Mobile Schwerlastmanipulatoren zur kooperierenden Handhabung von Großbauteilen

• Fachliche Zuordnung: Produktionstechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491110528

Die Produktion anspruchsvoller Produkte, u.a. in den Branchen Energieerzeugung, Mobilität und Bauwesen, ist geprägt von einer Zunahme der Produktvarianten und verkürzten Innovationszyklen bei gleichzeitigem Kosten- und Qualitätsdruck. Es besteht daher Bedarf nach flexibler Automatisierung, um sowohl den Bedarfsanstieg als auch den Qualitätsanforderungen am Hochlohnstandort gerecht zu werden. Ein Ansatz zur Flexibilisierung der automatisierten Montage anspruchsvoller, meist großer Bauteile besteht im Einsatz mobiler Schwerlastmanipulatoren anstelle von konventionellen ortfesten Sondermaschinen. Die Bearbeitung und Montage von anspruchsvollen Bauteilen stellt seit vielen Jahren einen Schwerpunkt der Forschung der Arbeitsgruppe Model-based Systems am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement (MQ) am WZL der RWTH Aachen dar. Forschungsgestand ist dabei die Regelung komplexer Handhabungssysteme mittels kooperierender Roboter. Innerhalb modellbasierter Regelungssysteme werden das Verformungsverhalten der Bauteile, das dynamische Verhalten der Roboterkinematik als auch Messsystemeinflüsse berücksichtigt. Drahtlose Kommunikation und Edge-Cloud-Systeme sind Bestandteil der bisherigen Forschungsarbeiten an mobilen Manipulatoren. Grundsätzliche Erkenntnisse aus diesen Arbeiten lassen sich jedoch nicht ohne weiteres auf die automatisierte Handhabung und Montage anspruchsvoller Bauteile übertragen. Ein Grund dafür ist antiproportional Steifigkeitszunahme mobiler Manipulatoren im Vergleich zu den resultierenden Prozesskräften bei der Handhabung großer Bauteile. Es resultieren funktionale Abweichungen an den montierten Baugruppen und Restriktionen in der Einsetzbarkeit der Systeme. Ein Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls für Individualisierte Bauproduktion (IP), Fakultät für Architektur der RWTH Aachen University liegt im Einsatz innovativer Maschinen und komplexer roboterbasierter Systeme in der Bauproduktion. Um eine Umgebung zu schaffen, die eine effiziente, individualisierte Fertigung von Losgröße eins ermöglicht, werden neue und benutzerfreundliche Methoden und flexible Produktionssysteme im Bauwesen eingeführt. Die Kombination flexibler Robotik mit intuitiven Methoden zur designorientierten Prozessplanung und Roboterprogrammierung ermöglicht den Einsatz innovativer Fertigungsverfahren in der Bauproduktion.Zur Erweiterung des Einsatzspektrums mobiler Manipulatoren bedarf es grundlegender Arbeiten in der Modellierung des Zusammenspiels von Bauteilen und mobilen Robotern, der hochredundanten Bewegungsplanung sowie der autonomen Prozessplanung. Als Infrastruktur für derartige Vorhaben werden somit zwei mobile Schwerlastmanipulatoren, bestehend aus einem Industrieroboter mit einer Nutzlast ≥ 240 kg und Reichweite ≥ 3.000 mm auf jeweils einer mobilen, flächenbeweglichen selbstfahrenden Plattform beantragt. Das Großgerät ist weiterhin mit zusätzlicher Sensorik und drahtloser Kommunikationstechnik ausgestattet.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mobile Schwerlastmanipulatoren zur kooperierenden Handhabung von Großbauteilen
• Gerätegruppe: 2320 Greif- und Hebewerkzeuge, Verladeeinrichtungen
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Robert Schmitt