Robotertechnik

Elastische Polyurethanhaut gegen Faltenbildung bei Robotern

22.04.2009 | Autor / Redakteur: Josef Kraus / Josef-Martin Kraus

Bild 1: Auf der Automatica 2008 stellten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart erstmals den Care-O-bot 3 vor.

Die Eigenschaften von Polyurethan-Werkstoffen ermöglichen sehr spezifische Oberflächenfunktionen. Dieses Potenzial kann man sich bei Robotern im Servicebereich zunutze machen. Der Service-Roboter Care-O-bot steckt in einer Hülle, die im Bereich der beweglichen Teile kaum Falten bildet. Die Polyurethanhaut besteht innen aus einem Weichschaumstoff und außen aus einem Dispersionsschlagschaum.

Um der steigenden Nachfrage nach Servicerobotern Rechnung zu tragen, hat die Bayer Materialscience AG, Leverkusen, die globale Arbeitsgruppe „Robotics“ gegründet. Ziel ist es, diese Anwendung für funktionalisierte, hochwertige Polymerwerkstoffe zu erschließen.

Werkstoffe speziell für Roboter

So kooperiert der Werkstoffspezialist bereits in mehreren Projekten mit Schlüsselpartnern der Roboterbranche. Ein Beispiel dafür ist die aktuelle Version des Service-Roboters Care-O-bot, der Ende vergangenen Jahres im Rahmen der 21. Branchentagung „Schaumkunststoffe und Polyurethane“ in Würzburg mit einem Innovationspreis ausgezeichnet wurde (Bild 1).

Ausschlaggebend dafür war die Hülle des Roboters. Sie besteht im Bereich der beweglichen Teile aus einer elastischen Haut, die bei Bewegungen des Roboters möglichst wenig Falten wirft. Bayer Materialscience hat diese Haut auf Basis von Polyurethanen (PUR) entwickelt.

Die Vorgaben dazu kamen vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart, das den Roboter konzipierte. Dort hatte man sich die menschliche Haut zum Vorbild gemacht.

Bild 2: Das Anwendungspotenzial dieser zweischichtigen Polyurethanhaut wird in der Robotik als sehr hoch eingeschätzt. Bilder: Bayer Materialscience

Die Lösung besteht aus einer Werkstoffkombination mit zweischichtigem Aufbau. Auf dem sehr leichten, stark dehnbaren Weichschaumstoff Hypernova – so der Werkstoffspezialist – wurde der Dispersionsschlagschaum Impranil als eigentliche dünne, geschlossene Haut aufgebracht (Bild 2).

Entwicklungsansätze für Leichtau-Roboter

Entwicklungsansätze für Leichtau-Roboter

Der Leichtbau in der Robotik bietet funktionalisierten Polymer-Werkstoffen ein hohes Anwendungspotenzial. Grund dafür ist die Reduzierung des Energieverbrauchs sowie der trägen Masse der beweglichen Teile, die beschleunigt und abgebremst werden muss. Daher birgt laut Bayer Materialscience der Leichtbau mit Kunststoffen Ansätze, um die Entwicklung von Robotern weiter voranzutreiben.

So sieht der Werkstoff-Spezialist in den Kohlenstoff-Nanoröhren Baytubes die Möglichkeit, die Steifigkeit und Festigkeit von Thermoplast- und Polyurethan-Werkstoffen zu erhöhen. Aus diesen Kunststoffen könnten nicht nur Gehäuseteile, sondern auch sehr belastbare, mikromechanische Bauteile gefertigt werden. Außerdem lassen mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen Kunststoff elektrisch leitfähig machen, um zum Beispiel der Kunststoffhaut eines Roboters sensorische Fähigkeiten zu verleihen.

Ein visionäres Entwicklungsziel bei Bayer Materialscience ist die Herstellung künstlicher Muskeln aus elektrisch aktivierbaren Polymer-Werkstoffen. Reale Ausgangsbasis für solchen Visionen sei ein umfangreiches Wissen, was die Anforderungen und Bedürfnisse der Robotik betrifft.

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