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Dienstag, 23. Januar 2018

Start-up-Porträt

Werkzeugmaschine kommt zum Werkstück

Von Patrick Schroeder | 2. November 2017 | Ausgabe 44

Die Picum MT GmbH aus Hannover arbeitet an Robotern, die in Schwärmen loskrabbeln und auf großen Objekten Fräs-, Schweiß- und Schleifarbeiten durchführen.

BU Picum Technik
Foto: Picum MT

Die mobile Werkzeugmaschine „Picum One“ sieht aus wie eine Mondlandefähre. Hier ist sie auf einen Schiffspropeller montiert, um Fräsarbeiten auszuführen.

Roboterarme, die Karosserien schweißen, sind in der Automobilindustrie ein gewohntes Bild. Anders im Flugzeug- und Schiffbau. Kein Roboterarm ist lang genug, Portalroboter sind teuer.     Arbeiter schweißen die Elemente deswegen per Hand zusammen. Doch es gibt eine Automationslösung, bald. Davon jedenfalls sind vier Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover überzeugt. Sie arbeiten an autonomen Werkzeugrobotern, die in Schwärmen wie Ameisen über den Rumpf krabbeln, fräsen, schweißen und schleifen, Bauteile per 3-D-Druck erweitern, abschließend sogar mit Messtechnik die Qualität prüfen. Flexibel, präzise und kostengünstig. Mit dieser Idee haben die Forscher 2015 den Gründungswettbewerb Startup-Impuls in Hannover gewonnen. Mit den 25 000 € Preisgeld haben sie einen Prototypen entwickelt und 2017 die Picum MT GmbH gegründet.

Picum MT GmbH

Die erste Entwicklungsstufe des Roboters ist abgeschlossen. Das Resultat heißt „Picum One“. Es sieht aus wie eine Mondlandefähre. Oder wie ein Hightech-Schuhkarton auf acht verstellbaren Spinnenbeinen. Die Füße sind austauschbar. Beispielsweise gibt es Aufsätze, die sich an den Kanten eines Schiffspropellers festklemmen lassen. Außerdem Saugnäpfe für Autokarosserien. Zwar kann die Werkzeugmaschine aktuell noch nicht krabbeln, aber Bauteile autonom bearbeiten. Dafür startet der Anwender eine Software auf einem Tablet-Computer. Das Programm zeigt neben einem 3-D-Modell des Bauteils auch einen virtuellen Zwilling der Maschine, deren Position dank laserbasierter Messtechnik der Wirklichkeit entspricht. Der Bediener legt nun die Bearbeitungsaufgaben fest – etwa den Fräspfad. Einen Knopfdruck später nimmt ein austauschbares Werkzeugmodul die Arbeit auf. Es ist an einem mobilen Arm an der Unterseite des 50 cm x 50 cm großen Korpus montiert.

Foto: Picum MT

Das Gründerteam von Picum MT, Dominik Brouwer, Daniel Niederwestberg, Thomas Krawczyk und Robert Wilken (v.l.) setzt auf Roboterschwärme in der Produktion.

Das Werkzeugmodul bewegt sich über drei Linear- und zwei Rotationsachsen. Sein Arbeitsbereich hat die Maße: 200 mm x 200 mm x 200 mm. Und was passiert, wenn der Fräspfad länger sein soll? Der Roboter ist bereits intelligent genug, die Aufgabe zu analysieren und rechtzeitig den Wunsch zu äußern, versetzt zu werden. In der derzeitigen Entwicklungsstufe übernimmt diese Aufgabe entweder ein Mitarbeiter oder ein Roboterarm. Voll entwickelt sollen sich aber ganze Schwärme der Roboter selbstständig orientieren und bewegen. „Kunden können durch dieses Prinzip, das unabhängig von der Bauteilgröße funktioniert, bis zu 50 % der Betriebs- und Investitionskosten sparen“, ist Thomas Krawczyk überzeugt, der mit Dominik Brouwer, Daniel Niederwestberg und Robert Wilken die Picum MT GmbH gründete. „In unserer Vision werden große Objekte wie Flugzeuge von einer Vielzahl autonomer Werkzeugroboter gleichzeitig gedruckt und bearbeitet.“

Die mobilen Werkzeugroboter könnten auch in der Reparaturlogistik für eine Revolution sorgen. Etwa in der Lebensmittelindustrie. Verschleißen dort die meterlangen Rührstäbe, müssen sie ausgebaut und zu Spezialmaschinen transportiert werden. Eine lange Produktionsunterbrechung und hohe Logistikaufwendungen sind die mögliche Folge. Picum MT will die Reparatur schneller und günstiger bewerkstelligen, indem das Werkzeug zur Maschine kommt. „Durch dieses Prinzip ist kein Bauteiltourismus mehr nötig, der zu hohen CO2-Emissionen führt“, sagt Krawczyk. Auch Energiekosten ließen sich sparen. „Der Energieverbrauch einer Maschine ist vom Gewicht der bewegten Teile abhängig“, weiß der Mitgründer. Würden tonnenschwere Bauteile in ein gigantisches Bearbeitungszentrum eingespannt, so könne es schnell teuer werden. „Da unser mobiler Roboter mit seinen 80 kg nur ein Bruchteil großer Spezialmaschinen wiegt, lässt sich der Energieverbrauch deutlich verringern.“ Ein weiterer Vorteil: Der Roboter könnte an schwer erreichbaren Stellen Reparaturen durchführen – an Windrädern zum Beispiel. „Eine Drohne könnte den Roboter auf einer Windkraftanlage absetzen“, sagt Krawczyk. „Die Maschine würde dann auf Saugfüßen zur defekten Stellen gehen und Reparatur und Qualitätssicherung übernehmen – ganz ohne teure Industriekletterer.“

Das Bundeswirtschaftsministerium glaubt an die Idee des Start-ups. Es unterstützt Picum MT mit 800 000 €. Das bedeutet Rückenwind für die sechs Mitarbeiter, die gemeinsam mit wissenschaftlichen Hilfskräften der Universität Hannover an der Marktreife des Systems tüfteln. Findet das Start-up über Investoren eine weitere Finanzspritze von 0,6 Mio. €, soll der Roboter spätestens 2018 auf den Markt kommen. Das Unternehmen will die Maschinen allerdings nicht nur verkaufen, sondern eine Pay-per-use-Strategie verfolgen. Kunden zahlen für konkrete Einsätze. Da die Roboter jede Einsatzerfahrung in einer zentralen Datenbank speichern und selbstlernend sind, werden sich Effizienz und Autonomie immer weiter steigern. Das System könnte schließlich so effektiv werden, dass es sogar dem Fachkräftemangel entgegenwirkt.

„Hierzulande rechnen wir mit einem Marktvolumen von 280 Mio. € pro Jahr“, sagt Krawczyk. Zugrundegelegt hat er dabei mögliche Einsatzszenarien seiner Entwicklung. „Gelingt der Durchbruch im anspruchsvollen deutschen Markt, ist es wahrscheinlich, mit der Technik auch in anderen Ländern Fuß zu fassen. Weltweit liegt das Marktvolumen bei rund 2,7 Mrd. € pro Jahr.“  

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