Druckerroboter Siemens-Spinnen sollen 3-D-Druck revolutionieren

Der nächste Schritt beim 3-D-Drucken könnten krabbelnde Spinnenroboter mit Druckerdüsen sein. Siemens-Forscher in Princeton, New Jersey, haben Prototypen solcher Gliederfüßer entwickelt, die nicht nur mobil drucken, sondern ihre Aufträge gemeinsam mit mechanischen Artgenossen erledigen.

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Auf diese Weise lassen sich in einem beschleunigten Verfahren Strukturen und Oberflächen komplexer Gebilde wie Flugzeugrümpfe oder Schiffskörper gestalten. In den Laboren des Siemens Corporate Technology Campus in Princeton wurden Spinnen gesichtet, riesige Spinnen! Sie wurden dabei ertappt, wie sie eine dickflüssige, süßlich riechende und klebrige Materie absonderten, die direkt beim Auftragen zu trocknen scheint und eine glatte, glänzende Oberfläche zurücklässt. Und obwohl immer mehr Spinnen hinzukommen, löst niemand Alarm aus – aus gutem Grund.

Industrieroboter auf acht Beinen

Statt in umgebenden Waldgebieten oder dunklen Kellern tummelten sich die Spinnen seit Januar 2014 zunächst nur in der virtuellen Welt. Dann nahmen sie greifbare Gestalt an und begannen zu krabbeln – auf den Werkbänken von Livio Dalloros, dem Leiter der Forschungsgruppe für Produktdesign, Modellierung und Simulation des Arbeitsgebiets Automatisierung und Steuerungstechnologie in Princeton. Inzwischen sind die Spinnen als „Siemens Spiders“, kurz SiSpis, bekannt. Und sie sind womöglich die Vorhut einer neuen Art von Industrierobotern.

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Arbeitsteilige additive Fertigung im Visier

Im Grunde sind die SiSpis 3-D-Drucker auf Beinen, die das Material schichtweise im Mikrometerbereich auftragen. „Wir erwägen“, sagt Dalloro, „mehrere Autonome Roboter für die arbeitsteilige additive Fertigung von Konstruktionen wie Fahrzeugkarosserien, Schiffskörpern und Flugzeugrümpfen einzusetzen.“ Dabei bilden die autonomen Gruppen krabbelnder Druckroboter das Herzstück einer ganzen Reihe in Princeton entwickelter Systeme, die sich „Siemens Agile Manufacturing Systems“ (SiAMS) nennen.

Will man Materialschichten auf den Rohling eines Schiffsrumpfes auftragen, ist es aber mit einer Handvoll SiSpis nicht getan – es braucht womöglich Hunderte solcher Spinnentiere. Doch wenn sich so viele Roboter versammeln, um eine Aufgabe gemeinsam zu erledigen, wer koordiniert sie dann? Schließlich kann jede Spinne immer nur einen kleinen Teil eines Werkstücks bearbeiten. Die Antwort: Keine Spinne führt das Rudel allein an, sondern alle arbeiten autonom zusammen. Ermöglicht wird das kollektive Arbeitsprojekt durch eigens entwickelte Algorithmen für die Multi-Roboter-Aufgabenplanung.

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