Stäubli Award für neuartige Robotik-Anlage zur Mikromontage photonischer Module

Auf dem Partner Summit hat die Firma Stäubli Robotics seinen Partner Award für innovative Roboteranwendungen an die Robo-Technology GmbH verliehen. Mit dem Preis wurde die intuitiv bedienbare „Microbot“-Anlage geehrt, die das bayerische Unternehmen gemeinsam mit dem Berliner Ferdinand-Braun-Institut entwickelt hat. Die robotische Anlage ermöglicht erstmals die industrie-kompatible Montage hochkomplexer photonischer Module, u.a. für den Einsatz im Weltraum und in den Quantentechnologien.

Am 19. Oktober wurde die Robo-Technology GmbH im Rahmen des diesjährigen Stäubli Partner Summit mit dem Stäubli Robotics Award ausgezeichnet. Das Schweizer Unternehmen verleiht den Preis alle zwei Jahre für besondere Leistungen im Automatisierungssektor. Kriterium ist dabei ausschließlich der Innovationsgrad der Lösungen, bei denen Stäubli-Roboter eingesetzt werden.

Prämiert wurde die intuitiv bedienbare robotische Anlage „Microbot“, die entwickelt wurde, um komplexe photonische Module mit allerhöchster Genauigkeit zu montieren. Die robusten Module aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) werden unter anderem in anspruchsvollen Weltraumanwendungen und in den Quantentechnologien eingesetzt. Das gemeinsam vom FBH und der Robo-Technology GmbH entwickelte Anlagenkonzept ist ganz auf den menschlichen Bediener zugeschnitten. Es nutzt unterschiedlichste Elemente der Industrie 5.0 und kombiniert so die Erfahrung und das Know-how eines menschlichen Operators mit den Vorteilen der Robotik. Dank der robotischen Unterstützung ist es beispielsweise möglich, über viele Stunden räumlich ultra-präzise zu arbeiten. Die „Mircobot“-Anlage eignet sich daher optimal für die Fertigung der sehr komplexen photonischen Module des Ferdinand-Braun-Instituts für Forschungszwecke sowie für die Pilot- und Kleinserienfertigung. Dabei kommt es auf hohe Präzision, Agilität, Resilienz, Vielseitigkeit und Zukunftsfähigkeit der Anlage an. Die neuartige kollaborativ-robotische Anlage ermöglicht erstmals überhaupt eine industrie-kompatible Fertigung hochkomplexer hybrid mikrointegrierter photonischer Module für den Einsatz in der Quantensensorik oder dem Quantencomputing. Andreas Wicht, Leiter des Joint Labs Quantum Photonic Components zeigt sich begeistert von der Zusammenarbeit: "Eigentlich hatten wir erwartet, dass unsere Vorstellungen nicht umsetzbar sind. Uns hat beeindruckt, wie schnell und präzise die Kollegen von Robo-Technology unsere Anforderungen aufgenommen und zu einer gemeinsamen Vision weiterentwickelt haben. Die Qualität der robotischen Lösung wäre unerreichbar gewesen ohne das sehr breite Kompetenzportfolio der Robo-Technology, das von der Konzeptentwicklung über das CAE-unterstützte mechanische Design und die der elektrischen und elektronischen Steuerung bis zur Software-Entwicklung und Implementierung von komplexen Sicherheitskonzepten reicht."

Robo-Technology hat die Anlage geplant und technisch realisiert. Neben der Anlagensteuerung hat das Unternehmen auch die benötigten Wechseltools für den Einsatz an den Stäubli-Robotern entwickelt. „Um diese hochkomplexe Anlage entwickeln zu können, waren die sehr präzise formulierten technischen Anforderungen unseres Partners FBH und dessen Visionen zum intuitiven Steuerungskonzept unverzichtbar“, erklärt Jürgen Bosse, Geschäftsführer der Robo-Technology GmbH. „Gemeinsam ist es uns gelungen, eine Anlage zu realisieren, die das Assembly der miniaturisierten Module einen großen Schritt aus dem Labor in Richtung Industrie bringt.“ Zu den Herausforderungen, die die Partner bei der Entwicklung des „Microbot“ erfolgreich gemeistert haben, zählen unter anderem: eine kollaborative Robotik, die das Potential zur Vollautomatisierung bietet, extreme Genauigkeitsanforderungen, vollautomatische Toolwechsel, intuitive Steuerung und Ablaufprogrammierung durch die Bediener und all dies in einer Reinraumumgebung.

Die „Microbot“-Anlage im Detail

Der „Kern“ der robotischen Hardware besteht aus vier Hexapoden, die auf engstem Raum miniaturisierte optische Komponenten aktiv mit Nanometer-Auflösung justieren. Vier reinraum-taugliche Stäubli TX2-60 Sechsachsroboter bilden die äußere robotische „Schale“ und erledigen Arbeiten, die bisher von einem menschlichen Operator durchgeführt werden mussten. Hierzu gehören etwa die Applikation kleinster Mengen von Klebstoffen, das präzise Aushärten der Klebstoffe mittels UV-Licht, die Einkopplung von Laserstrahlen in Lichtwellenleiter oder das Führen von Stereomikroskopen für die Prozessüberwachung.

Teil der Gesamtanlage ist ein „digitaler Zwilling“, mit der die Anlagensteuerung erforscht, Personal trainiert und Montagearbeiten vorbereitet werden. Die Anlage kombiniert Augmented Reality (AR)-Brillen mit der Steuerung des Systems durch Gesten sowie mit klassischen und haptischen Eingabegeräten mit Force Feedback-Funktion. Dadurch lassen sich die kollaborative robotische Anlage und der digitale Zwilling sehr intuitiv bedienen. Die digitale Vernetzung der fortschrittlichen Mensch-Maschine-Schnittstellen, der robotischen Anlage und der beim Assembly eingesetzten Messtechnik ermöglicht künftig eine datengetriebene Teilautomatisierung mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI). Dies gilt auch für Prozesse, die sich wegen ihrer Komplexität nicht formalisieren lassen und sich daher einer Automatisierung bislang entziehen. 

Weitere Informationen zur hybriden Mikrointegrations-Technologie am FBH: https://www.fbh-berlin.de/forschung/quantentechnologie/quantenphotonische-komponenten/hybride-mikrointegration