Industrieroboter sind aus der industriellen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Sie arbeiten ausdauernd, präzise und schnell. Darüber hinaus können einige von ihnen enorme Gewichte bewegen. 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 (FST) liefert Dichtungslösungen an einen Hersteller der anspruchsvollen Roboter.

Für Freudenberg Sealing Technologies (FST) 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.

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 FST 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. FST 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 FST. „Bei den Gesprächen merken wir immer wieder, wie sehr die Hersteller an unserem Know-how bei der Werkstoff- und Designentwicklung interessiert sind.“ Denn FST 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 FST basiert auf der intensiven Materialforschung und -entwicklung, die in Kombination mit den firmeneigenen Prüfständen ebenso leistungsfähige wie innovative Lösungen kreiert.

Humanoide in anspruchsvoller Umgebung

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 FST 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 FST derweil die Basis, um die Einsatzzwecke für humanoide Roboter zu erweitern, sowie deren Sicherheit, Langlebigkeit und Funktionalität zu erhöhen.

In aller Kürze

Maschinelles Lernen: FST könnte mit seiner Materialexpertise eine intuitivere und effizientere Art des maschinellen Lernens unterstützen.

Humanoide Roboter stehen für einen bedeutenden Wachstumsmarkt. Sie sollen nicht nur in Fabriken, sondern auch in der Pflege und unter Tage eingesetzt werden

Marktwachstum: Der globale Markt für humanoide Roboter wird bis 2032 auf 66 Milliarden US-Dollar (etwa 64 Milliarden Euro) anwachsen.

Know-how: Freudenberg Sealing Technologies (FST) nutzt sein Know-how aus der Industrierobotik für Dichtungen in humanoiden Robotern.

IPSR-Dichtung: Diese Dichtung von FST ist besonders belastbar und schützt gegen schädliche Umgebungseinflüsse wie Staub und Wasser.

PSS-Dichtung: Diese Dichtung bewährt sich in Motoren und Getrieben und sorgt für weniger Verlustleistung bei den Robotern.

Batterie- und Wärmemanagement: FST bietet Lösungen für das Wärmemanagement in humanoiden Robotern, einschließlich des Thermoplasts Quantix® ULTRA.

Hersteller von humanoiden Robotern sind sehr am Know-how von FST in puncto Werkstoff- und Designentwicklung interessiert.

Einsatzgebiete: Humanoide Roboter sollen in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden, beispielsweise in der Produktion, Pflege und Bergwerken.