexiblen Kunststoff (thermoplastisches Polyurethan) hergestellt und anschließend im Labor der Firma SAS-TEC auf ihre Schutzwirkung getestet – vergleichbar mit der Prüfung von Rückenprotektoren. Obwohl keine aufwendige Materialanalyse gemacht wurde, passten die Messergebnisse bereits sehr gut zu den Simulationen.
Das zeigt: Computermodelle können helfen, schnell und kostengünstig Strukturen zu entwickeln, die bei Unfällen Schutz bieten – und das ressourcenschonend und zielgerichtet. Die Ergebnisse sind ein vielversprechender Schritt in Richtung sicherer, leichter und intelligenter Bauteile für die Mobilität der Zukunft.
NuCOS/Hochschule Esslingen
Ziel dieses Projekts im Zuge der InnoRegioChallenge ist es, kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) den Zugang zu einem modernen Fertigungsverfahren namens „Laser-Pulverbett-Schmelzen von Metallen (L-PBF-M)“ zu erleichtern. Dieses Verfahren gehört zum 3D-Druck und ermöglicht es, sehr präzise und komplexe Metallbauteile Schicht für Schicht herzustellen. Viele KMU nutzen diese Technik bisher kaum – hauptsächlich, weil es schwierig ist, die vielen technischen Vorschriften und Qualitätsstandards einzuhalten, die in der Industrie vorgeschrieben sind.
Da viele 3D-gedruckte Teile in wichtigen Bereichen wie Autos oder Maschinen eingesetzt werden, gibt es dafür bestimmte Regeln und Vorschriften (Normen), die eingehalten werden müssen. Es wurde also auch geprüft, ob die Software diese Regeln berücksichtigt – und an einigen Stellen Verbesserungen vorgeschlagen.
Was wurde genau gemacht?
- Software im Labor installiert und getestet.
- Echte Bauteile – zum Beispiel aus dem Automobilbereich – wurden gebaut und mit der Software geplant.
- Dabei konnten die gesamte Planungskette vom Computer bis zum fertigen Teil durchgespielt werden.
- Es wurden Ideen eingebracht, wie die Software noch einfacher und besser gemacht werden kann.
Was soll erreicht werden?
Am Ende soll AddiPlan ein leistungsfähiges Werkzeug sein, das speziell auf die Bedürfnisse kleiner und mittlerer Unternehmen abgestimmt ist. Die Software soll es ermöglichen, 3D-Metalldruck effizient, normgerecht und kostensparend umzusetzen. So können auch kleinere Firmen die Vorteile dieser Technologie nutzen und wettbewerbsfähig bleiben.
Wie geht es jetzt weiter?
Die Software soll weiterhin genutzt werden, um 3D-Druck-Projekte besser planen und nach festen Regeln durchführen zu können. Außerdem soll die Software in Zukunft auch für andere Aufgaben einsetzen, zum Beispiel um neue Materialien zu testen.
