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Digitale Revolution

Digitale Revolution Aus Spielereien werden Industrieanwendungen: Die neue Robotergeneration steht vor dem Durchbruch

In Fabriken erledigen Roboter bisher oft nur Routinearbeiten. Doch neue Technologien erweitern die Möglichkeiten – jenseits von tanzendem Robotik-Hunden werden die Wartungsmitarbeiter smarter.
12.01.2021 - 09:00 Uhr Kommentieren
Viele Roboter erinnern auch optisch an Menschen oder an Hunde. Schließlich sollen sie in den gleichen Umgebungen arbeiten können. Credit: Energy Robotics (M)
Neue Generation von Industrierobotern

Viele Roboter erinnern auch optisch an Menschen oder an Hunde. Schließlich sollen sie in den gleichen Umgebungen arbeiten können.

Credit: Energy Robotics (M)

Düsseldorf, München Autonome Roboter übernehmen die Kontrolle bei einem Autohersteller – was nach Science-Fiction klingt, soll binnen Wochen Wirklichkeit werden. Dann, sagt Marc Dassler, überwachen Roboter mit Software seines Start-ups Energy Robotics bei einem deutschen Autokonzern die alten Industrieroboter und inspizieren die Förderbänder. Der CEO und Mitgründer der Darmstädter Firma spricht von einem „Paradigmenwechsel“.

Führende Anbieter wie Boston Dynamics zeigen im Netz einem Millionenpublikum, was Hightech auf zwei und vier Beinen heute kann. Videos zeigen den an einen Hund erinnernden „Spot“ beim Tanzen. In den Fabriken ist davon bislang jedoch wenig zu sehen – dort können Roboter meist kaum mehr als schweißen oder Dinge von A nach B bringen.

Doch jetzt steht der Umbruch kurz bevor. Aus Spielereien werden Industrieanwendungen. Ein Zeichen dafür: Der südkoreanische Autobauer Hyundai hat jüngst die Mehrheit an Boston Dynamics übernommen – wohl auch, um die Fabriken weiter zu automatisieren.

„Mehrere Faktoren treiben den Durchbruch autonomer mobiler Roboter in der Industrie voran“, sagt Professor Oskar von Stryk, der Energy Robotics mitbegründete und an der TU Darmstadt das Fachgebiet Simulation, Systemoptimierung und Robotik leitet.

Früher fehlten ausfallsichere Netzwerke. Jetzt gibt es in der Fabrik aber eine hohe Abdeckung mit Wifi und externen Netzwerken wie 4G und 5G, die eine Robotersteuerung in Echtzeit ermöglichen.

Weiterhin ist Robotertechnologie durch Fortschritte bei Mobile-Technologien wie Lidar, moderner Fertigung und 3D-Druck sehr viel günstiger geworden. Auch wird menschliche Arbeitskraft wie beispielsweise in China immer teurer. Der Einsatz von hochmodernen Robotern wird also nicht nur möglich, sondern auch attraktiver.

Künstliche Intelligenz setzt sich durch

Die Wende kann aus Sicht der Robotikfirmen gar nicht früh genug kommen. Die früher erfolgsverwöhnte Branche steckt seit zwei Jahren in der Flaute. Schon 2019 war der Absatz traditioneller Industrieroboter nach vielen Rekorden erstmals wieder gesunken. Dann kam Corona und stieß die Autoindustrie als wichtigsten Abnehmer in die Krise.

Hier turnende Maschinen, dort Absatzprobleme. Die Frage drängt sich auf: Entwickelt die Branche an Marktbedürfnissen vorbei? Nein, heißt es vor allem aus der Start-up-Branche.

Im Markt hat sich eine recht klare Aufteilung ergeben. Die etablierten Hersteller bieten oft große Roboter mit einfacher Software, die sich wiederholende Tätigkeiten übernehmen. Neue Anbieter setzen auf intelligente Software, mit der eher kleinere Roboter autonom und mobil werden sollen. Künstliche Intelligenz wird die Möglichkeiten der Robotik in den kommenden Jahren fundamental verändern, glauben sie.

Einer der führenden Anbieter ist die US-Firma Boston Dynamics, die Hard- und Software aus einer Hand bietet. Energy Robotics will dagegen mit einem ganz neuen Ansatz auf den Markt. Das Start-up entwickelt ausschließlich eine Spezialsoftware, die Roboter aller Hersteller intelligenter machen soll.

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„Wir bauen das Robotergehirn“, sagt Marc Dassler. „Wir können dumme Roboter smart und autonom machen.“ Im Vergleich zu den teuren Boston-Dynamics-Modellen soll das für die Kunden Kostenvorteile bringen.

