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Der Erfolg steckt im Detail: Dichtungen als Wegbereiter für humanoide Roboter
Humanoide Roboter sind ein bedeutender Wachstumsmarkt. Umso mehr, da die zweibeinigen Maschinen nicht nur in Fabrik- und Lagerhallen arbeiten sollen, sondern auch in der Pflege oder gar unter Tage. Freudenberg Sealing Technologies beliefert einen Hersteller der anspruchsvollen Roboter mit Dichtungslösungen aus leistungsfähigen Materialien und besonderen Designs.
Industrieroboter sind aus der industriellen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Sie arbeiten ausdauernd, präzise und schnell. Darüber hinaus können einige von ihnen enorme Gewichte bewegen. Auf diese Weise helfen sie Fertigungsprozesse zu beschleunigen und zu automatisieren. Oder sie bringen sich mit ihren Fähigkeiten in der Lagerlogistik ein. In Zukunft könnte eine noch junge Form von Robotern in der Industrie und sogar darüber hinaus Fuß fassen: Humanoide Roboter.
Unser Know-how bei der Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für klassische Industrieroboter erleichtert es uns, Dichtungen für humanoide Roboter anzubieten, die den Anforderungen in den Maschinen bis hin zu deren Fingergelenken genügen.
Gregg Goings, Global Segment Manager bei Freudenberg-NOK Sealing Technologies.
Praxistests in einem vielversprechenden Markt
2024 ließ der Automobilbauer BMW aufhorchen, als er testweise einige dieser menschenähnlichen Roboter in einem US-amerikanischen Werk einsetzte. Die rund 1,70 Meter großen Zweibeiner unterstützten im Karosseriebau und in der Blechverarbeitung. Amazon wiederum testete den Einsatz der humanoiden Helfer in seinen Lagern in den USA. Die beiden Beispiele zeigen, dass sich verschiedene Branchen schon sehr konkret mit dem Einsatz von humanoiden Robotern auseinandersetzen und deren Vorteile für die eigenen Geschäftsmodelle abwägen.
Der Markt für die Humanoiden dürfte jedenfalls stetig größer werden. Laut einer aktuellen Studie von Fortune Business Insights lag der globale Markt für diese Art von Robotern im Jahr 2023 bei einem Volumen rund 2,43 Milliarden US-Dollar. Der größte Anteil entfiel demnach auf Asien. Bis ins Jahr 2032 dürfte der Markt laut der Erhebung jedoch auf stolze 66 Milliarden US-Dollar anwachsen. Das wäre mehr als das gesamte derzeitige Marktvolumen für Robotik, das weltweit bei rund 46 Milliarden US-Dollar liegt.
Bewährte Dichtungslösungen aus der Industrierobotik
Für Freudenberg Sealing Technologies sind humanoide Roboter ein junges, keineswegs aber unbekanntes Feld. „Unser Know-how bei der Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für klassische Industrieroboter erleichtert es uns, Dichtungen für humanoide Roboter anzubieten, die den Anforderungen in den Maschinen bis hin zu deren Fingergelenken genügen“, sagt Gregg Goings, Global Segment Manager für das Neugeschäft bei Freudenberg-NOK Sealing Technologies. Insbesondere in den verbauten Aktuatoren, die die Bewegungen der Roboter erst ermöglichen, spielen Dichtungen eine zentrale Rolle. Sie müssen ungemein belastbar und langlebig sein. Zudem sind reibungsreduzierende Dichtungsmaterialien gefragt. „Diese Attribute erfüllt unsere IPSR-Dichtung“, weiß Goings. „Aufgrund ihrer Beschaffenheit mitsamt dem verschleißfesten Material stellt sie einen hervorragenden Schutz gegen schädliche Umgebungseinflüsse wie Staub oder eindringendes Wasser dar.“ Zudem kommt sie mit sehr kleinen Einbauräumen aus und kann Verschiebungen sowohl axial als auch tangential ausgleichen. Die IPSR-Dichtung wird aktuell bereits von einem namhaften internationalen Roboterhersteller in seinen Humanoiden verbaut.
Humanoide Roboter
Bestens bekannt: Freudenberg Sealing Technologies entwickelt maßgeschneiderte Lösungen für klassische Industrieroboter und profitiert von diesem Wissen bei Dichtungen für Humanoide.
Bei ihnen handelt es sich um menschenähnliche Maschinen, von denen erste in Fabriken, Krankenhäusern und im Servicebereich eingesetzt werden. Sie verfügen über Kopf, Rumpf, zwei Arme und meist zwei Beine. Angetrieben werden sie durch elektrische, hydraulische oder pneumatische Aktuatoren - den "Muskeln" des Roboters. Sensoren liefern Informationen über Umgebung und Position. Künstliche Intelligenz und vorprogrammierte Algorithmen steuern ihre Aktionen.
Für den Einsatz in humanoiden Robotern kommt auch die PSS-Dichtung von Freudenberg Sealing Technologies in Betracht. „Sie bewährt sich aufgrund ihrer bemerkenswerten Eigenschaften schon lange in Motoren und Getrieben von Industrierobotern“, sagt Goings. Ihr einzigartiges Design dichtet zuverlässig nach außen wie nach innen ab und beugt so Verschmutzungen vor. Durch ihre geringe Reibung sorgt die langlebige Dichtung zugleich für weniger Verlustleistung bei den Robotern. Hervorragende Werte bei der Reibungsreduktion weisen zudem die PTFE Wafer Seals von Freudenberg Sealing Technologies auf. Die Scheibendichtungen aus dem hochleistungsfähigen PTFE-Kunststoff besitzen darüber hinaus wasserabweisende Fähigkeiten und sind in diversen Industrien gefragt.
