Die Industrie steht vor der Herausforderung, den hohen Energieverbrauch zu reduzieren, der nicht nur Kosten verursacht, sondern auch das Klima belastet. Auf der kommenden Hannover Messe, die vom 31. März bis 4. April in Halle 2 am Saarland-Stand B10 stattfindet, präsentieren Professoren der Universität des Saarlandes, Stefan Seelecke und Paul Motzki, innovative Roboter-Technologie, die bis zu 90 % weniger Strom verbrauchen kann als bestehende Systeme. Diese bahnbrechende Entwicklung könnte einen entscheidenden Beitrag zur Effizienzsteigerung in der Industrie leisten. Die Universität des Saarlandes berichtet, dass aktuelle Roboterarme kontinuierlich Energie verbrauchen, wobei viele Greifsysteme pneumatisch arbeiten und dabei laut sind.

Die präsentierte Technologie basiert auf Formgedächtnismaterialien, die leichtere und flexiblere Robotergreifer ermöglichen. Diese neuen Antriebssysteme weisen nicht nur signifikante Vorteile hinsichtlich des Energieverbrauchs auf, sondern sind auch in der Lage, Werkstücke energielos und sicher zu handhaben. Die Prototypen, darunter Vakuumgreifer und Zangengreifer, werden auf der Messe vorgestellt und sind das Ergebnis einer umfassenden Forschung an Formgedächtnislegierungen (FGL) an der Ruhr-Universität Bochum.

Vorteile der Formgedächtnistechnologie

Formgedächtnislegierungen, wie die Nickel-Titan-Legierung, erinnern sich an ihre Ursprungsform durch einen Glühprozess. Ihre besondere Eigenschaft beruht auf der Phasenänderung zwischen zwei Kristallstrukturen: der Martensit-Phase (Tieftemperaturphase) und der Austenit-Phase (Hochtemperaturphase). Diese Struktur ermöglicht eine reversible Dehnung von bis zu 10 %. Das macht FGL ideal für den Leichtbau, der auch in der Mechatronik gefordert ist. Ingenieur.de hebt hervor, dass die Industrie Anforderungen an Strukturbauteile stellt, die kleiner, leichter und effizienter werden sollen.

Besonders bemerkenswert ist die Fähigkeit eines Drahtes mit nur 500 Mikrometern Durchmesser, über 10 Kilogramm zu ziehen. Ein Weltrekord von 20 Drähten mit einem Durchmesser von 25 Mikrometern erreicht eine Zugkraft von 5 Newton bei 200 Hertz. Diese Eigenschaften ermöglichen es Ingenieuren, elastische Greifsysteme zu entwickeln, die sich flexibel an unterschiedliche Werkstücke anpassen können.

Zukunftsperspektiven und Herausforderungen

Die Nachfrage nach Formgedächtnistechnologien boomt, und ihre Anwendungen reichen von der Medizintechnik über die Automobilindustrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Sie können in der Aktorik eingesetzt werden und Elektromagnete durch leichtere Materialien ersetzen, was zu einer Gewichtseinsparung von bis zu 80 % führt. Formgedächtnislegierung.com betont, dass die besonderen Eigenschaften von Nickel-Titan-Legierungen sich durchsetzen und große Potenziale für zukünftige Entwicklungen bieten.

Die Entwicklung neuer eisen- oder kupferbasierter Legierungen soll die Temperaturgrenzen erhöhen, jedoch bestehen Herausforderungen, die eine effiziente Nutzung der Formgedächtnistechnologie einschränken. Dazu gehören die Unerfahrenheit der Konstrukteure im Umgang mit FGL und das Fehlen spezifischer Richtlinien.

Das Forscherteam um Seelecke und Motzki sucht auf der Hannover Messe aktiv nach Partnern zur Weiterentwicklung ihrer Technologielösungen. Die neu gegründete Firma „mateligent GmbH“ wird dabei eine Schlüsselrolle in der praktischen Umsetzung der Formgedächtnistechnologie spielen, um den Technologietransfer zwischen Forschung und Industrie zu fördern.