Elektrostatischer Greifer kann textile Halbzeuge handhaben

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Elektrostatischer Greifer zur FVK-Handhabung optimal

Das Fraunhofer IPT entwickelt Greifersysteme für den automatisierten industriellen Einsatz in der Fertigung von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen. Erste Untersuchungen zeigten, dass ein elektrostatischer Greifer für diese Anwendung optimal ist. Der Greifmechanismus basiert auf der dielektrischen Polarisation des aufzunehmenden Halbzeugs, wobei durch Ladungsschwerpunktverschiebung flächige Anziehungskräfte zwischen Greifer und Halbzeug wirken.

Ein modularer Aufbau erlaubt die Erweiterung und Anpassung an die spezifischen Anforderungen in der Fertigung. Beinahe beliebige Formen und Anordnungen der Elektroden können realisiert werden, um so den prozessspezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Zudem ist eine individuelle Ansteuerung der Greifelemente möglich, um zum Beispiel selektiv Zuschnitte von einem Schnitttisch aufnehmen und ablegen zu können. Diese Greiftechnik bietet zusätzlich zur flächigen Krafteinleitung viele weitere Vorteile.

Niedriges Gewicht bietet weitere Vorteile für elektrostatischen Greifer

Im Kontrast zu den bisherigen Lösungsansätzen ist für das Greifersystem selbst ein sehr niedriges Gewicht kennzeichnend. Damit werden eine wesentlich geringere Masse und Trägheit des zu bewegenden Elementes erreicht. Somit lassen sich die Anschaffungs- und Betriebskosten für das Trägersystem signifikant reduzieren.

Darüber hinaus fällt der Energieverbrauch des elektrostatischen Greifersystems um mehrere Größenordnungen geringer aus als bei den bisherigen Lösungsansätzen, wie dem Vakuumflächengreifer. Folglich ermöglicht diese Greiferentwicklung nicht nur eine verbesserte Handhabbarkeit von textilen Halbzeugen, sondern auch eine deutlich gesteigerte Kosten- und Energieeffizienz.

Es ist geplant, diesen neuen Greifermechanismus mit adaptiven Kinematiken zu kombinieren, um ein leistungsfähiges Gesamtkonzept für die Handhabungsaufgaben anbieten zu können.

Rückgekoppeltes System kompensiert Ungenauigkeiten

Aufgrund der Charakteristik von textilen Halbzeugen sind diese nicht durch die konventionellen, rein deterministischen Steuerungslösungen adäquat zu handhaben. Zukünftig wird daher für einen sicheren und optimalen Handhabungs- und Ablageprozess ein rückgekoppeltes Greifersystem nötig, das mögliche Fehler durch Aufnahmeungenauigkeiten, Toleranzen und Verformungen im Halbzeug erkennt und ausgleicht.

Zudem ist die Integration eines Qualitätssicherungssystems in das Greifersystem essentiell, weil beispielsweise eine Kontrolle der Faserlage am festen Bauteil nicht mit technisch vertretbarem Aufwand möglich ist. Eine umfassende Überwachung durch Sensorik während der Handhabung ist daher nötig.

* Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Mitglied des Direktoriums des Fraunhofer-Instituts für Produk­tionstechnologie (IPT) in 52074 Aachen und dortiger Leiter des Bereichs Produktionsmaschinen ; Dr. Michael Emonts leitet als Oberingenieur die Abteilung Faserverbund- und Lasersystemtechnik am Fraunhofer IPT. Dipl.-Ing. Boris Ozolin ist dort wissenschaftlicher Mitarbeiter

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