Smart Materials Material mit Grips

Noch steuert Software die Fertigungsprozesse in der Industrie. Bald aber sollen smarte Werkstoffe die Kommandos geben. Werden Sensoren, mit denen vernetzte Maschinen heute Daten sammeln und austauschen, bald überflüssig?
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Zukunftstechnik: 24 Milliarden US-Dollar soll 2020 das Marktvolumen für Smart Materials allein in Nordamerika betragen. Quelle: dpa
Orion Raumkapsel

Zukunftstechnik: 24 Milliarden US-Dollar soll 2020 das Marktvolumen für Smart Materials allein in Nordamerika betragen.

(Foto: dpa)

KölnDer kleine Zusatz hat es in sich: Winzige Mengen Seltener Erden können die mechanischen Eigenschaften von Magnesiumlegierungen stark verbessern. Ein Effekt, den Forscher an der TU Freiberg nutzen. Sie haben neue Legierungen mit einer speziellen Mikrostruktur entwickelt. Der Werkstoff lässt sich damit auch für einzelne Bearbeitungsschritte optimieren und kann viel leichter zu Blechen verarbeitet werden - ein Vorteil etwa in der Autoindustrie.

Der Trick mache zudem einige Prozessschritte überflüssig, erklärt David Rafaja, Professor am Institut für Werkstoffwissenschaft. Während die Legierung bei der Bearbeitung eher weich sei, sorgten gezielt eingestellte Mikrostrukturen im nächsten Schritt dafür, dass die erforderliche Festigkeit erreicht werde. „Das spart Zeit, Energie und senkt die Kosten“, sagt Rafaja.

Smart Materials heißen solche neuen Werkstoffe, deren Eigenschaften sich schon in der Produktion als äußerst nützlich erweisen. Wie die Magnesiumlegierung mit ihren Mikrostrukturen können sie in der Fabrik Prozesse selbst auslösen oder diese sogar ersetzen. Für die Macher der Hannover Messe sind Smart Materials eine „Schlüsseltechnologie“: 70 Prozent der technischen Innovationen geschehen laut Messeveranstalter im Zusammenhang mit Werkstoffen.

Kühn wirken die Fragen und Visionen im Ausstellungsbereich „Smart Materials & Coatings“: Werden Sensoren, mit denen vernetzte Maschinen heute Daten sammeln und austauschen, bald überflüssig? „Wie wäre es, wenn Werkstoffe selbst sensorische Eigenschaften hätten?“

Was Roboter schon heute alles können
Pepper
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Im Geschäft persönlich vom Roboter begrüßt zu werden - auch das kann bald für mehr Menschen Realität sein. „Pepper“ hat Knopfaugen, und er ist in astreinem Deutsch recht schonungslos: „Meiner bescheidenen Meinung nach ist dieses Modell nicht besonders schmeichelhaft für Ihre Figur. Dürfte ich Ihnen ein paar neu eingetroffene Modelle zeigen, die mir für Sie besonders gut gefallen?“ Eigene Infos werden per QR-Code auf dem Smartphone gespeichert, den der Roboter im Geschäft dann scannt. In Japan ist Pepper (von SoftBank) bereits aktiv.

Relay
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Wer auf Reisen die Zahnbürste vergessen hat, kann sie bald von einer freundlichen Maschine aufs Zimmer gebracht bekommen. „Relay“, der Service-Roboter, wird in einigen US-Hotels im Silicon Valley getestet. Die Rezeptionistin legt Zahnbürste, Cola oder Sandwich in eine Box im Roboter, dann gibt sie die Zimmernummer des Gastes ein. „Relay“ kann sich selbst den Fahrstuhl rufen – auch wenn er noch ziemlich lange braucht, um wirklich einzusteigen. Er scannt vorher sehr ausgiebig seine gesamte Umgebung, um ja niemanden umzufahren. Vor der Zimmertür angekommen, ruft der Roboter auf dem Zimmertelefon an.

Wenn der Hotelgast öffnet, signalisiert ihm „Relay“ per Touchscreen: Klappe öffnen, Zahnbürste rausnehmen, Klappe wieder schließen. „Das Hotel ist für uns erst der Anfang“, sagt Adrian Canoso vom Hersteller Savioke. „Wir wollen „Relay“ auch in Krankenhäuser, Altenheime und Restaurants bringen, einfach überall dahin, wo Menschen essen oder schlafen.“

Budgee
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„Budgee“ trägt die Einkäufe und rollt hinterher. Per Funksender in der Hand oder am Gürtel gesteuert, kann er bis zu 22 Kilogramm schleppen, so der US-Hersteller. Er folgt Herrchen oder Frauchen mit mehr als 6 Kilometern pro Stunde. Die Batterie hält angeblich zehn Stunden. „Budgee“ lässt sich zusammenklappen und im Kofferraum verstauen. Die ersten Vorbestellungen werden ausgeliefert, Stückpreis rund 1400 US-Dollar.

