Simulation og 3D-print kan speede produktionen op

Af institutleder Kasper Hallenborg fra Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet (Bragt i Industritech/Ingeniøren)

Da SDU Robotics i oktober vandt i kategorien industrirobotter ved verdens største robotkonkurrence, World Robot Challenge i Tokyo, var det, som især imponerede dommerne, at produktionscellen havde en digital tvilling. Når forskerne i konkurrencen blev præsenteret for en ny opgave, kunne de hurtigt lave en digital simulering og 3D-printe de redskaber, som var nødvendige for, at robotterne kunne løse opgaven optimalt. 

Hurtigt, nemt og meget imponerende

På SDU er vi internationalt anerkendte for vores kompetencer indenfor robotteknologi, og vi ser det som en af vores fornemmeste opgaver at give den viden videre. At klæde virksomheder på til at optimere deres produktion gennem maksimal udnyttelse af de nyeste teknologier, så de står stærkest i den globale konkurrence. 

Et laboratorium til fremtidens produktion

 Derfor investerer SDU over de kommende år over 140 millioner kroner i et Industri 4.0 Lab, der samler de nyeste teknologier, som understøtter fremtidens produktion. Hvor kollaborative robotter flytter ind side om side med mobile robotter, kunstig intelligens, virtual reality og augmented reality. 

I laboratoriet står den produktionscelle, som vandt guld i Tokyo. Cellen består af et arbejdsbord, hvor to robotarme fra Universal Robots arbejder overfor hinanden. Loftet over bordet er dækket af kameraer, som er robotternes øjne. Robotarmene er udstyret med 3D-printede gribere, som kan opsamle og håndtere helt små genstande i både hårde og bløde materialer. 

Når labbet står færdigt, skal mange produktionsceller danne fundamentet for et levende laboratorium, hvor forskere og studerende arbejder tæt sammen med repræsentanter fra produktionsvirksomheder og robotvirksomheder for sammen at udvikle de mest effektive produktionsmiljøer. 

Robotvirksomheder kan få testet og videreudviklet deres kollaborative robotkomponenter i et autentisk fabriksmiljø, mens produktionsvirksomheder vil kunne modtage ideer fra studerende og forskere til, hvordan de kan udvikle deres produktion ved at inkorporere ny teknologi, så de sparer tid og penge.

Samtidig vil miljøet skabe de mest optimale rammer for at uddanne det kraftigt voksende antal ingeniørstuderende på SDU med netop de fagligheder, som der efterspørges i robotindustrien og i produktionsvirksomhederne, og det vil være med til at tiltrække endnu flere studerende

 

Vi skal tænke produktion på nye måder

Vi står midt i den fjerde industrielle revolution og kan nu mærke, at udviklingen for alvor tager fat. Udviklingen fra tunge industrirobotter til små kollaborative robotter er i rivende udvikling. De nye robotter er ikke bare nemme at programmere og dermed fleksible til at kaste sig over nye opgaver, de kræver også meget mindre plads. De er små og kræver ikke sikkerhedsafskærmning. 

Men den rivende udvikling indenfor kollaborative robotter kræver, at vi tænker produktion på nye måder for at udnytte robotternes potentiale. Vi skal væk fra samlebåndstankegangen, hvor genstanden efter en linje-baseret produktion til sidst kommer ud som et færdigt produkt. 

I stedet skal vi tænke i matrix- eller cellebaseret produktion, hvor robotter og mennesker er tætte kollegaer, men hvor medarbejderen af kød og blod bestemmer og instruerer robotten i, hvad den skal. Ofte vil programmeringen være så simpel, at medarbejderen blot med bevægelser viser, hvad robotten skal gøre. Med computervision og kunstig intelligens kan robotten kopiere det mønster.

Robotløsninger, der matcher industriens krav 

Ifølge en 2018-undersøgelse fra Teknologisk Institut får syv ud af ti danske industrivirksomheder stemplet low eller medium technology, og kun hver 20. kan kalde sig for high technology. For eksempel har 44 procent af fremstillingsvirksomheder robotter. Men det vil helt sikkert ændre sig i takt med, at robotterne opfylder virksomhedernes krav nemt og hurtigt. 

Robotkonkurrencen i Japan går netop ud på at finde robotløsninger, der matcher industriens krav, og en af de største udfordringer for virksomheder er at få robotter til at mestre samleprocesser. Det kræver finmotorik og overblik. Robotten skal for eksempel opsamle en lille skrue blandt mange skruer og skrue den fast i en anden genstand. 

Til den konkrete opgave i Tokyo udviklede forskerne gennem computersimulering en form for lille skovl. Skruerne samles op af skovlen, og når den rystes, placerer skruerne sig ensartet, og robotten kan derfor nemt håndtere dem. Efter at skovlen var udviklet til robottens virtuelle tvilling i computeren, kunne forskerne blot trykke print, og ud af 3D-printeren kom skovle i hård plast. 

Det er sådanne løsninger, som er meget værdifulde for virksomheder. I stedet for, at en robotingeniør skal bruge dage på at omstille robotten til helt nye opgaver, så kan man hurtigt finde en løsning gennem robottens digitale tvilling. 

Samtidig er robotterne blevet så finmotoriske, at de mestrer bin-picking og samleprocesser, som virksomheder slet ikke tidligere kunne gøre sig håb om at få robothjælp til. Udviklingen vil åbne op for, at mange flere fremstillingsvirksomheder vil se fordelen i at ansætte robotter.