Revolusjonerende robotikk: reduser energiforbruket med 90 %!

Revolusjonerende robotikk: reduser energiforbruket med 90 %!

Fra 31. mars til 4. april 2025 vil Hannover Messe være arena for innovative robotteknologier, presentert av professorene Stefan Seelecke og Paul Motzki fra Saarlands universitet. I Hall 2, på Saarland stand B10, vil de presentere sitt banebrytende Shape-minneteknologi før. Denne teknologien lover å dramatisk redusere energiforbruket i industrien – med opptil 90 % sammenlignet med dagens systemer.

Energi er en av de største kostnadsfaktorene i industrien. Høyt forbruk har ikke bare en betydelig innvirkning på driftskostnadene, men også på klimaet. Den nye drivteknologien basert på formminnematerialer er en løsning på denne utfordringen. Robotarmer bruker vanligvis energi kontinuerlig, og mange av dagens gripesystemer er pneumatiske, noe som skaper ekstra støy. Tidligere teknologier møter begrensninger i miniatyrisering og omprogrammering som må overvinnes.

Fordelene med formminneteknologi

Utviklingen av de nye robotgripesystemene som vil bli presentert under messen bruker spesifikke formminnelegeringer (SMA). Disse materialene er i stand til å huske sin opprinnelige form, noe som er viktig for å lage lette og fleksible robotgripere. Prototyper av vakuumgripere og tanggripere vil bli presentert på stedet. Disse gripesystemene kan håndtere arbeidsstykker energieffektivt, til og med energifritt.

En innovativ tilnærming er avhengig av helt elektriske gripesystemer som bruker bunter av nikkel-titan-tråd som fungerer som kunstige muskler. Nikkel-titan har to forskjellige krystallgitterstrukturer som transformeres når en strømpuls påføres. Dette gir imponerende bevegelser. En ledning med en diameter på bare 500 mikrometer kan trekke over 10 kilo og fører til verdensrekord: 20 ledninger med en diameter på 25 mikrometer oppnår en trekkkraft på 5 Newton ved 200 Hertz.

Tilpassbare gripesystemer

Ingeniørene har utviklet elastiske gripesystemer som kan tilpasses ulike arbeidsstykker. Det er en fordel at griperne ikke krever noen ekstra sensorer; ledningene gir automatisk relevante data. En tanggriperprototype har en gripekraft på 4 Newton og er skalerbar, både når det gjelder størrelse og kraft. I tillegg skaper vakuumgriperen bare et bærekraftig vakuum ved hjelp av korte strømpulser.

Forskerteamet ser etter partnere ved Hannover Messe for å videreutvikle denne teknologien. Shape memory-teknologi brukes på en rekke områder, inkludert medisinsk teknologi, bilindustrien og romfart. FGL-er er preget av deres evne til å muliggjøre reversible utvidelser på 8-10 %. En spesiell egenskap ved nikkel-titanium-legeringer er at de har to krystallstrukturer: martensitt i lavtemperaturfasen og austenitt i høytemperaturfasen.

Fremtidsutsikter og utfordringer

Forskerne ser en stor fremtid for formminneteknologi, spesielt innen automatiseringsteknologi og for lette, effektive komponenter. Behovet for lettere materialer påvirker også mekatronikk, hvor formminneteknologi spiller en avgjørende rolle. Ved Ruhr-universitetet i Bochum forskes det på nye former for disse legeringene som ikke bare kan brukes i aktuatorer, men også i medisinsk teknologi, som vaskulære proteser eller kunstige hjerteklaffer.

Mens prisanslag tyder på at formminneteknologi kan bli mer kostnadseffektiv, står ingeniører overfor noen utfordringer. Utvidelsen av temperaturområdet for bruk av nikkel-titanium-legeringer og uerfarenheten med å håndtere SMA fører til hindringer som må overvinnes. Likevel er etterspørselen etter disse innovative materialene fortsatt høy, noe som lover spennende muligheter for fremtiden.