Revolutionaire robotica: verminder het energieverbruik met 90%!

Revolutionaire robotica: verminder het energieverbruik met 90%!

Van 31 maart tot 4 april 2025 zal de Hannover Messe de locatie zijn voor innovatieve robottechnologieën, gepresenteerd door professoren Stefan Seeelecke en Paul Motzki van de Universiteit van Saarland. In hal 2, op stand B10 in Saarland, presenteren zij hun baanbrekende product Vormgeheugentechnologie voor. Deze technologie belooft het energieverbruik in de industrie dramatisch te verminderen – tot wel 90% vergeleken met de huidige systemen.

Energie is een van de grootste kostenfactoren in de industrie. Een hoog verbruik heeft niet alleen een aanzienlijke impact op de bedrijfskosten, maar ook op het klimaat. De nieuwe aandrijftechnologie op basis van vormgeheugenmaterialen is een oplossing voor deze uitdaging. Robotarmen verbruiken doorgaans continu energie, en veel van de hedendaagse grijpsystemen zijn pneumatisch, wat extra geluid veroorzaakt. Eerdere technologieën stuiten op beperkingen op het gebied van miniaturisatie en herprogrammering die moeten worden overwonnen.

De voordelen van vormgeheugentechnologie

Bij de ontwikkeling van de nieuwe robotgrijpsystemen die tijdens de beurs worden gepresenteerd, wordt gebruik gemaakt van specifieke vormgeheugenlegeringen (SMA). Deze materialen kunnen hun oorspronkelijke vorm onthouden, wat belangrijk is bij het maken van lichtgewicht en flexibele robotgrijpers. Ter plaatse worden prototypes van vacuümgrijpers en tangengrijpers gepresenteerd. Deze grijpsystemen kunnen werkstukken energiezuinig en zelfs energievrij hanteren.

Een innovatieve aanpak is gebaseerd op volledig elektrische grijpsystemen die gebruik maken van bundels nikkel-titaniumdraad die als kunstmatige spieren fungeren. Nikkel-titanium heeft twee verschillende kristalroosterstructuren die transformeren wanneer een stroompuls wordt toegepast. Dit zorgt voor indrukwekkende bewegingen. Een draad met een diameter van slechts 500 micrometer kan ruim 10 kilogram trekken en leidt tot een wereldrecord: 20 draden met een diameter van 25 micrometer bereiken een trekkracht van 5 Newton bij 200 Hertz.

Aanpasbare grijpsystemen

De ingenieurs hebben elastische grijpsystemen ontwikkeld die zich aan verschillende werkstukken kunnen aanpassen. Een voordeel is dat de grijpers geen extra sensoren nodig hebben; de draden leveren automatisch relevante gegevens. Een prototype van een tanggrijper heeft een grijpkracht van 4 Newton en is schaalbaar, zowel qua formaat als qua kracht. Bovendien creëert de vacuümgrijper alleen met korte stroompulsen een duurzaam vacuüm.

Het onderzoeksteam zoekt partners op de Hannover Messe om deze technologie verder te ontwikkelen. Vormgeheugentechnologie wordt op tal van gebieden gebruikt, waaronder de medische technologie, de auto-industrie en de lucht- en ruimtevaart. FGL's worden gekenmerkt door hun vermogen om omkeerbare expansies van 8-10% mogelijk te maken. Een bijzondere eigenschap van nikkel-titaanlegeringen is dat ze twee kristalstructuren hebben: martensiet in de lage temperatuurfase en austeniet in de hoge temperatuurfase.

Toekomstperspectieven en uitdagingen

De onderzoekers zien een grote toekomst voor vormgeheugentechnologie, vooral in de automatiseringstechnologie en voor lichtgewicht, efficiënte componenten. De behoefte aan lichtere materialen heeft ook gevolgen voor de mechatronica, waarbij vormgeheugentechnologie een cruciale rol speelt. Aan de Ruhruniversiteit Bochum wordt onderzoek gedaan naar nieuwe vormen van deze legeringen die niet alleen in actuatoren kunnen worden gebruikt, maar ook in de medische technologie, zoals vaatprothesen of kunstmatige hartkleppen.

Hoewel prijsprognoses suggereren dat vormgeheugentechnologie kosteneffectiever zou kunnen worden, staan ​​ingenieurs voor een aantal uitdagingen. De uitbreiding van het temperatuurbereik voor het gebruik van nikkel-titaniumlegeringen en de onervarenheid bij het omgaan met SMA leiden tot obstakels die moeten worden overwonnen. Niettemin blijft de vraag naar deze innovatieve materialen hoog, wat opwindende kansen voor de toekomst belooft.