Os fabricantes geralmente devem oferecer produtos de alta qualidade a preços baixos para se manterem competitivos. Três Institutos Fraunhofer estão, portanto, trabalhando na próxima geração de robôs industriais que facilitarão os processos de produção com boa relação custo-benefício. Os pesquisadores estão se concentrando no desenvolvimento de uma nova cinemática para fresar materiais leves, metais, e aços. O objetivo:alcançar uma tolerância de produção de apenas 0,1 milímetros em todo o espaço de trabalho do robô, começando com o primeiro componente.

Mais e mais consumidores estão exigindo produtos feitos sob encomenda, produtos customizados. As instalações de produção de amanhã precisarão ser eficientes e versáteis se quiserem atender aos requisitos cada vez mais rigorosos e às necessidades específicas de cada cliente - ao mesmo tempo em que controlam a pressão dos custos crescentes. Máquinas-ferramentas de alta precisão que conferem uma certa forma geométrica às peças continuam a ser a solução escolhida. Os robôs industriais convencionais simplesmente não foram capazes, devido à sua precisão insuficiente, para suplantar essas máquinas-ferramentas. O uso de robôs para operações de fresamento continua particularmente desafiador. Principalmente devido aos redutores, a baixa rigidez do robô desvia a ferramenta - reduzindo seu apelo para o uso. De fato, a equipe de produção deve cumprir tolerâncias de produção extremamente rígidas sempre que usinar materiais leves, como alumínio ou plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP), bem como metais, e aços.

Produção customizada, mesmo para um tamanho de lote de um

Os pesquisadores que trabalham no projeto de pesquisa conjunto "Flexmatik 4.1" da Fraunhofer (consulte o quadro) estão desenvolvendo um robô industrial projetado para o fresamento de alta precisão de materiais leves. Os parceiros do projeto são os Institutos Fraunhofer para Sistemas de Produção e Tecnologia de Design IPK, para Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados IFAM, e para Durabilidade Estrutural e Confiabilidade do Sistema LBF. Os pesquisadores devem revisar a cinemática para que o robô seja bem-sucedido. Sascha Reinkober, chefe de departamento da Fraunhofer IPK, explica:"Estamos projetando uma cadeia cinemática multieixo que é especialmente projetada para processos de caminho contínuo." O robô prossegue do ponto A ao ponto B do componente sendo usinado ao atravessar uma unidade linear, um tipo de trilho. "As simulações do sistema que conduzimos durante a fase de projeto indicam que podemos atingir um objetivo de precisão de mais / menos 0,1 milímetros. Isso será possível a partir do primeiro componente, apesar das forças do processo agindo sobre ele. Os fabricantes podem, portanto, personalizar a produção, mesmo para um tamanho de lote de apenas uma unidade, "diz Jan Hansmann, líder de projeto na Fraunhofer LBF. "Sob a exposição das forças do processo, o robô se desviará muito menos de seu caminho de destino programado. O robô pode, conseqüentemente, fazer um furo no local pretendido do componente com uma precisão muito maior, por exemplo."

Para garantir alta precisão, a equipe de pesquisadores está desenvolvendo um novo conceito de acionamento para eixos individuais. Unidades parcialmente diretas são usadas, que são consideravelmente mais rígidos durante a operação do que os redutores de alta tecnologia de hoje. E uma nova estratégia de controle do clima minimiza a imprecisão devido às flutuações de temperatura. O robô também é equipado com um controle cnc para máquinas-ferramentas. Por último mas não menos importante, o novo Flexmatik apresenta um sistema de controle de vibração ativo.

O novo robô projetado oferece benefícios importantes em comparação com máquinas-ferramentas:o custo de aquisição diminui em até um fator de 10 e o consumo de energia em até um fator de 15. Graças à sua unidade linear, o Flexmatik exibe um espaço de trabalho semelhante a grandes fresadoras de portal - e melhor acessibilidade. Comparado a uma fresadora de portal, o Flexmatik não requer uma base pesada especial. Isso mantém os custos de construção mais baixos e concede aos usuários flexibilidade na configuração. Os pesquisadores da Fraunhofer desejam concluir um protótipo funcional até o final de 2018.

Seu robô de fresagem inovador pode lidar com uma ampla gama de aplicações - incluindo a usinagem de grandes estruturas CFRP, como fuselagens, a fresagem de componentes para turbinas a gás, e o redesenho das ferramentas de prensa. “O Flexmatik é uma escolha adequada para muitas aplicações em praticamente todos os setores que usam máquinas-ferramenta. Mas não se trata de substituir máquinas-ferramenta. O Flexmatik pode ser um complemento útil que compartilha cargas de trabalho. O objetivo final é tornar os processos de produção mais custosos eficaz, "enfatiza Sven Philipp von Stürmer, líder de projeto no Fraunhofer IFAM.