Werkstoffe für das Batterie- und Wärmemanagement
Ein weitverbreiteter Trend in der Industrie sind miniaturisierte Lösungen. Bei humanoiden Robotern betrifft dies beispielsweise die Batterien, die die Maschinen mit der nötigen Leistung versorgen und die zumeist im Brustbereich verbaut sind. Doch die Batterien sollen nicht nur kompakter, sie sollen auch leistungsfähiger werden. Das sorgt allerdings für eine größere Wärmeentwicklung, weshalb die die Batterien umgebenden Materialien wärmeresistent sein müssen. Auch hier hat Freudenberg Sealing Technologies aufgrund seiner reichhaltigen Werkstoffexpertise geeignete Lösungen im Portfolio. Mit Quantix® ULTRA hat das Unternehmen zuletzt einen Thermoplast entwickelt, der bis zu 1.200 Grad Celsius widerstehen kann. Das macht den flammbeständigen Werkstoff für den Einsatz in der unmittelbaren Batterieumgebung von E-Fahrzeugen relevant, da er die hohen Flammschutzanforderungen erfüllt. Bei E-Antrieben kommt der Werkstoff für die Ummantelung der wichtigen Stromleitschienen, der sogenannten Busbars, infrage. Diese sind auch in humanoiden Robotern gefragt, wenngleich im kleineren Maßstab. Freudenberg Sealing Technologies könnte rund um die Batterien Paketlösungen anbieten, die das Wärmemanagement in den sensiblen Robotern unterstützen.
„Wir haben inzwischen mehrere Hersteller von humanoiden Robotern besucht und uns auf Messen mit vielen von ihnen ausgetauscht“, sagt Hunter Cheng, Global Segment Manager mit dem Schwerpunkt Robotik bei Freudenberg Sealing Technologies. „Bei den Gesprächen merken wir immer wieder, wie sehr die Hersteller an unserem Know-how bei der Werkstoff- und Designentwicklung interessiert sind.“ Denn Freudenberg Sealing Technologies verfügt über ein breites Portfolio an Produkten und Designs, die passend für die jeweiligen Einsatzzwecke sind. „Wenn Dichtungsprodukte maßgeschneidert sein müssen, dann können wir das realisieren“, versichert Cheng. „Das haben wir oft genug bewiesen. Sei es im Bereich der Robotik oder auch im Maschinen- und Automobilbau.“ Der Erfolg von Freudenberg Sealing Technologies basiert auf der intensiven Materialforschung und -entwicklung, die in Kombination mit den firmeneigenen Prüfständen ebenso leistungsfähige wie innovative Lösungen kreiert.
Bei den Gesprächen merken wir immer wieder, wie sehr die Hersteller von humanoiden Robotern an unserem Know-how bei der Werkstoff- und Designentwicklung interessiert sind.
Hunter Cheng, Global Segment Manager mit dem Schwerpunkt Robotik bei Freudenberg Sealing Technologies.
Belastbar und langlebig: Ein Hersteller von humanoiden Robotern setzt auf IPSR-Dichtungen. Deren Beschaffenheit bildet einen verlässlichen Schutz gegen schädliche Umgebungseinflüsse wie Staub und eindringendes Wasser.
Humanoide für den Einsatz in anspruchsvoller Umgebung wappnen
Worauf es Hersteller von humanoiden Robotern noch abgesehen haben, sind Dichtungen, die eine dämpfende Wirkung haben. Darüber hinaus sollen sie Feuchtigkeit zuverlässig abhalten. „Beides sind Voraussetzungen dafür, dass sich die noch junge Robotergattung neue Einsatzgebiete erschließt“, sagt Cheng. „Die Humanoiden sollen nicht nur in Fabrik- und Lagerhallen arbeiten, sondern auch in der Pflege sowie unter freiem Himmel oder unter extremen Wetter- und Arbeitsbedingungen.“ Das bedeutet, dass gerade die Dichtungen in den so sensiblen Gelenken besonders resistent gegen Schmutz und eindringende Nässe sein müssen. Es ist denkbar, dass humanoide Roboter zukünftig in potenziell gefährlichen Umgebungen wie Bergwerken zum Einsatz kommen. Dann müssen die Dichtungen selbst und deren Materialien äußerst robust und beständig sein.
Wenn es darum geht, die Potenziale humanoider Roboter zu heben, dann wird es darauf ankommen, sie rasch anzulernen. Bislang ist das ein langwieriger Prozess. Cheng ist überzeugt, dass sich das maschinelle Erlernen von Muskelbewegungen, neuronalen Signalen und sogar Hirnströmen durch elektromagnetische Gummimischungen beschleunigen ließe. Würden diese etwa an den Händen der Humanoiden angebracht, dann könnten sie haptische Signale weitergeben, die der Roboter verarbeitet und die dann in einer angemessenen Bewegung münden. Mit seiner Materialexpertise könnte Freudenberg Sealing Technologies demnach nicht nur bei der Fernsteuerung von Robotern wertvolle Unterstützung leisten, sondern auch bei einer alternativen Art des maschinellen Lernens, die intuitiver und effizienter sein könnte als herkömmliche Programmierungen und Video-Nachahmungen. „Noch sind dies Überlegungen. Aber wir verfügen über ein so großes Wissen zu Werkstoffen, die wir sicher in Richtung elektromagnetischer Werkstoffe weitertreiben können“, zeigt sich Cheng zuversichtlich.
Mit seinen bereits bestehenden Lösungen wie ISPR, PSS, Busbars und den PTFE Wafer Shields legt Freudenberg Sealing Technologies derweil die Basis, um die Einsatzzwecke für humanoide Roboter zu erweitern, sowie deren Sicherheit, Langlebigkeit und Funktionalität zu erhöhen.
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