Rewolucyjna robotyka: zmniejsz zużycie energii o 90%!

Rewolucyjna robotyka: zmniejsz zużycie energii o 90%!

W dniach od 31 marca do 4 kwietnia 2025 r. Hannover Messe będzie miejscem prezentacji innowacyjnych technologii robotycznych, które zaprezentują profesorowie Stefan Seelecke i Paul Motzki z Instytutu Uniwersytet Saary. W hali 2, na stoisku Saary B10, zaprezentują swoje przełomowe rozwiązania Technologia pamięci kształtu zanim. Technologia ta obiecuje radykalne zmniejszenie zużycia energii w przemyśle – nawet o 90% w porównaniu z obecnymi systemami.

Energia jest jednym z największych czynników kosztowych w przemyśle. Wysoki poziom zużycia ma nie tylko znaczący wpływ na koszty operacyjne, ale także na klimat. Rozwiązaniem tego wyzwania jest nowa technologia napędowa oparta na materiałach z pamięcią kształtu. Ramiona robotyczne zazwyczaj zużywają energię w sposób ciągły, a wiele współczesnych systemów chwytających jest pneumatycznych, co powoduje dodatkowy hałas. Poprzednie technologie napotykają ograniczenia w zakresie miniaturyzacji i przeprogramowania, które należy pokonać.

Korzyści z technologii pamięci kształtu

W rozwoju nowych zrobotyzowanych systemów chwytających, które zostaną zaprezentowane podczas targów, wykorzystuje się specjalne stopy z pamięcią kształtu (SMA). Materiały te są w stanie zapamiętać swój pierwotny kształt, co jest istotne przy tworzeniu lekkich i elastycznych chwytaków robotycznych. Na miejscu zaprezentowane zostaną prototypy chwytaków podciśnieniowych i chwytaków szczypcowych. Te systemy chwytakowe mogą obsługiwać przedmioty w sposób energooszczędny, a nawet bez użycia energii.

Innowacyjne podejście opiera się na w pełni elektrycznych systemach chwytania wykorzystujących wiązki drutu niklowo-tytanowego, które działają jak sztuczne mięśnie. Niklowo-tytan ma dwie różne struktury sieci krystalicznej, które przekształcają się pod wpływem impulsu prądowego. Pozwala to na imponujące ruchy. Drut o średnicy zaledwie 500 mikrometrów może uciągnąć ponad 10 kilogramów, co prowadzi do rekordu świata: 20 drutów o średnicy 25 mikrometrów osiąga siłę uciągu 5 niutonów przy 200 hercach.

Adaptowalne systemy chwytania

Inżynierowie opracowali elastyczne systemy chwytania, które można dostosować do różnych przedmiotów obrabianych. Zaletą chwytaków jest to, że nie wymagają dodatkowych czujników; przewody automatycznie dostarczają odpowiednich danych. Prototyp chwytaka szczypcowego ma siłę chwytania 4 niutonów i jest skalowalny zarówno pod względem rozmiaru, jak i siły. Ponadto chwytak próżniowy wytwarza trwałą próżnię jedynie za pomocą krótkich impulsów prądu.

Zespół badawczy poszukuje partnerów na targach Hannover Messe w celu dalszego rozwoju tej technologii. Technologia pamięci kształtu jest wykorzystywana w wielu obszarach, w tym w technologii medycznej, przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. FGL charakteryzują się możliwością umożliwienia odwracalnej ekspansji na poziomie 8-10%. Szczególną właściwością stopów niklowo-tytanowych jest to, że mają one dwie struktury krystaliczne: martenzyt w fazie niskotemperaturowej i austenit w fazie wysokotemperaturowej.

Perspektywy na przyszłość i wyzwania

Naukowcy widzą wielką przyszłość dla technologii pamięci kształtu, szczególnie w technologii automatyzacji oraz w przypadku lekkich i wydajnych komponentów. Zapotrzebowanie na lżejsze materiały wpływa również na mechatronikę, gdzie technologia pamięci kształtu odgrywa kluczową rolę. Na Uniwersytecie Ruhr w Bochum prowadzone są badania nad nowymi formami tych stopów, które znajdą zastosowanie nie tylko w siłownikach, ale także w technologii medycznej, takiej jak protezy naczyniowe czy sztuczne zastawki serca.

Chociaż prognozy cen sugerują, że technologia pamięci kształtu może stać się bardziej opłacalna, inżynierowie stoją przed pewnymi wyzwaniami. Rozszerzenie zakresu temperatur stosowania stopów niklowo-tytanowych i brak doświadczenia w obsłudze SMA prowadzą do przeszkód, które należy pokonać. Niemniej jednak popyt na te innowacyjne materiały pozostaje wysoki, co stwarza obiecujące możliwości na przyszłość.