Robotica rivoluzionaria: riduci il consumo energetico del 90%!

Robotica rivoluzionaria: riduci il consumo energetico del 90%!

Dal 31 marzo al 4 aprile 2025, la Fiera di Hannover sarà la sede delle tecnologie robotiche innovative, presentate dai professori Stefan Seelecke e Paul Motzki dell'Università Università del Saarland. Nel padiglione 2, allo stand B10 del Saarland, presenteranno la loro innovazione Tecnologia a memoria di forma Prima. Questa tecnologia promette di ridurre drasticamente il consumo energetico nell'industria, fino al 90% rispetto ai sistemi attuali.

L’energia è uno dei maggiori fattori di costo nell’industria. Livelli di consumo elevati non hanno solo un impatto significativo sui costi operativi, ma anche sul clima. La nuova tecnologia di azionamento basata su materiali a memoria di forma è una soluzione a questa sfida. I bracci robotici in genere consumano energia continuamente e molti dei sistemi di presa odierni sono pneumatici, il che crea ulteriore rumore. Le tecnologie precedenti incontrano limiti nella miniaturizzazione e nella riprogrammazione che devono essere superati.

I vantaggi della tecnologia a memoria di forma

Lo sviluppo dei nuovi sistemi di presa robotizzati che verranno presentati durante la fiera utilizza specifiche leghe a memoria di forma (SMA). Questi materiali sono in grado di ricordare la loro forma originale, il che è importante per realizzare pinze robotiche leggere e flessibili. In loco verranno presentati i prototipi delle pinze a vuoto e delle pinze a pinza. Questi sistemi di presa possono movimentare i pezzi in modo efficiente dal punto di vista energetico, anche senza energia.

Un approccio innovativo si basa su sistemi di presa completamente elettrici che utilizzano fasci di fili di nichel-titanio che agiscono come muscoli artificiali. Il nichel-titanio ha due diverse strutture reticolari cristalline che si trasformano quando viene applicato un impulso di corrente. Ciò consente movimenti impressionanti. Un filo con un diametro di soli 500 micrometri può tirare oltre 10 chilogrammi e stabilisce un record mondiale: 20 fili con un diametro di 25 micrometri raggiungono una forza di trazione di 5 Newton a 200 Hertz.

Sistemi di presa adattabili

Gli ingegneri hanno sviluppato sistemi di presa elastici in grado di adattarsi a diversi pezzi. Un vantaggio è che le pinze non necessitano di sensori aggiuntivi; i fili forniscono automaticamente i dati rilevanti. Un prototipo di pinza a pinza ha una forza di presa di 4 Newton ed è scalabile, sia in termini di dimensioni che di forza. Inoltre la pinza a vuoto crea un vuoto sostenibile solo tramite brevi impulsi di corrente.

Il gruppo di ricerca è alla ricerca di partner presso la Fiera di Hannover per sviluppare ulteriormente questa tecnologia. La tecnologia a memoria di forma viene utilizzata in numerosi settori, tra cui la tecnologia medica, l'industria automobilistica e aerospaziale. Gli FGL sono caratterizzati dalla capacità di consentire espansioni reversibili dell'8-10%. Una proprietà speciale delle leghe di nichel-titanio è che hanno due strutture cristalline: martensite nella fase a bassa temperatura e austenite nella fase ad alta temperatura.

Prospettive e sfide future

I ricercatori vedono un grande futuro per la tecnologia a memoria di forma, in particolare nella tecnologia di automazione e per componenti leggeri ed efficienti. La necessità di materiali più leggeri riguarda anche la meccatronica, dove la tecnologia a memoria di forma gioca un ruolo cruciale. All'Università della Ruhr di Bochum si stanno svolgendo ricerche su nuove forme di queste leghe che possono essere utilizzate non solo negli attuatori, ma anche nella tecnologia medica, come nelle protesi vascolari o nelle valvole cardiache artificiali.

Sebbene le proiezioni dei prezzi suggeriscano che la tecnologia a memoria di forma potrebbe diventare più conveniente, gli ingegneri devono affrontare alcune sfide. L'ampliamento del range di temperatura per l'utilizzo delle leghe di nichel-titanio e l'inesperienza nella gestione delle SMA comportano ostacoli che devono essere superati. Tuttavia, la domanda di questi materiali innovativi rimane elevata, promettendo interessanti opportunità per il futuro.