■ [ FOKUS FORSCHUNG ] Roboter mit der Lizenz zum Fräsen Bild: Fraunhofer IFAM Fräskinematik | Erheblich günstiger als eine Werkzeugmaschine, aber sehr präzise: Das soll ein neuer Typ von Roboter sein, den Fraunhofer-Forscher im Verbund Flexmatik entwickeln. Drei Fraunhofer-Institute arbeiten an einer neuen Generation von Industrierobotern, die kostengün stige Produktionsprozesse ermög lichen sollen. Im Fokus steht die Entwicklung einer neuen Fräskinematik, mit der sich Leichtbauwerk stoffe, Metalle und Stähle bearbeiten lassen. Das Ziel: eine Fertigungstoleranz von 0,1 mm im gesamten Arbeitsraum bereits ab dem ersten Bauteil. Für Zerspanungsaufgaben werden heute nach wie vor hochpräzise Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sie sind genauer, als es konventionelle Industrieroboter heute leisten können. Beim Fräsen beispielsweise würde das Werkzeugs aufgrund der niedrigen Systemsteifigkeiten abgedrängt, was vor allem auf die Getriebe im Roboterarm zurückzuführen ist. Im Fraunhofer-Verbundprojekt Flexmatik 4.1 entwickeln das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM sowie für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen Roboter, dem das hochpräzise Fräsen von Leichtbauwerkstoffen gelingen soll. Hierfür muss die Kinematik grundlegend geändert werden. „Wir konstruieren eine Mehr achskine - matik, die speziell für Bahnprozesse ausgelegt ist“, erläutert Sascha Reinkober, Abteilungsleiter am Fraunhofer IPK. Präzise Bewegung auf der Lineareinheit Dabei fährt der Roboter auf einer so genannten Lineareinheit – einer Art Schiene – entlang des zu bearbeitenden Bauteils von Punkt A nach Punkt B. Erste Simula - tionen deuten darauf hin, dass damit das Genauigkeitsziel von ± 0,1 mm zu erreichen ist. Der Roboter soll sich also unter Krafteinwirkung um ein Vielfaches weniger von der programmierten Sollposition wegbewegen, als man das heute kennt. So ließe sich eine Bohrung wesentlich genauer an der vorgesehenen Position im Bauteil erzeugen. Einzelne Achsen bekommen dafür ein neues Antriebskonzept mit Direktantrieben, die im Betrieb deutlich steifer sind als aktuelle Hightech-Getriebe. Dank ei- Die Fräskinematik soll Werkzeugmaschinen nicht ersetzen, sondern sinnvoll ergänzen und entlasten. Im Wesentlichen geht es darum, Produktionsprozesse günstiger zu gestalten nes neuen Klimatisierungskonzepts lassen sich zudem temperaturbedingte Ungenauigkeiten minimieren. Darüber hinaus erhält der Roboter eine Werkzeugmaschinensteuerung. Ein aktives System, das Schwingungen und Vibrationen des Werkzeugs kompensiert, komplettiert die neue Flexmatik. Der Vorteil des neu strukturierten Roboters gegenüber Werkzeugmaschinen: Die Anschaffungskosten fallen um bis zu Faktor zehn niedriger aus, und auch die Energieaufnahme soll um bis zu Faktor 15 geringer sein. Bis Ende des Jahres wollen die Forscherinnen und Forscher den funk - tionsfähigen Prototypen fertigstellen. Das Einsatzgebiet reicht vom Bearbeiten großer CFK-Strukturen wie Flugzeugrümpfen über das Fräsen von Bauteilen für Gasturbinen bis hin zum Rekonturieren von Presswerkzeugen. (op) Synchrotronstrahlung Im Eiltempo zum laserbasierten Röntgenbild Bild: Thorsten Naeser Einen wichtigen Schritt zur medizinischen Anwendung einer neuen laserbasierten Röntgenquelle haben Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und der TU München zurückgelegt. Mit lasergenerierter Röntgenstrahlung gelang ihnen in wenigen Minuten eine vollständige dreidimensionale Rekonstruktion der Feinstruktur einer Knochenprobe. Vergleichbare laserbasierte Messungen dauerten bisher mehrere Stunden. Den Durchbruch ermöglichte die Weiterentwicklung des Hochleistungslasers Atlas im neuen Laboratory for Extreme Photonics (LEX Photonics) der LMU auf dem