03.05.2016, 09:34 Uhr | 0 |

Von Siemens Vernetzte Roboterspinnen drucken autonom Karosserien

Achtung, die Spinnen kommen: Siemens hat jetzt mobile 3D-Druck-Roboter auf acht Beinen vorgestellt, die im Karosseriebau helfen können, schneller ein Chassis zu fertigen. Die wuseligen Spinnen verständigen sich untereinander und sorgen dafür, dass die Produktion nicht stockt.

Spinnenrobotern gehört möglicherweise die Zukunft der Industriearbeit
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Den Spinnenrobotern gehört möglicherweise die Zukunft der Industriearbeit. Chefentwickler Livio Dalloro ist jedenfalls davon überzeugt, dass seine SiSpis das Zeug dazu haben.

Foto: Siemens

Sie kommen auf acht Beinen daher und sind nicht jedermanns Sache. An Spinnen scheiden sich bekanntlich die Geister. Zwar sind es eindeutige Nützlinge aber eklig finden die meisten Menschen sie trotzdem. Vielleicht kann ja SiSpis den geschmähten Achtbeinern zu mehr Achtung und Respekt verhelfen.

Denn SiSpis sind Spinnenroboter von Siemens, die Abkürzung steht für Siemens Spiders. Und diese SiSpis sind mit Extruder-Düsen bestückt, die auch in normalen 3D-Druckern zum Einsatz können. SiSpis sind somit 3D-Drucker auf acht Beinen, die das Druckmaterial im Mikrometerbereich auftragen. Die Spinnenroboter arbeiten wahlweise autonom oder integrieren sich als Teamplayer in einem komplexen Fertigungsverbund auf Spinnenbeinen. 

Auf Teamwork programmiert

Erfunden wurden die für autonomes Arbeiten ausgelegten mobilen 3D-Drucker von einem Forscherteam des Siemens Robotic Labs in Princetown im US-Bundesstaat New Jersey. Die wendigen Maschinen sind auf effektive Zusammenarbeit programmiert, so dass sie gemeinsam komplexe Strukturen erschaffen können.

„Wir erwägen mehrere Autonome Roboter für die arbeitsteilige additive Fertigung von Konstruktionen wie Fahrzeugkarossen, Schiffskörpern und Flugzeugrümpfen einzusetzen“, sagt Livio Dalloro, Leiter der Forschungsgruppe für Produktdesign, Modellierung und Simulation des Arbeitsgebiets Automatisierung und Steuerungstechnologie in Princetown. Dalloro sieht in diesen mobilen 3D-Druckern sogar eine neue Art von Industriearbeitern. Spinnen statt Arbeiter.

SiSpis sind mit Laserscanner und Kamera bestückt

Die Spinnenroboter haben Instrumente für die räumliche Orientierung an Bord, sind mit einem Laserscanner und einer Kamera ausgestattet. Diese beiden Systeme ermöglichen es ihnen, sich in ihrer aktuellen Umgebung zurechtzufinden. Die Sensoren zeigen den SiSpis genau, wo sie sich gerade befinden und wo sie zur Erfüllung ihrer Aufgabe im Gesamtwerk hingehen müssen.

Dreidimensionale Boxen

Die Zusammenarbeit sieht dann so aus: Jeder Spinnenroboter kennt den Bewegungsradius seines 3D-Druckerarms und findet eigenständig heraus, welchen Teil einer flachen oder gewölbten Fläche er ansteuern kann, während die anderen Roboterspinnen dieselbe Technik zur Bearbeitung der angrenzenden Flächen verwenden.

Die gesamte Arbeitsfläche wird virtuell in dreidimensionale Boxen eingeteilt. Jeder einzelne Spinnenroboter legt selbständig fest, welche Zone er an der Karosserie bearbeiten kann. Dabei ist die Zusammenarbeit so angelegt, dass jeder Karosseriebereich abgedeckt und ein vollständiger, bis ins Detail ausgearbeiteter Fahrzeugrumpf entsteht.

Modifizierte Variante der Siemens-NX-PLM-Software

Nach etwa zwei Stunden permanenter Druckarbeit geht jedem SiSpis die Puste aus, dann muss er an die Ladestation. Damit die Arbeit nicht unterbrochen wird, gibt der erschöpfte SiSpis seine Position und seinen aktuellen Arbeitsstand an einen im Hintergrund wartenden, frisch aufgeladenen SiSpis weiter. Dann begibt er sich selbständig zur Ladestation und bezieht neue Energie, wobei er unterwegs mögliche Hindernisse souverän umkrabbelt.

Die Software für die Roboterspinnen kommt ebenfalls von Siemens. Es handelt sich dabei um eine modifizierte Variante der Siemens NX-Product-Lifecycle-Management (PML)-Softwarelösung, und einer von Dalloros Team entwickelten Hybridsoftware, die NX mit dem an internationalen Robotik-Instituten weit verbreiteten „Robot Oberating System“ (ROS) verbindet.

Noch quillt ein Kunststoff-Gemisch aus den Extruder-Düsen

Derzeit drucken die Prototypen der Spinnenroboter von Siemens ein Kunststoff-Gemisch aus Maisstärke, Zuckerrohr und anderen natürlichen Quellen aus ihren Extruder-Düsen. Bei diesen recht anfälligen Naturmaterialien soll es nicht bleiben. „Sobald die Technologie ausgereift ist“, sagt Hasan Sinan Bank aus dem Entwicklerteam in Princetown, „könnte man sie auf fast alles anwenden.“

Die Spinne diente ebenfalls beim Geländewagen Swincar als Vorbild. Und so erinnert das elektrisch angetriebene Allradfahrzeug für eine Person optisch an einen Prototypen für ein Spiderman-Mobil.

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Von Detlef Stoller
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