konstruktionspraxis: Was waren und sind die Produkt-Highlights von PI in den letzten 50 Jahren?

Spanner: Einzigartig sind unsere piezobasierten Nanopositioniersysteme, mit denen wir es vielen unserer Kunden ermöglicht haben, technologische Grenzen zu durchbrechen. Um uns von dem am Markt verfügbaren Komponenten unabhängig zu machen, haben wir 1992 die PI Ceramic GmbH mit Sitz in Lederhose, Thüringen, gegründet. PI Ceramic hat inzwischen eine hohe Marktdurchdringung im Bereich der piezokeramischen Bauelemente und Aktoren. Außerdem zählen die legendären Hexapoden, die wir bereits in den 90er-Jahren entwickelt haben, zu unseren Erfolgen. Bei den Hexapoden reicht unser Spektrum von handtellergroßen Ausführungen bis hin zu Systemen, die zehn Tonnen positionieren können.

Enabler der Konstruktion

Hexapoden positionieren mit maximaler Freiheit

konstruktionspraxis: Sie haben die Hexapoden angesprochen. Was genau verbirgt sich hinter diesen Produkten?

Spanner: Hexapoden sind „Roboter“ oder Systeme, die in sechs Freiheitsgraden positionieren können. Das Besondere dabei ist ihr parallelkinematischer Aufbau. Bei Hexapoden gibt es nur eine bewegte Plattform, auf die sechs längenveränderliche Aktoren gleichzeitig wirken. Das sorgt für eine hohe Gesamtsteifigkeit des Systems bei gleichzeitig geringer bewegter Masse. Daraus resultieren eine hohe Dynamik, eine hohe Bahntreue und eine hohe Wiederholgenauigkeit für alle Bewegungsachsen. Gleichzeitig ermöglicht diese Konstruktion einen deutlich kompakteren Aufbau als dies bei gestapelten Systemen der Fall ist. Ein wesentlicher Vorteil der Hexapoden ist auch, dass der Anwender den Pivotpunkt, also den Drehpunkt, frei definieren kann.

konstruktionspraxis: Wann kommen die Sechsbeiner idealerweise zum Einsatz?

Spanner: Hexapoden kommen dann zum Einsatz, wenn es darum geht, auf kompakten Bauraum mit hoher Präzision in sechs Freiheitsgraden zu bewegen und zu positionieren und die Stellwegsanforderungen nicht allzu hoch sind.

Hexapod

Flacher Hexapod für die industrielle Automatisierung

konstruktionspraxis: Können Sie einige Anwendungen beschreiben?

Spanner: Entsprechend der unterschiedlichen Ausführungen sind die Anwendungsgebiete der Hexapoden sehr vielfältig. Begonnen hat es in der Astronomie mit der Ausrichtung der Spiegel von Teleskopen. Heute sehen wir zunehmend Schwerpunkte in der Industrieautomatisierung als „On-Top-Ergänzung“ bei Schwenkarmrobotern für erhöhte Präzision oder in der Bewegungssimulation zur Qualifikation von Sensorik und Bildstabilisierungsalgorithmen. Eine spannende Anwendung ist der Test und das Packaging von Komponenten in der Siliziumphotonik. Dies erfordert Justagemechanismen, die nanometergenau arbeiten. Da visuelle oder mechanische Referenzen nicht präzise genug sind, muss die Optimierung über das optische Signal selbst erfolgen. Diese Komponenten sind oft mit mehreren Ein- und Ausgängen und parallelen optischen Pfaden ausgestattet, die jeweils interagieren und gleichzeitig optimiert werden müssen, um Zeit zu sparen und oft auch, weil serielle Optimierung wegen der optischen Gegebenheiten nicht zum Ziel führt. Eine ausreichende Lösung hierfür fehlte bislang. Mit unserer jahrzehntelangen Erfahrung als Präzisionslieferant für die Halbleiterindustrie haben wir ein System entwickelt, das die Anforderungen an die parallele optische Ausrichtung in mehreren Freiheitsgraden erfüllt – für die Massenherstellung sogenannter SiP-Komponenten ein entscheidender Schritt nach vorne. Das FMPA (Fast Multi-Channel Photonics Alignment) System basiert auf der Kombination eines Hochgeschwindigkeits-Piezoscanners, eines Mikrostellsystems (XYZ oder 6-Achsen-Hexapod) und eines Hochleistungscontrollers mit firmware-basierten Routinen für die optische Ausrichtung.

Hexapoden

Hilfe für den Roboterarm

konstruktionspraxis: Wie aufwändig ist die Implementierung von Hexapoden und wann rechnet sich ihr Einsatz?

Spanner: Die Implementierung ist einfach, da der Hexapod über normale Koordinatensysteme angesteuert werden kann. Die Transformationsberechnungen für die Parallelkinematik finden im Controller statt. Zudem unterstützen wir moderne Industrieschnittstellen wie z.B. Ethercat für die Integration übergeordneter Steuerungen. Unsere Applikationsingenieure helfen bei der Implementierung und Inbetriebnahme. Im genannten Beispiel ist der Hexapod eine wichtige Grundvoraussetzung. Der Kundennutzen entsteht in Kombination mit unserer Software: Die Systeme werden so angesteuert, dass sie die Prüfprozesse rund zehnmal schneller bewältigen als herkömmliche Lösungen. Das sind deutliche Einsparungspotentiale bei den Kunden und deren Anwendungen.

konstruktionspraxis: Welche Trends sehen Sie im Markt für Positioniersysteme, speziell bei Hexapoden?

Spanner: Mehr Präzision, kombiniert mit höheren Durchsatzraten und extremen Anforderungen an die Zuverlässigkeit. Hexapoden werden immer kleiner und müssen besonders den Anforderungen in der Industrieautomatisierung standhalten.

konstruktionspraxis: Welche Vision verfolgt PI, wohin geht die Reise?

Spanner: PI ist ein Unternehmen, das sich stets bewegt und weiterentwickelt. Der Drang nach Innovation und Kollaboration ist tief in unserer DNA verwurzelt. Wir erreichten im letzten Jahr Rang 3 der Hidden Champions des Handelsblatts. Reden wir von höheren Durchsatzraten und der Integration hochpräziser Achsen und Subsysteme, ist zunehmend Prozessverständnis und enge Kooperation mit dem Kunden notwendig. Dafür sind wir aufgestellt. Wir sind neugierig, unternehmerisch und offen für Neues. Wir verschieben die Grenzen des technisch Machbaren und befähigen den Kunden, überlegene Lösungen am Markt zu platzieren.

konstruktionspraxis: Vielen Dank Herr Spanner.

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