Modellbasierte Auslegung granulatbasierter Greifer für die flexible Handhabung deformierbarer Objekte in der automatisierten Produktion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Dröder; Professor Dr.-Ing. Arno Kwade
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450839725

Für eine hochproduktive und effiziente Produktion ist die automatisierte Handhabung eine der zentralen Herausforderungen. Dabei verursacht die stetig wachsende Nachfrage nach individualisierten Produkten und die daraus resultierende Variantenvielfalt neue Herausforderungen an die Wandlungsfähigkeit von Produktionssystemen. Der ganzheitliche Produktlebenszyklus erfordert darüber hinaus eine Betrachtung von Demontage- und Recyclingaspekten, in denen für die (Teil-)automatisierung aufgrund der unvorhersehbaren Produktzustände eine erhöhte Flexibilität der Handhabungssysteme notwendig ist. Daher ist ein enormes Bedarfspotenzial bezüglich zukünftiger, effizienter, automatisierbarer und flexibilisierter Handhabungsprozesse abzusehen. Granulatbasierte Greifsysteme bieten aufgrund ihrer charakteristischen Anpassungsfähigkeit ein enormes Potenzial für die Automatisierung der Handhabung, sofern durch ein geeignetes Verständnis für die Wirkungsweisen der Greiffunktionen ermöglicht wird. Daher wurde im ersten Zeitraum des vorliegenden Projekts (DFG-Projektnr. 450839725) für die Auslegung eines an der TU Braunschweig konzipiertes granulatbasierten Greifsystems die grundlegende Wirkweise des spezifischen Greiferprinzips untersucht, die die Handhabung einer hohen Variantenvielfalt ermöglicht. Hierfür wurde die Handhabung starrer, flächiger Objekte betrachtet und neben der Gestaltung des Greifers die Auswirkungen unterschiedlicher Handhabungsobjektgeometrien sowie angepasster Greifstrategien untersucht. Dabei konnte mithilfe der kombinierten empirischen und numerischen Untersuchungen in der ersten Projektphase eine umfassende Wissensbasis aufgebaut werden, die die Ableitung von Designregeln ermöglichen. In der Montage- und Demontagerealität ist allerdings aufgrund der Verbreitung von Polymeren und gewichtsoptimierten Bauteile davon auszugehen, dass sich eine Vielzahl an Objekten während der Handhabung elastisch verformen. Dies birgt in der Interaktion mit konventionellen Greifprinzipien ein hohes Risiko für ein Ablösen flächiger Objekte im Handhabungsprozess und führt aufgrund der hohen Geometrie- und Verformungsvielfalt zu einer enormen Komplexitätssteigerung in der Auslegung. Daher ist eine vollständige Aufarbeitung der Problemstellung und eine Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf die neue Dimension elastisch verformbarer Greifobjekte und die Untersuchung der Auswirkungen erforderlich, um eine modellbasierte Auslegung und ein ganzheitliches Verständnis der Interaktion eines granulatbasierten Greifers mit verformbaren Handhabungsobjekten zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen