Vakuumgreifen mit Druckluft funktioniert seit Jahrzehnten. Warum halten Betriebe an dieser Technik fest, obwohl Kompressoren, Leitungen und Verbrauch an jeder Greifstelle Energie und Aufwand kosten, und wo wird dieser Preis am häufigsten unterschätzt?

Weil Druckluft funktioniert. Und das ziemlich zuverlässig. Konstrukteure kennen die Technik, die Komponenten sind verfügbar und man weiß, wie eine Anlage damit auszulegen ist. Das kann ich gut nachvollziehen.

Was mich allerdings überrascht: In der Industrie wird jeder zusätzliche Arbeitsschritt hinterfragt, jeder unnötige Energieverbrauch soll vermieden werden. Aber wenn ein Roboter ein Bauteil mit Vakuum greifen soll, steht die Druckluft häufig schon im Konzept, bevor überhaupt jemand nach einer Alternative gefragt hat.

Hinzu kommt, dass Investition und Betriebskosten oft getrennt betrachtet werden. Der Maschinenbauer muss eine funktionierende Anlage liefern. Was die Druckluft über zehn oder fünfzehn Jahre kostet, bezahlt später der Betreiber. Und der hat wiederum wenig Interesse daran, eine laufende Anlage umzubauen, solange sie zuverlässig produziert.

Dabei reden wir nicht über einen einzelnen Greifvorgang. Ein Roboter greift vielleicht zehnmal pro Minute, mehrere Tausend Stunden im Jahr. Aus einer Greifstelle werden viele, aus einer Anlage ganze Fertigungslinien. Da summiert sich einiges.

Ich möchte auch niemandem seine Pneumatik ausreden, wenn sie für die Anwendung die beste Lösung ist. Aber ich finde, wir sollten zumindest prüfen, ob wir sie überhaupt brauchen.

Elektrische Vakuumerzeugung direkt am Greifer klingt nach einem grundlegend anderen Ansatz. Für welche Anwendungen eignet er sich besonders, und wo stößt er technisch noch an Grenzen, etwa bei Werkstücken, Oberflächen oder Taktzeiten?

Das Interessante ist: Wenn wir über elektrische Vakuumgreifer sprechen, hören wir oft als Erstes: „Kennen wir, die sind zu langsam.“ Und damit ist das Thema manchmal schon erledigt.

Dabei hat sich derjenige unsere Technologie noch gar nicht angesehen.

Nehmen Sie unseren G-VAC PS. Der hat überhaupt keine Vakuumpumpe. Er setzt mit dem Saugnapf auf dem Werkstück auf, ein Ventil schließt und beim Anheben entsteht der Unterdruck. Das funktioniert bei weitgehend dichten Oberflächen wie Glas, Metall oder Kunststoff.

Eine Besonderheit unserer Technologie ist der Antrieb. Wir nutzen dafür einen dünnen Draht aus einer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung. Durch einen kurzen elektrischen Impuls verkürzt er sich und entwickelt dabei erstaunlich hohe Kräfte. So können wir eine sehr kompakte und leichte Schaltmechanik realisieren, ganz ohne Motor oder Getriebe.

Und das Entscheidende für die industrielle Anwendung: Wir können das Werkstück sehr schnell greifen und genauso schnell wieder freigeben. Gerade das Loslassen wird bei elektrischen Vakuumgreifern häufig unterschätzt. Wenn ein Werkstück erst nach zwei oder drei Sekunden frei ist, können Sie damit keine schnelle Fertigungslinie betreiben.

Dass unser Prinzip auch bei industriellen Taktzeiten funktioniert, haben wir bereits in einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt mit einem Automobilhersteller gezeigt. Vier Greifer haben eine Türaußenhaut aufgenommen, sehr dynamisch bewegt und wieder abgelegt. Rund zehnmal pro Minute, über Tage, rein elektrisch.

Natürlich funktioniert das nicht mit jedem Material. Bei porösen oder leicht undichten Oberflächen kann Luft nachströmen. Dafür haben wir den G-VAC AS entwickelt, der mit einer kleinen elektrischen Pumpe das Vakuum aktiv stabilisiert. Bei sehr großen Leckageströmen, beispielsweise an stark luftdurchlässiger Kartonage, kommen wir mit der aktuellen Pumpenleistung allerdings noch an Grenzen.

Spannend finde ich auch eine ganz andere Anwendung: humanoide Roboter. Dort kommt die Energie aus einem Akku. Unser Greifer ist sehr leicht, und der Ventilantrieb benötigt nur kurze elektrische Schaltimpulse. Zum Halten des Schaltzustands braucht er keinen Dauerstrom. Das sind plötzlich Eigenschaften, die für mobile Roboter besonders interessant werden.

Und genau das macht unsere Arbeit so reizvoll. Wir wissen, was die Technologie kann. Aber wir entdecken durch neue Anwendungen immer wieder, wo sich daraus ein besonderer Vorteil ergibt.

Welche konkrete Lösung zeigen Sie dazu auf der HM27, und was können Besucherinnen und Besucher an Ihrem Stand selbst ausprobieren?

Wir zeigen im Application Park unsere pneumatikfreie Greiftechnologie in zwei automatisierten Anwendungen. Im Mittelpunkt stehen unsere G-VAC-Greifer und der Softgrip, mit dem wir weitere Greifaufgaben erschließen möchten.

Mir ist wichtig, dass die Besucher die Greifer in Bewegung sehen. Wie schnell wird ein Werkstück aufgenommen? Wie sicher wird es gehalten? Und vor allem: Wie schnell ist es wieder frei? Das lässt sich am besten an einer laufenden Anwendung beurteilen.

Für uns ist die HANNOVER MESSE übrigens ein besonderer Ort. Hier wurde 2018 ein Automobilhersteller auf einen frühen Prototyp unserer Technologie aufmerksam. Daraus entstand später ein gemeinsames Forschungsprojekt. Damals ging es noch um die Frage, ob sich das Greifprinzip überhaupt für industrielle Anwendungen eignet. Jetzt kommen wir als Unternehmen mit den daraus entwickelten Produkten zurück.

Am meisten freue ich mich auf Besucher, die mit konkreten Fragen zu uns kommen. Was passiert bei einer Leckage? Wie schnell kann der Greifer wirklich schalten? Kann er auch mein Bauteil aufnehmen?

Genau das möchten wir gemeinsam herausfinden. Wir können auch nicht jede Frage sofort beantworten. Deshalb testen wir im eigenen Anwendungslabor reale Werkstücke, messen das Vakuumverhalten und prüfen die Prozessbedingungen. So lässt sich feststellen, wo unsere Technik sinnvoll eingesetzt werden kann und wo nicht.

Eine neue Technologie muss schließlich nicht für jede Aufgabe die beste Lösung sein. Aber wenn wir sie gar nicht erst anschauen, werden wir auch nie herausfinden, was damit möglich ist.

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Roger Kautz
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nititec vacuum gripper GmbH