Revolutionerande robotteknik: minska energiförbrukningen med 90 %!

Revolutionerande robotteknik: minska energiförbrukningen med 90 %!

Från 31 mars till 4 april 2025 kommer Hannover Messe att vara platsen för innovativ robotteknologi, presenterad av professorerna Stefan Seelecke och Paul Motzki från Saarlands universitet. I Hall 2, vid Saarlands monter B10, kommer de att presentera sitt banbrytande Shape memory-teknik före. Denna teknik lovar att dramatiskt minska energiförbrukningen inom industrin - med upp till 90 % jämfört med nuvarande system.

Energi är en av de största kostnadsfaktorerna inom industrin. Höga förbrukningsnivåer har inte bara en betydande inverkan på driftskostnaderna, utan också på klimatet. Den nya drivtekniken baserad på formminnesmaterial är en lösning på denna utmaning. Robotarmar förbrukar vanligtvis energi kontinuerligt, och många av dagens gripsystem är pneumatiska, vilket skapar ytterligare ljud. Tidigare teknologier stöter på begränsningar i miniatyrisering och omprogrammering som måste övervinnas.

Fördelarna med formminnesteknik

Utvecklingen av de nya robotgreppsystemen som kommer att presenteras under mässan använder specifika formminneslegeringar (SMA). Dessa material kan komma ihåg sin ursprungliga form, vilket är viktigt för att göra lätta och flexibla robotgripare. Prototyper av vakuumgripare och tånggripare kommer att presenteras på plats. Dessa gripsystem kan hantera arbetsstycken energieffektivt, till och med energifritt.

Ett innovativt tillvägagångssätt bygger på helt elektriska greppsystem som använder buntar av nickel-titan-tråd som fungerar som konstgjorda muskler. Nickel-titan har två olika kristallgitterstrukturer som transformeras när en strömpuls appliceras. Detta möjliggör imponerande rörelser. En tråd med en diameter på bara 500 mikrometer kan dra över 10 kilo och leder till världsrekord: 20 trådar med en diameter på 25 mikrometer uppnår en dragkraft på 5 Newton vid 200 Hertz.

Anpassningsbara greppsystem

Ingenjörerna har utvecklat elastiska greppsystem som kan anpassas till olika arbetsstycken. Det är en fördel att gripdonen inte kräver några extra sensorer; ledningarna ger automatiskt relevanta data. En prototyp för en tånggripare har en gripkraft på 4 Newton och är skalbar, både vad gäller storlek och kraft. Dessutom skapar vakuumgriparen endast ett hållbart vakuum med korta strömpulser.

Forskargruppen söker partners vid Hannover Messe för att vidareutveckla denna teknik. Shape memory-teknologi används inom många områden, inklusive medicinteknik, fordonsindustrin och flyg. FGL kännetecknas av sin förmåga att möjliggöra reversibla expansioner på 8-10 %. En speciell egenskap hos nickel-titan-legeringar är att de har två kristallstrukturer: martensit i lågtemperaturfasen och austenit i högtemperaturfasen.

Framtidsutsikter och utmaningar

Forskarna ser en stor framtid för formminnesteknologi, särskilt inom automationsteknik och för lätta, effektiva komponenter. Behovet av lättare material påverkar också mekatroniken, där formminnestekniken spelar en avgörande roll. Vid Ruhr-universitetet i Bochum bedrivs forskning om nya former av dessa legeringar som inte bara kan användas i manöverdon, utan även inom medicinsk teknik, såsom kärlproteser eller konstgjorda hjärtklaffar.

Medan prisprognoser tyder på att formminnesteknik kan bli mer kostnadseffektiv, står ingenjörer inför vissa utmaningar. Utvidgningen av temperaturområdet för användning av nickel-titan-legeringar och oerfarenhet av att hantera SMA leder till hinder som måste övervinnas. Ändå är efterfrågan på dessa innovativa material fortsatt hög, vilket lovar spännande möjligheter för framtiden.