Lösungen für die Automation der Zukunft

Bionische Miniatur-Robotik: Die eMotionButterflies sind ultraleichte Flugobjekte mit einem kollektivem Verhalten.

Dipl.-Ing. Rainer Ostermann
Country Manager von Festo Österreich

„Unser Verständnis von Industrie 4.0 basiert auf drei Säulen: Technologie, Mensch und Bildung.“

Auf der Smart Automation in Linz ist Industrie 4.0 eines der zentralen Themen, denn die vierte industrielle Revolution wird das Bild der Fertigung maßgeblich prägen. Das „Internet der Dinge“ hält schrittweise Einzug in der Produktion und wird künftig mit hochkommunikativen Komponenten – angesprochen vom Werkstück selbst – eine sich selbst ständig anpassende, adaptive Maschine formen. Der Mensch ist integraler und unverzichtbarer Bestandteil dieser Produktionswelt der Zukunft. Das heißt, Technik muss den Menschen verstehen, der Mensch muss die Technik verstehen und das auf eine intuitive Art und Weise.

FlexShapeGripper: Greifen nach dem Vorbild der Chamäleonzunge.

Technologie – Mensch – Bildung

So wie heute zwei Menschen zusammen arbeiten, muss es künftig möglich sein, dass Menschen mit Maschinen zusammenarbeiten – eine Herausforderung für den Menschen und die Technik. Dipl.-Ing. Rainer Ostermann, Country Manager von Festo Österreich: „Festo betrachtet den Wandel in der Produktionswelt aus unterschiedlichen Perspektiven und bezieht neben der Technologie auch weitere Gesichtspunkte wie die Interaktion zwischen Mensch und Technik sowie das Thema Ausbildung und Qualifizierung der Mitarbeiter ein. Unser Verständnis von Industrie 4.0 basiert also auf drei Säulen: Technologie, Mensch und Bildung – hier sehen wir spannende Aufgabenfelder.“

Mit SupraShuttle präsentiert Festo ein Studienobjekt aus den Labors der Supraleiter-Forschung, das ein berührungsloses Handling in Vakuum und Reinraum demonstriert.

Lösungen zum Anfassen

Das für Festo das Thema Industrie 4.0 große Bedeutung hat, zeigt auch der Messestand des Automatisierungsspezialisten auf der Smart Automation. Rainer Ostermann: „Unser Motto lautet heuer ‚evolution – Industrie 4.0 findet statt‘. Dazu präsentieren wir als eines der ersten Unternehmen neben innovativen Forschungsträgern auch bereits real existierende Lösungen.“ Zu sehen gibt es unter anderem SupraShuttle, ein Studienobjekt aus den Labors der Festo Supraleiter-Forschung, das ein berührungsloses Handling in Vakuum und Reinraum demonstriert. Es zeigt, wie schwebende Objekte in hermetisch dichte Räume hinein kommen und innerhalb dieser Räume bewegt werden können.

Auf der Smart Automation zu sehen: Die vielseitige Lehr- und Forschungsplattform MPS Transfer Factory bietet schon heute einen Ausblick auf verschiedene Aspekte von Industrie 4.0.

Supraleiter: Neue Möglichkeiten für die Industrie

Die wichtigste Eigenschaft von Supraleitern: Beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur fällt ihr elektrischer Widerstand schlagartig auf null ab – so können sie Strom verlustfrei über weite Strecken transportieren. Zudem kann der Supraleiter beim Erreichen dieser Sprungtemperatur das Feld eines Permanentmagneten in einem zuvor festgelegten Abstand „einfrieren“ und den Magneten dadurch schweben lassen. Festo nutzt insbesondere diese zweite Eigenschaft, um daraus Anwendungen für die Automatisierungstechnik abzuleiten. Die energieeffiziente, reibungsfreie Lagerung, die einfache Medientrennung oder der wartungs- und verschleißfreie Betrieb ermöglichen völlig neue Anwendungsfelder für die Automation der Zukunft – zu sehen auf der Smart Automation am Festo Stand.

Fit für Industrie 4.0

Zukunftsorientiert ist auch die Lern- und Forschungsplattform, die Festo Didactic auf der Smart Automation präsentiert. Die MPS Transfer Factory bietet Unternehmen und Ausbildungsinstitutionen schon heute einen Ausblick auf verschiedene Aspekte von Industrie 4.0. Ziel: die Herstellung von individualisierten Produkten zu attraktiven Preisen. Voraussetzung dafür: die intelligente Vernetzung der Komponenten einer Produktionsanlage, eine flexible Logistik und direkte Schnittstellen, die schnelle und geschlossene Informationskreisläufe im System ermöglichen. Die MPS Transfer Factory zeigt, wie es geht.

Produktionsgeschichte an Bord

Die Lern- und Forschungsplattform demonstriert die Produktion von morgen in einem dezentral gesteuerten, intelligenten Netzwerk, in dem Werkstücke „on board“ ihre eigene Produktionsgeschichte tragen und bei Maschinen ihre Bearbeitungsprozesse anfordern. Durch den Einsatz von offenen, konfigurierbaren Systemen und Kommunikationsstandards wird die nahtlose Integration von Anlagen- und Automatisierungstechnik mit der Prozesssteuerung und Auftragsverwaltung ermöglicht. Leitrechner als Vermittlungsebene zwischen der Auftragsverwaltung und der Produktionsanlage sind nicht mehr zwingend notwendig – doppelte Datenhaltung und inkonsistente Datenbestände gehören damit der Vergangenheit an. Ein wichtiger Schritt, denn bei der Herstellung von kundenindividuellen Produkten können auf diese Weise Zeit und Kosten eingespart werden.