Die Ansätze sind mit denen von Apple und Google beim Smartphone vergleichbar: Der iPhone-Hersteller will das beste Smartphone am Markt herausbringen und setzt dabei auf ideal abgestimmte Hard- und Softwareentwicklung. Das Ergebnis ist sehr teuer. Google liefert mit Android ein Betriebssystem, das auf hochwertiger und günstiger Hardware unterschiedlicher Anbieter läuft.

Allerdings beginnt der Fortschritt zunächst in den Nischen. Die Start-ups starten mit Inspektions-, Labor- und Servicerobotern und wollen sich von dort aus etablieren. Die These: Hier können sie zeigen, wozu die Roboter in der Lage sind. Das wird die Industrie auf neue Ideen bringen und zu einer Ausbreitung führen, wenn die Technologie noch günstiger wird.

Von der Nische in die Masse

Vor dem kommerziellen Durchbruch stehen die Inspektionsroboter, zu denen auch die neuen Kontrolleure bei dem Autokonzern zählen. Auf vier Beinen bewegen sich die autonomen Maschinen zum Beispiel über Ölplattformen und durch Produktionshallen, sie können Zähler kontrollieren, ausströmendes Gas riechen und Vibrationen erspüren.

Im vergangenen Jahr hatte sich der Umsatz bei Inspektions- und Wartungsrobotern bereits auf 220 Millionen Dollar mehr als verdoppelt. Laut Prognose des Branchenverbands IFR soll sich der Absatz der Sparte bis 2023 mehr als verdreifachen – auf über 37.000 Verkäufe. Der Verband zählt Inspektionen zu den für die Robotik attraktiven „4-D-Aufgaben“: Das steht für „dirty, dull, dangerous, delicate“, also schmutzige, langweilige (und damit fehleranfällige), gefährliche und heikle Tätigkeiten.

Energy Robotics hat eine solche Nische in Einsätzen auf Öl- und Gasplattformen entdeckt. Die Firma programmiert Roboter von ExRobotics aus den Niederlanden, die explosionssicher sind. Die Maschinen fahren auf den Bohrinseln definierte Strecken ab und messen die Gaskonzentrationen. Bei Shell sind sie schon im Regelbetrieb.

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Ein Zwischenfall auf einer Bohrinsel des Energieriesen Total 2012 zeigt die Bedeutung. Nachdem ein Gasleck aufgetreten war, durften Menschen wochenlang nicht auf die Plattform. Doch die nach der Evakuierung noch brennende Gasfackel stellte eine große Explosionsgefahr dar. Laut Dassler hätte ein Roboter als „letzter Mann an Deck“ das Problem theoretisch beheben können.

Praktisch gab es einen solchen Roboter jedoch noch nicht. Total rief kurz darauf erstmals einen Wettbewerb aus, um die Entwicklung eines Roboters als Notfallmanager zu fördern. Die Gründer von Energy Robotics gewannen die Runde 2017 in Kooperation mit dem Anbieter Taurob aus Österreich – damals noch als Forschungsteam der Technischen Universität Darmstadt. Vor zwei Jahren wurde die Firma ausgegründet.

Auch der Energiekonzern Eon ist mit Energy Robotics eine Kooperation eingegangen, um Inspektionen am Netz vorzunehmen. Und beim Pharmakonzern Merck liest ein modifizierter Spot unter anderem Flüssigkeits- und Druckzustände in Tanks ab. Der Roboter läuft dabei selbstständig durch die Gänge und steigt Treppen.

Roboter als Kollegen?

Das Start-up Arculus aus Ingolstadt entwickelt Hard- und Software für Roboter im Logistik- und Fertigungsprozess. Das Ziel: das Fließbandsystem durch modulare Fertigung ablösen. Die Montage etwa in der Autoindustrie erfolgt dann an Inseln, die von autonomen Robotern mit den benötigten Teilen versorgt werden.

Um sich zu navigieren, besitzen die „Arculee“-Roboter Augen und Ohren, das heißt eine Vielzahl an Sensoren von Kameras bis Ultraschall.

Roboter werden in ihren Fähigkeiten immer menschenähnlicher. Der Branchenverband IFR hat gerade einen hochauflösenden 3D-Scanner von Photoneo als Innovation des Jahres ausgezeichnet. Er kann auch Objekte einfangen, die sich rasch bewegen – damit sehen Roboter wie Menschen.

