Siemens-Spinnen sollen 3-D-Druck revolutionieren

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Mobiler 3-D-Druck ist absolutes Neuland

Im Detail sieht das wie folgt aus: Um ihre unmittelbare Umgebung zu interpretieren, verwenden die Roboter Onboard-Kameras und einen Laser-Scanner. Jeder Roboter kennt den Bewegungsradius seines 3-D-Druckerarms und findet eigenständig heraus, welchen Teil einer flachen oder gewölbten Fläche er ansteuern kann, während die anderen Roboter dieselbe Technik zur Bearbeitung der angrenzenden Flächen verwenden.

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Indem jedes Areal in vertikale Kästchen aufgeteilt wird, sind die Roboter in der Lage, selbst komplexe Geometrien gemeinsam so zu bearbeiten, dass kein Fleck ausgelassen wird. „Bisher hat noch niemand versucht, so etwas mittels mobiler Produktion durchzuführen“, erläutert Hasan Sinan Bank, der eine führende Rolle bei dem Projekt gespielt und mehrere dabei entwickelte Erfindungen zum Patent angemeldet hat.

Fast alles von Siemens entwickelt

Auch andere Verhaltensweisen der Spinnen sind autonom angelegt. So kennen sie ihren genauen Standort. Wenn der Batteriestrom nach etwa zwei Stunden zur Neige geht, macht sich die Spinne auf den Weg zurück zur Ladestation, jedoch nicht ohne zuvor ihre Daten an eine andere Spinne zu übermitteln, die sich gerade aufgeladen hat. So kann die zweite Spinne dort weitermachen, wo die erste aufgehört hat.

Die Spinnenroboter sind außerdem in der Lage, Hindernisse selbstständig zu umgehen. Langfristig soll das Projekt helfen, „eine Plattform autonomer Fertigungsmaschinen zu schaffen, die eine Aufgabe verstehen, diese eigenständig auf mehrere verfügbare Roboter aufteilen und gemeinschaftlich und koordiniert einen Fertigungsprozess bewerkstelligen“, so Dalloro.

In NX, einer Siemens-Product-Lifecycle-Management-(PLM)-Softwarelösung, und einer von Dalloros Team entwickelten Hybridsoftware, die NX mit dem an internationalen Robotikinstituten weit verbreiteten „Robot Operating System“ (ROS) verbindet, nahmen die Spinnen rasch Gestalt an.

„Mit Ausnahme der Motoren und Kabel der Spinnen, die serienmäßig produziert werden, haben wir von der Mechanik bis zur Software alles selbst entwickelt“, erklärt Dalloro stolz. Getreu dem Projektschwerpunkt, der auf der modernen Fertigung liegt, wurde jedes zunächst virtuell entworfene Bauteil mithilfe eines 3-D-Druckers angefertigt.

Simuliertes Verhalten im Roboter-Kollektiv

Darüber hinaus musste das Team Software-Tools entwickeln, die das Verhalten der Spinnen innerhalb von Robotergemeinschaften simulieren. Und schließlich waren auch Methoden zur genauen Kalibrierung der ähnlich wie bei 3-D-Druckern aufgebauten Düsen der Spinnen nötig. Für die Entwicklungsphase verwenden die Spinnen derzeit nur eine aus Maisstärke und Zuckerrohr hergestellte, als Polymilchsäure (PLA) bekannte Substanz.

Und wie sieht die Zukunft der Roboterspinnen aus? Das ursprüngliche Ziel der Forschungsgruppe in Princeton, nämlich ein System zu entwickeln, das sich durch maximale Autonomie und minimalen Programmieraufwand auszeichnet, ist bereits erreicht. Jetzt eröffnet sich ein weites Feld: „Sobald die Technologie ausgereift ist“, schätzt Bank, „könnte man sie auf fast allem anwenden.“

Der Beitrag erschien ursprünglich bei unserer Schwesterpublikation MM Maschinenmarkt.

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