Revoluční robotika: snížení spotřeby energie o 90 %!

Revoluční robotika: snížení spotřeby energie o 90 %!

Od 31. března do 4. dubna 2025 bude Hannover Messe dějištěm inovativních robotických technologií, které představí profesoři Stefan Seelecke a Paul Motzki z Sárská univerzita. V hale 2 na stánku B10 v Sársku představí svůj průlom Technologie tvarové paměti před. Tato technologie slibuje dramatické snížení spotřeby energie v průmyslu – až o 90 % ve srovnání se současnými systémy.

Energie je jedním z největších nákladových faktorů v průmyslu. Vysoká spotřeba má významný dopad nejen na provozní náklady, ale také na klima. Nová technologie pohonů založená na materiálech s tvarovou pamětí je řešením této výzvy. Robotická ramena obvykle spotřebovávají energii nepřetržitě a mnoho dnešních uchopovacích systémů je pneumatických, což vytváří další hluk. Předchozí technologie narážejí na omezení v miniaturizaci a přeprogramování, která je třeba překonat.

Výhody technologie tvarové paměti

Vývoj nových robotických uchopovacích systémů, které budou na veletrhu představeny, využívá specifické slitiny s tvarovou pamětí (SMA). Tyto materiály jsou schopny si zapamatovat svůj původní tvar, což je důležité při výrobě lehkých a flexibilních robotických chapadel. Na místě budou představeny prototypy vakuových chapadel a chapadel kleští. Tyto uchopovací systémy mohou manipulovat s obrobky energeticky efektivně, dokonce bez energie.

Inovativní přístup se opírá o plně elektrické uchopovací systémy, které využívají svazky nikl-titanového drátu, které fungují jako umělé svaly. Nikl-titan má dvě různé struktury krystalové mřížky, které se transformují, když je aplikován proudový impuls. To umožňuje působivé pohyby. Drát o průměru pouhých 500 mikrometrů utáhne přes 10 kilogramů a vede ke světovému rekordu: 20 drátů o průměru 25 mikrometrů dosahuje tažné síly 5 Newtonů při 200 Hz.

Adaptabilní uchopovací systémy

Inženýři vyvinuli elastické uchopovací systémy, které se mohou přizpůsobit různým obrobkům. Výhodou je, že chapadla nevyžadují žádné další senzory; dráty automaticky poskytují relevantní data. Prototyp chapadla kleští má uchopovací sílu 4 Newtony a je škálovatelný, a to jak z hlediska velikosti, tak síly. Vakuový chapač navíc vytváří udržitelné vakuum pouze pomocí krátkých proudových impulsů.

Výzkumný tým hledá na veletrhu Hannover Messe partnery pro další rozvoj této technologie. Technologie tvarové paměti se používá v mnoha oblastech, včetně lékařské techniky, automobilového průmyslu a letectví. FGL se vyznačují schopností umožnit reverzibilní expanzi o 8-10 %. Zvláštní vlastností slitin niklu a titanu je, že mají dvě krystalové struktury: martenzit v nízkoteplotní fázi a austenit ve vysokoteplotní fázi.

Výhled do budoucnosti a výzvy

Vědci vidí velkou budoucnost pro technologii tvarové paměti, zejména v automatizační technologii a pro lehké a účinné komponenty. Potřeba lehčích materiálů ovlivňuje i mechatroniku, kde hraje zásadní roli technologie tvarové paměti. Na Ruhr University Bochum probíhá výzkum nových forem těchto slitin, které lze využít nejen v aktuátorech, ale také v lékařské technice, jako jsou cévní protézy nebo umělé srdeční chlopně.

Zatímco cenové projekce naznačují, že technologie tvarové paměti by mohla být nákladově efektivnější, inženýři čelí některým výzvám. Rozšíření teplotního rozsahu pro použití slitin niklu a titanu a nezkušenost při manipulaci s SMA vedou k překážkám, které je třeba překonat. Poptávka po těchto inovativních materiálech však zůstává vysoká a slibuje vzrušující příležitosti do budoucna.