Revolučná robotika: znížte spotrebu energie o 90 %!

Revolučná robotika: znížte spotrebu energie o 90 %!

Od 31. marca do 4. apríla 2025 bude Hannover Messe dejiskom inovatívnych robotických technológií, ktoré predstavia profesori Stefan Seelecke a Paul Motzki z Sárska univerzita. V hale 2 v Sárskom stánku B10 predstavia svoj prelomový Technológia tvarovej pamäte predtým. Táto technológia sľubuje dramatické zníženie spotreby energie v priemysle – až o 90 % v porovnaní so súčasnými systémami.

Energia je jedným z najväčších nákladových faktorov v priemysle. Vysoká spotreba má významný vplyv nielen na prevádzkové náklady, ale aj na klímu. Nová technológia pohonu založená na materiáloch s tvarovou pamäťou je riešením tejto výzvy. Robotické ramená zvyčajne spotrebúvajú energiu nepretržite a mnohé z dnešných uchopovacích systémov sú pneumatické, čo vytvára dodatočný hluk. Predchádzajúce technológie narážajú na obmedzenia v miniaturizácii a preprogramovaní, ktoré je potrebné prekonať.

Výhody technológie tvarovej pamäte

Vývoj nových robotických uchopovacích systémov, ktoré budú počas veľtrhu predstavené, využíva špecifické zliatiny s tvarovou pamäťou (SMA). Tieto materiály si dokážu zapamätať svoj pôvodný tvar, čo je dôležité pri výrobe ľahkých a flexibilných robotických uchopovačov. Na mieste budú predstavené prototypy vákuových uchopovačov a uchopovačov klieští. Tieto uchopovacie systémy dokážu manipulovať s obrobkami energeticky efektívne, dokonca bez energie.

Inovatívny prístup sa opiera o plne elektrické uchopovacie systémy, ktoré využívajú zväzky niklovo-titánových drôtov, ktoré fungujú ako umelé svaly. Nikel-titán má dve rôzne štruktúry kryštálovej mriežky, ktoré sa transformujú, keď je aplikovaný prúdový impulz. To umožňuje pôsobivé pohyby. Drôt s priemerom iba 500 mikrometrov dokáže vytiahnuť viac ako 10 kilogramov a vedie k svetovému rekordu: 20 drôtov s priemerom 25 mikrometrov dosahuje ťažnú silu 5 Newtonov pri 200 Hertzoch.

Prispôsobiteľné uchopovacie systémy

Inžinieri vyvinuli elastické uchopovacie systémy, ktoré sa dokážu prispôsobiť rôznym obrobkom. Výhodou je, že uchopovače nevyžadujú žiadne ďalšie snímače; drôty automaticky poskytujú relevantné údaje. Prototyp uchopovača klieští má uchopovaciu silu 4 Newtony a je škálovateľný, čo sa týka veľkosti aj sily. Okrem toho vákuový uchopovač vytvára trvalo udržateľné vákuum iba pomocou krátkych prúdových impulzov.

Výskumný tím hľadá partnerov na veľtrhu Hannover Messe na ďalší rozvoj tejto technológie. Technológia tvarovej pamäte sa používa v mnohých oblastiach vrátane medicínskej techniky, automobilového priemyslu a letectva. FGL sú charakteristické svojou schopnosťou umožniť reverzibilné expanzie o 8-10%. Zvláštnou vlastnosťou zliatin niklu a titánu je, že majú dve kryštálové štruktúry: martenzit v nízkoteplotnej fáze a austenit vo vysokoteplotnej fáze.

Výhľad do budúcnosti a výzvy

Výskumníci vidia veľkú budúcnosť pre technológiu tvarovej pamäte, najmä v automatizačnej technológii a pre ľahké a efektívne komponenty. Potreba ľahších materiálov ovplyvňuje aj mechatroniku, kde zohráva kľúčovú úlohu technológia tvarovej pamäte. Na Ruhr University Bochum prebieha výskum nových foriem týchto zliatin, ktoré možno použiť nielen v akčných členoch, ale aj v medicínskej technike, ako sú cievne protézy alebo umelé srdcové chlopne.

Zatiaľ čo cenové projekcie naznačujú, že technológia tvarovej pamäte by mohla byť nákladovo efektívnejšia, inžinieri čelia niektorým výzvam. Rozšírenie teplotného rozsahu pre použitie zliatin niklu a titánu a neskúsenosť pri manipulácii s SMA vedú k prekážkam, ktoré je potrebné prekonať. Napriek tomu dopyt po týchto inovatívnych materiáloch zostáva vysoký a sľubuje vzrušujúce príležitosti do budúcnosti.