PR2
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Roboter können nicht nur Einkäufe schleppen, sondern auch für viele Menschen unliebsame Arbeiten im Haushalt abnehmen – und damit sind nicht nur die Staubsaug-Roboter gemeint. Der „PR2“ des Institute for Artificial Intelligence (IAI) der Universität Bremen kann auch in der Küche zur Hand gehen, zumindest in der Laborküche.

Handshake
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Ja, heutige Roboter können bereits feinmotorische Aufgaben übernehmen und etwa zuprosten, ohne dass das Sektglas zu Bruch geht. Das ist aber nicht die Besonderheit an diesem Bild. Der Arm rechts gehört Jordi Artigas, Wissenschaftler am Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen bei München. Der Roboterarm wird von Sergei Wolkow gesteuert – und der war nicht in Oberpfaffenhofen, sondern auf der Internationalen Raumstation ISS, wie im Hintergrund auf dem Monitor schemenhaft zu erkennen ist. Der „Tele-Handshake“ war nach Angaben des DLR ein weltweit einzigartiges Experiment.

iPal
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„iPal“ ist ein künstlicher Freund und Spielgefährte. Der Roboter ist so groß wie ein sechsjähriges Kind. Er kann singen und tanzen, Geschichten vorlesen und spielen. Durch Gesichtserkennung und automatisches Lernen wird „iPal“ mit der Zeit immer schlauer. Er erinnert sich an Vorlieben und Interessen des Kindes. „iPal“ ist keine gefühllose Maschine“, behauptet John Ostrem vom Hersteller AvatarMind. „Er kann Emotionen erspüren und fühlt, wenn das Kind traurig ist.“ Der Roboter, der in rosa oder hellblau angeboten wird, übernimmt auch gleich ein paar vielleicht leidige Erziehungspflichten: Der eingebaute Wecker holt das Kind aus dem Schlaf. Die Wetter-App sagt ihm, was es anziehen soll, und eine Gesundheits-App erinnert ans Händewaschen.

„iPal“ wurde vor allem für den chinesischen Markt entwickelt. Ostrem erläutert: „Dort gibt es in den Ein-Kind-Familien viele einsame Kinder, deren Eltern wenig Zeit haben und die einfach niemanden zum Spielen haben.“ Anfang 2016 soll es „iPal“ dort für etwa 1000 US-Dollar (knapp 900 Euro) geben.

Justin
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Solche Aufgaben, wie etwa dieses Zahnrad zu greifen und weiterzugeben, konnte der DLR-Roboter „Justin“ schon 2012. Dass er aus dem All gesteuert wird, ist jedoch neu und bislang einzigartig.

Dass solche intelligenten Materialien bald ganze Fabriken steuern, halten Experten für unwahrscheinlich. „Man muss nicht über eine Saturnexpedition sprechen, wenn man noch nicht einmal auf dem Mars gewesen ist“, sagt Thomas Völcker, Marketingmanager im Technologie- und Innovationsmanagement der Schreiner Group in Oberschleißheim. Das Unternehmen stellt Spezialetiketten her - auch RFID-Label, die in der Fertigung eingesetzt werden.

Ausgestattet mit der Funktechnik können Werkstücke Informationen für ihre weitere Bearbeitung senden - die Intelligenz wird quasi angeheftet. „Beispielsweise erhält der Bediener einer Maschine auf seinem Display eine Anweisung, welche Komponente er als Nächstes montieren muss“, sagt Völcker. Schon das sei ein „technologischer Quantensprung“.

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1 Kommentar zu "Smart Materials: Material mit Grips"

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  • Herr Andreas Schindler21.04.2017, 15:36 Uhr
    Herr Hofmann, haben Sie als AfD Propagandist eigentlich keine Freunde, keine Arbeit und keine Hobbys oder warum kommentieren Sie alles den lieben langen Tag? Mögen Sie sich selbst lesen? Hier gibt es keine Likes...😜

    @Schindler
    Ja, ich habe viel Zeit und freue mich immer schon das ganze Wochenende, wenn Montags morgens die Kommentarfunktion endlich wieder öffnet.(Ostern war doch schrecklich) Aber das geht ja nicht nur mir so.
    Die AFD ist die einzige Alternative die wir haben,gegen die Grün-Sozialistische Merkelregierung. Danke

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