Das Robotergreifersystem von BMW ist als Material-Handling-Endeffektor für verschiedene Fertigungsprozesse konzipiert, darunter die CFRP-Dachproduktion, Türhandhabung sowie der Transfer kompletter Bodenbaugruppen in BMW-Werken wie Landshut, Regensburg und München.
Die Greifersysteme übernehmen wiederholende Pick-and-Place-Prozesse, bei denen Präzision, Geschwindigkeit und Dauerhaltbarkeit entscheidend sind. Im Werk Landshut lädt ein Robotergreifer beispielsweise Rohmaterial aus Carbonfaser in eine Presse und rotiert anschließend um 180 Grad, um das fertige CFRP-Dach zu entnehmen. Im Werk München übernimmt ein noch größerer Greifer das Handling der kompletten Bodenbaugruppe des BMW i4.
Diese Systeme sind heute nicht mehr nur passive Werkzeuge, sondern entwickeln sich zu hochoptimierten strukturellen Systemen, die direkt Einfluss auf Robotereffizienz, Produktionsdurchsatz und Betriebskosten haben.
Quelle: BMW3D-gedruckte Robotergreifer im BMW Group Werk München.
Die Technologie
BMW nutzt additive Fertigungstechnologien wie Selective Laser Sintering (SLS), Large Scale Printing (LSP) sowie sandbasierte 3D-gedruckte Gussformen zur Herstellung kundenspezifischer Robotergreifer.
SLS wird für kleinere funktionale Komponenten wie Vakuumsaugeinheiten und Klemmmechanismen eingesetzt, während LSP die schnelle Herstellung großer Strukturgehäuse aus recycelten Kunststoffen und Spritzgussgranulat ermöglicht.
Für komplexe bionische Geometrien verwendet BMW Topologieoptimierungssoftware wie Synera, um organische Lastpfade zu generieren, die mit konventionellen Fertigungsmethoden kaum realisierbar wären.
Diese digitalen Entwicklungsprozesse reduzieren die Zeitspanne von der Konstruktion bis zur Produktion erheblich. So kann beispielsweise ein 120-kg-Greifer innerhalb von nur 22 Stunden gefertigt werden, während gleichzeitig eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Fertigungsaufgaben ermöglicht wird.
Der Leichtbau-Aspekt
Die bedeutendste ingenieurtechnische Leistung liegt in der Leichtbaustrategie dieser Systeme. Bereits die erste Generation der 3D-gedruckten Greifer war rund 20 % leichter als konventionelle Lösungen, wodurch der Verschleiß der Roboter reduziert und Wartungsintervalle verlängert wurden.
Die nächste Generation bionischer Greifer erzielte durch Topologieoptimierung eine zusätzliche Gewichtsreduktion von 25 %. Dadurch kann in der CFRP-Dachfertigung ein einzelner Roboter Aufgaben übernehmen, für die zuvor drei Roboter erforderlich waren.
Im Werk München wiegt der Greifer für die Bodenbaugruppe lediglich 110 kg und ist damit etwa 30 % leichter beziehungsweise rund 50 kg leichter als konventionelle Alternativen.
Diese Gewichtsreduktion senkt die Trägheitslasten, ermöglicht höhere Roboterbeschleunigungen, reduziert den Energieverbrauch der Aktuatoren, erlaubt den Einsatz kleinerer Robotersysteme und verringert die CO₂-Emissionen bei Verwendung recycelter Materialien um nahezu 60 %.
Der Ansatz von BMW zeigt eindrucksvoll, wie sich Leichtbau über Fahrzeugstrukturen hinaus zunehmend auf Automatisierungs- und Produktionssysteme ausweitet – und Produktionswerkzeuge selbst zu hochperformanten technischen Strukturen werden.
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