Geckos und Vögel als Vorbild

Klein, leicht und kräftig – auf der Hannover Messe 2012 präsentiert Festo mit dem „NanoForceGripper“ und dem Forschungsprojekt „PowerGripper“, wie energieeffiziente Greifprinzipien aus der Natur in der Automatisierungstechnik Anwendung finden können.

Gegenstände zu greifen, zu halten und abzulegen sind zentrale Vorgänge in der Produktion, die durch Automatisierungstechnik gelöst werden. Jedoch besitzen konventionelle Greiferlösungen im Bezug auf ihre Energieeffizienz oft ein ungünstiges Verhältnis zwischen Greifkraft und Gewicht. Die Natur steckt dagegen voller positiver Beispiele an Effizienzprinzipien. Festo macht es sich im Rahmen des Bionic Learning Network zur Aufgabe diese Prinzipien in die Automatisierungstechnik zu übertragen. Denn es gilt vorhandene Potentiale in Produktionsprozessen zu erschließen, um den Verbrauch von Energie in der Industrie zu optimieren.

Energieeffizientes Greifen nach Vorbild des Geckos

Mit dem NanoForceGripper haben Ingenieure des Festo Bionic Learning Network einen Greifer entwickelt, dessen saugnapfähnliche Elemente dem natürlichen Vorbild des Geckos nachempfunden sind. Sie haften sicher und dauerhaft an den Flächen des Greifgutes. Verantwortlich dafür sind winzige, zwischenmolekulare Anziehungskräfte – die so genannten Van-der-Waals-Kräfte. Wesentlicher Bestandteil des Greifers ist eine Folie an der Unterseite mit 29.000 Haftelementen pro cm², die Gecko® Nanoplast®-Folie.

Ein einmal gegriffenes Teil wird dauerhaft vom Greifer gehalten, ohne dass dazu Energie notwendig ist. Einzig das Lösen der Verbindung, das beim Ablegen des Greifgutes notwendig ist, muss durch eine entsprechende Gegenkraft herbeigeführt werden. Das Abschälen gelingt durch eine Struktur mit Fin Ray Effect®, die der Schwanzflosse von Fischen nachempfunden ist. Eine Push-Push-Mechanik setzt die Federkräfte frei, die für das Verformen der Struktur von einer geraden in eine gebogene Fläche verantwortlich sind. Die wirksame, mit Folie belegte Haltefläche wird dabei immer kleiner und löst das Greifgut sanft ab. Energiefreies Halten und energieeffizientes Greifen sind ein Novum für Greifer, die mit einer Push-Push-Mechanik arbeiten. Vor allem das energiefreie Halten von Gegenständen ist so bisher nicht möglich gewesen.

Mit dem NanoForceGripper lassen sich speziell empfindliche Gegenstände mit glatten Oberflächen, wie zum Beispiel Gläser oder Displays, nahezu energiefrei greifen. Die neue Technologie ergänzt damit die vorhandenen Greiftechnologien auf Basis der Pneumatik und kann je nach Bedarf und Anwendung eingesetzt werden.

PowerGripper – der Vogelschnabel als Vorbild

„PowerGripper“ ist ein Hochschulprojekt im Rahmen des Bionic Learning Network. In drei Varianten – dem Flächengreifer, dem Raumgreifer und dem Punktgreifer – haben Studenten ein Greifkonzept untersucht, das der komplexen Kinematik eines Vogelschnabels nachempfunden ist. Dieses Bewegungsprinzip bezeichnet man in der Technik als Watt’sche Kette. Die Entwickler des Greifsystems haben das bionische Prinzip mit dem Fluidic Muscle von Festo umgesetzt und es mit dem Laser-Schmelz-Verfahren (Selective Laser Melting) kombiniert.

Durch die eingesetzte Leichtbaustruktur, die sehr leichten pneumatischen Muskeln und eine Titanlegierung (Ti6Al-4V) als Material für die Grundbauteile wird mit dem PowerGripper-Konzept ein sehr gutes Verhältnis zwischen Kraft und Gewicht erreicht. Als Forschungsprojekt zeigt „PowerGripper“ zahlreiche Möglichkeiten in der Entwicklung neuer Greifsysteme auf. Die leichte und doch sehr stabile Aufbaustruktur der Greifer ermöglicht es, das gesamte System dahinter ebenfalls leichter zu bauen und dadurch energieeffizienter zu betreiben.

Die Future Concepts Exponate von Festo finden Sie in Halle 15, Stand D07.

Weitere Informationen erhalten Sie unter: www.festo.com/bionik

Vollständiger Artikel mit Bildmaterial: www.festo.com/presse

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