Bionische Insekten

Lösungen für die Automation der Zukunft standen bei Festo auch auf der diesjährigen Hannover Messe Industrie im Mittelpunkt. Ein ganz besonderer Hingucker waren wieder die Entwicklungen des Festo Bionic Learning Networks. Diesmal mit dabei: bionische Insekten wie Ameisen und Schmetterlinge. Bei den eMotionButterflies kombinierte Festo den Ultraleichtbau künstlicher Insekten mit dem koordinierten Flugverhalten im Kollektiv. Um dem Flug ihres natürlichen Vorbilds so nahe wie möglich zu kommen, verfügen die künstlichen Schmetterlinge über eine hochintegrierte On-Board-Elektronik. Sie kann die Flügel präzise und individuell ansteuern und so die schnellen Bewegungen umsetzen.

Selbstständig navigieren

Zur Steuerung der eMotionButterflies ist kein menschlicher Pilot notwendig. Damit die Schmetterlinge die unterschiedlichen Manöver jedoch prozesssicher und stabil fliegen, ist permanente Kommunikation nötig. Für die Lokalisierung der einzelnen Flugobjekte sorgen die Funk- und Sensortechnologie an Bord in Kombination mit dem installierten Leit- und Monitoringsystem. Wichtiger Bestandteil des Indoor-GPS ist ein Kamerasystem, wie es auch in der Fabrik der Zukunft eingesetzt werden könnte. Zehn im Raum angebrachte Infrarotkameras erfassen die Schmetterlinge über zwei aktive Marker (Infrarot-LEDs). Die Kameras leiten die Positionsdaten an einen zentralen Leitrechner weiter, der wie ein Fluglotse fungiert und die bionischen Schmetterlinge von außen koordiniert.

Vorbild Chamäleon

Ebenfalls gezeigt wurde in Hannover, was die Automatisierungstechnik vom Chamäleon lernen kann. Als Vorbild diente dabei die Zunge des Reptils, die interessante Fähigkeiten mitbringt. Der FlexShapeGripper, der im Rahmen des Festo Bionic Learning Networks gemeinsam mit der Universität Oslo entwickelt wurde, kann mehrere Objekte mit unterschiedlichsten Formen in einem Vorgang greifen, sammeln und wieder abgeben – ohne dass ein manueller Umbau notwendig ist. Möglich wird das durch seine wassergefüllte Silikonkappe, die sich flexibel und formschlüssig über das jeweilige Greifgut stülpt.

Flexible Formanpassung

Die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen verleiht dem FlexShapeGripper seinen Namen. In der Natur lässt sich die einzigartige Kombination von Kraft- und Formschluss der Zunge bei der Jagd des Chamäleons auf Insekten beobachten. Hat das Chamäleon seine Beute im Visier, lässt es seine Zunge wie ein Gummiband herausschnellen. Kurz bevor die Zungenspitze das Insekt erreicht, zieht sie sich in der Mitte zurück, während sich die Ränder weiter vorwärtsbewegen. Dadurch passt sich die Zunge der Form und Größe des jeweiligen Beutetieres an und kann es fest umschließen. Die Beute bleibt an der Zunge haften und wird wie an einer Angelschnur eingeholt.

Technische Umsetzung als Greifer

Der FlexShapeGripper besteht aus einem doppeltwirkenden Zylinder, dessen eine Kammer mit Druckluft befüllt wird, während die zweite dauerhaft mit Wasser gefüllt ist. An dieser zweiten Kammer ist das elastische Silikonformteil montiert, das der Zunge des Chamäleons entspricht. Das Volumen der beiden Kammern ist so ausgelegt, dass die Verformung des Silikonteils ausgeglichen wird. Der Kolben, der beide Kammern voneinander dicht abtrennt, ist mit einem dünnen Stab an der Innenseite der Silikonkappe befestigt.

Pneumatisches Halten und Ablösen

Beim Greifvorgang führt ein Handlingsystem den Greifer über das Objekt, sodass er den Gegenstand mit seiner Silikonkappe berührt. Dann wird die obere Druckkammer entlüftet. Der Kolben fährt mittels Federunterstützung nach oben und das wassergefüllte Silikonteil zieht sich nach innen. Gleichzeitig führt das Handling den Greifer weiter über das Objekt. Die Silikonkappe stülpt sich dabei über jedes beliebig geformte Greifobjekt, wodurch ein fester Formschluss entsteht. Das elastische Silikon erlaubt eine präzise Anpassung an sehr viele unterschiedliche Geometrien. Die hohe Haftreibung des Materials erzeugt eine starke Haltekraft – zusätzliche Energie ist zum Halten nicht notwendig. Eine interessante Greifertechnologie für die Fertigung der Zukunft.

Fachtagung: Vorsprung durch Wissen

Ein besonderes Highlight zum Thema Industrie 4.0 bietet Festo gemeinsam mit weiteren Partnern aus der Industrie: die Fachtagung industry.tech15, die von 22. bis 23. September im Ferry Porsche Congress Center in Zell am See (Salzburg) stattfindet. Eine der zentralen Fragen rund um Industrie 4.0 ist, welche Technologien sich durchsetzen werden? Damit verbunden: Wo und warum sollte man schon heute investieren? Wie bereitet man seine Mitarbeiter am besten vor? Und natürlich: Security / Big Data – was tun, damit die Welt der Daten nicht aus dem Ruder läuft? Zu den Referenten zählen Vordenker wie der bekannte deutsche Univ. Prof. Dr. Dr. Franz-Josef Radermacher, Univ. Prof. DI Dr. Friedrich Bleicher von der TU Wien, der Bildungsexperte Dr. Andreas Salcher und der Zukunftsforscher Lars Thomsen. Weitere Informationen zur Fachtagung findet unte www.industry-tech.at.

Mehr über Festo und die Zukunft der Automation gibt’s unter www.festo-evolution.at