Viele Roboter erinnern auch optisch an Menschen oder an Hunde. Schließlich sollen sie in den gleichen Umgebungen arbeiten können. „Vierbeinige Roboter sind robust und haben keine Probleme, sich in der menschlichen Umgebung mit engen Wegen und Treppen zu bewegen“, sagt Péter Fankhauser, Gründer und CEO des Schweizer Robotik-Pioniers Anybotics. Raupen zum Beispiel funktionieren in diesem Umfeld nicht. Roboter mit Hard- und Software von Anybotics sollen an allen Orten einsatzbar sein, die auch für Menschen erreichbar sind.

Das jüngste Anybotics-Modell AnyMalC beherrscht den 360-Grad-Blick und geht selbstständig zur Dockingstation, wenn der Akku leer ist. Die Schweizer Firma wurde aus der ETH Zürich ausgegründet. Gerade konnte sie in einer ersten großen Finanzierungsrunde 20 Millionen Franken einsammeln, unter anderem von Swisscom Ventures.

Enormes Marktpotenzial

Energy Robotics gibt am Dienstag eine Zwei-Millionen-Euro-Frühphasenfinanzierung bekannt, wichtigster Geldgeber ist der Münchener Start-up-Investor Earlybird. Der Einstieg der Wagniskapitalgeber spricht dafür, dass die Experten enorme Wachstumschancen sehen. In Branchenkreisen ist auf lange Sicht von potenziellen Multi-Milliarden-Firmen die Rede.

Prinzipiell lässt sich in dem Segment mit wenigen Kunden Profitabilität erzielen, zumal die Entwicklung branchentypisch oft vor der Ausgründung an Universitäten stattfindet. Die Technik-Experten im vierköpfigen Gründerteam von Energy Robotics haben schon zehn Jahre vor der Gründung gemeinsam geforscht.

„Wir hätten das Kapital nicht unbedingt gebraucht. Mit jetzt hundert Robotern im Einsatz sind wir Cashflow-positiv“, sagt Marc Dassler. Die Umsätze von Energy Robotics dürften sich Insidern zufolge bereits jetzt auf eine Million Euro zubewegen. Doch das Unternehmen will kräftig wachsen.

Earlybird-Investor Andre Retterath sagt: „Jetzt geht es zunächst darum, die Bedürfnisse von großen Schlüsselkunden zu erfüllen.“ Wenn man Kunden gewinne, die mehrere Hundert oder Tausende von Robotern bestellen könnten, seien die Skalierungschancen riesig.

„Allein bei den Inspektionsrobotern im Bereich Öl, Gas, Chemie und Energie gehen wir in den kommenden Jahren von einem adressierbaren Markt im zweistelligen Milliardenbereich aus.“ Ausschlaggebend für das Investment in Energy Robotics seien neben Team und Technologie Referenzgespräche mit den Kunden gewesen.

Offen ist, wie schnell sich die Unternehmen für die Innovation öffnen werden, mit wie vielen Roboterbetriebssystemen sie langfristig hantieren wollen und wer im Zweifel den richtigen Zeitpunkt erwischt, um sich als Massenanbieter durchzusetzen. Die Beschaffungszyklen bei traditionellen Großkonzernen könnten bis zu mehrere Jahre dauern, sagt Retterath, der nun dem Beirat von Energy Robotics beitritt.

Neues Geschäftsmodell

Deshalb setzen die Start-ups auch auf neue Vertriebsstrategien. Dank Leasingmodell können Kunden die Roboter quasi wie Zeitarbeiter für kurzfristige Aufgaben einsetzen oder Roboter zunächst auf Probe nutzen. Vielen Kunden bringt es auch bilanzielle Vorteile, wenn sie die Roboter nicht als längerfristige Investitionen, sondern als Betriebsausgaben abrechnen können.

„Wenn Kunden sehen, welchen Mehrwert wir schaffen, kommen sie auch auf viele andere Ideen“, sagt Energy-Robotics-Chef Marc Dassler. Die neuen Anbieter sind zusammen mit den Nutzern mitten in einer Lernphase. Seine Roboter können etwa an Leitungen per Infrarotkamera Temperatur messen und Veränderungen an Isolierungen erkennen – Erfahrungen aus dem Bereich Öl und Gas ließen sich etwa auf Umspannwerke übertragen.

Mit zunehmender Vielfalt an Projekten und verarbeiteten Daten müssten Unternehmen künftig nur noch ihr Problem beschreiben, und der Anbieter könnte einen vorkonfigurierten Roboter als passende Lösung schicken, prognostiziert Retterath. Im Bereich Öl und Gas ist das laut Marc Dassler schon der Fall: „Wir verpacken den Roboter, die packen ihn aus und starten ihn in die Mission.“

Mehr: Die Industrie steht kurz vor einem radikalen Umbruch.

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