Forschungscampus Garching. Als eine besondere Art der Röntgenstrahlung ermöglicht die Synchrotronstrahlung besonders detaillierte Strukturanalysen. Die bayerischen Physiker erforschen auf Hochleistungslasern basierende Röntgenquellen. Dabei treffen extrem intensive Laserpulse auf Wasserstoffatome. Deren elektrische Felder entreißen den Atomen die Elektronen und beschleunigen sie bis fast auf Lichtgeschwindigkeit. Die starken Plasmafelder sorgen dafür, dass die Elektronen entlang ihrer Beschleunigungsstrecke oszillieren und somit Strahlung emittieren. Alles passiert auf wenigen Millimetern Weglänge. Daher sind laserbasierte Röntgenquellen vielfach kleiner als konventionelle Synchrotrons. www.mpq.mpg.de 80 medizin&technik 04/2018
Nanotechnologie Biokompatibler Film verhindert Abstoßung von Bioelektroden Biopolymere Biobausteine für Kunststoffe mit neuen Eigenschaften Mit dem photolithographischen Film SU8 haben Forscher der Freien Universität Bozen ein Material entdeckt, das zur Herstellung von Elektroden verwendet werden kann, die für menschliches Gewebe unbedenklich sind. Mögliche künftige Anwendungen liegen in der Erforschung von Epilepsie oder der Wiederherstellung des Sehvermögens bei Patienten mit geschwächtem Sehnerv. Die nur wenige Mikrometer großen goldenen Bioelektroden könnten ohne Abstoßungsprobleme in das Gehirn implantiert werden. Aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Verträglichkeit mit dem menschlichen Gewebe bestehen die im Labor verwendeten Bioelektroden in der Regel aus Gold. Sie werden mit einer Klebeschicht auf einem Träger befestigt, der direkt mit menschlichen Zellen in Berührung kommt. Bild: Unibz Als Ersatz für den zytotoxischen Chrom verwenden die Bozener Forscher SU8. Es handelt sich um ein Photopolymer, einen chemisch inerten Film, der durch einfaches ultraviolettes Licht weicher oder härter wird und sich leicht formen lässt. Der biokompatible Film haftet an Gold besser als Chrom oder Titan. Implantierte Bioelektroden könnten es ermöglichen, die elektrische Aktivität des Gehirns wesentlich feiner zu messen, als dies derzeit über das Elektroenzephalogramm möglich ist. www.unibz.it Durch die Kombination von Kunststoffen mit Biobausteinen wie Peptiden, Enzymen oder Zuckermolekülen wollen Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam und der BTU Cottbus-Senftenberg Polymermaterialien mit neuen Eigenschaften für verschiedenste Anwendungen entwickeln. Neben antimikrobiellen Proteinen will das Wissenschaftlerteam auch Biomoleküle, die die Haftung erhöhen oder wasser- beziehungsweise ölabweisend sind, mit Polymermaterialien vereinen. Auch mit enzymatisch aktiven Oberflächen oder Enzymen, die die Bioabbaubarkeit von Materialien ermöglichen oder verbessern, entstehen Produkte, die für die Industrie interessant sind. www.b-tu.de www.reinraumverpackungen.de Kunststoffverpackungen für Pharmazie / Medizintechnik /GMP- und Reinraum Primär- und Sekundärverpackungen Folien, Schläuche, Beutel, Säcke und Spezialprodukte, Mehrfach- Beutel/Sacksysteme, Tyvek-Spezialprodukte, Sonderanfertigungen GMP/Reinraumtauglich-Tested Device GMP-Qualität, ISO 9001, ISO 14644, Hygienemanagement, Monitoring, Validierung, Ph.EUR /USP Schutz vor Kontamination GMP-Verpackung in allen Wertschöpfungsstufen der GMP-Prozesskette Strubl GmbH & Co. KG, Richtweg 52, D-90530 Wendelstein, Tel.:+49 (0) 9129-90350, Fax: +49 (0)9129-903549, Email: strubl@strubl.de, Internet: www.strubl.de Ihre Reinheitsanforderung ist unsere Expertise. Maßgeschneidert modular International High Purity LPW Reinigungssysteme GmbH Industriestraße 19 D-72585 Riederich 04/2018 medizin&tec hn i k 81 Telefon +49 (0)71 23 - 38 04-0 Telefax +49 (0)71 23 - 38 04-19
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