Um winzige Spezialteile für Solarzellen und Lasergeräte herzustellen, sind Firmen heute immer noch auf die geschickten Hände von Menschen angewiesen. Doch solche Arbeiten sind anstrengend und oft auch ungesund. Etwa wegen der Dämpfe, die beim Löten entstehen. «Eigentlich brauchen Menschen diese Tätigkeiten nicht mehr zu verrichten», sagt Anna Valente, Leiterin des Labors für Automation, Robotik und Maschinen an der Tessiner Fachhochschule Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana (Supsi). In ihrem Labor hat die Ingenieurin einen Roboter entwickelt, der solche Arbeiten übernimmt – und sogar präziser ausführt.

Knifflige Aufgabe

Das Vorhaben war allerdings alles andere als einfach: Industrielle Spezialteile werden oft nur in kleinen Mengen produziert, zudem ändern sich die Produktionsbedingungen abhängig vom Stand der Forschung ständig. «Daher braucht es einen Roboter, der so flexibel ist wie ein Mensch», sagt Valente. Eine Maschine, die nur einen einzelnen Arbeitsschritt beherrscht, bringe der Industrie nichts und koste zu viel.

Zwar gibt es schon seit Jahren Industrieroboter, die sich an neue Arbeiten anpassen lassen. Aber sie sind allesamt langsam und auch nicht sehr präzis. Denn um flexibel zu sein, bestehen sie aus verschiedenen Modulen, die für einen neuen Arbeitsschritt ausgetauscht werden können. Doch bei jeder Verbindung zwischen den Modulen geht ein bisschen Präzision und ein bisschen Geschwindigkeit verloren.

An einer Lösung für das Problem arbeitete Valente zusammen mit europäischen Forschern und Firmen. Mit mathematischen Modellen berechneten sie, wie sich das Optimum zwischen Geschwindigkeit und Geschmeidigkeit der Bewegungen des Roboters finden lässt. Nun ist, nach drei Jahren Entwicklungsarbeit, eine erste Version des Roboters fertig. Er ist einem menschlichen Arm nachempfunden, allerdings mit einem Unterschied: Die einzelnen Glieder des Armes lassen sich beliebig austauschen.

Bereits im Einsatz

Bezüglich der Präzision übertrifft der Roboter alles, was im Moment in der Industrie zum Einsatz kommt, wie Valente sagt. Die Maschine kann Bauteile mit einer Genauigkeit von fünf Tausendstelmillimetern positionieren. Das ist etwa zehnmal weniger als die Dicke eines menschlichen Haars.

Valentes Roboter ist damit der präziseste der Welt. Und er ist auch schneller als die Konkurrenz: Im Vergleich zu mit heute verwendeten, aus Modulen aufgebauten Industrierobotern verrichtet er seine Arbeit 37 Prozent schneller.

Einer von Valentes Robotern befindet sich bereits im Einsatz in einer Turiner Firma. Dort hilft er bei der Produktion von Bauteilen für die Laserindustrie. Ein zweites Exemplar des Roboters steht in Valentes Labor und wird stetig weiterentwickelt.

Dieser Artikel ist in Zusammenarbeit mit der Gebert Rüf Stiftung entstanden.