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Raffinierter Rüssel: Deutscher Zukunftspreis für Festo und Fraunhofer IPA

Inspiriert vom Rüssel eines Elefanten haben Forscher einen neuen Roboterarm entwickelt. Er arbeitet feinfühlig und flexibel in Industrie und Haushalt. Für diese Entwicklung haben Dr.-Ing. Peter Post und Dipl.-Ing. Markus Fischer von Festo sowie Dipl.-Ing. Andrzej Grzesiak vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA nun den Deutschen Zukunftspreis 2010 erhalten. Überreicht wurde die mit 250 000 Euro dotierte Auszeichnung von Bundespräsident Christian Wulff.

Etwa 40.000 Muskeln machen den Rüssel zu einer flexiblen Greifhand, die sich in jede Richtung frei bewegen und sogar rotieren lässt. Ein kraftvolles, biegsames und feinfühliges Werkzeug. Ähnlich flexibel und sanft agiert auch der Hightech-Rüssel, den Forscher der Firma Festo gemeinsam mit ihren Kollegen vom Fraunhofer IPA entwickelt haben. Die filigranen und fließenden Bewegungen werden durch die ausgeklügelte Konstruktion des bionischen Handling-Assistenten ermöglicht. "Der Kunststoff-Rüssel besteht aus aneinandergesetzten Balgstrukturen, einer beweglichen Handachse und einem Greifer mit drei Fingern", erläutert Dr.-Ing. Post, der das Forschungs- und Entwicklungsprojekt bei Festo leitet. Die Strukturelemente sind flexibel und lassen sich über Druckluft bewegen. Wird Luft hineingepumpt, dehnen sich die Balgstrukturen wie eine Ziehharmonika aus. So lässt sich der Hightech-Rüssel von 70 auf 110 Zentimeter verlängern.

Auch die drei Greiffinger des Rüssels sind einem biologischen Vorbild nachempfunden, erklärt das Fraunhofer IPA: der Schwanzflosse einer Forelle. Drücke man mit dem Finger leicht gegen diese so genannten Fin-Gripper, so knicken sie nicht in Druckrichtung weg, sondern bewegen sich zum Finger hin, erklärt das Institut.

Die einzelnen Struktur-Elemente des flexiblen Arms sind generativ gefertigt. Deshalb ist der Kunststoff-Rüssel besonders leicht und weich. Direkt aus den Konstruktionsdaten werden die Bauteile des Hightech-Rüssels Schicht für Schicht aus feinem Polyamid-Pulver aufgebaut. "Ein Laserstrahl schmilzt gezielt an den vorgegebenen Stellen das Pulver. Das Ganze funktioniert im Grunde ähnlich wie ein Drucker, aber in drei Dimensionen", erläutert Andrzej Grzesiak vom IPA. Und mit der generativen Fertigung lassen sich beliebig komplexe Geometrien und innere Strukturen herstellen. Nichts muss mehr zusammengesetzt werden - die Bauteile entstehen in einem einzigen Arbeitsgang.

Obwohl der flexible Arm 1,8 Kilogramm wiegt, kann er bis zu 500 Gramm heben. Zum Vergleich hebt das Institut hervor, dass herkömmliche Industrieroboter lediglich etwa ein zehntel ihres Gewichts bewegen können. Zudem ist das System leicht und elastisch, da es anders als klassische Roboter nicht aus Metall, sondern aus Kunststoff besteht und mit Druckluft arbeitet. Das ermöglicht eine einzigartige Zusammenarbeit zwischen Mensch und Technik.
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