Damit grüne Technologien im Gesamtzyklus nachhaltig sind, ist die Wiederaufbereitung verschlissener Geräte und Teile entscheidend. Die Refabrikation zum Beispiel von Windradrotoren, Getriebezahnrädern, Batteriezellen oder Wasserstofftanks minimiert die Umweltbelastung, indem im Vergleich zur Neuproduktion weniger Rohstoffe und energieintensive Bearbeitungsschritte notwendig sind und zusätzlicher Materialtransport vermieden werden kann. Da sich der Verschleiß allerdings hauptsächlich auf Form oder Oberflächeneigenschaften auswirkt, ist die Refabrikation bislang mit hohem Arbeitsaufwand verbunden. Und auch bei einem roboterbasierten Bearbeitungsverfahren ist mit dem derzeitigen Stand der Technik eine sehr häufige manuelle und damit teure Adaption des Roboterprogramms notwendig. Dies macht die Neuproduktion häufig wirtschaftlicher, obwohl sie deutlich weniger nachhaltig ist.

Das Forschungsprojekts RoboGrind basiert auf einem hybriden KI-Ansatz, der sowohl wissensbasierte als auch lernende datenbasierte Methoden vereint.

© Projektgruppe RoboGrind

Ziel des Ende 2021 gestarteten Forschungsprojekts RoboGrind ist es daher, eine KI-basierte, flexible Automatisierungslösung zu entwickeln, mit der sich der Roboter eigenständig für die Bearbeitungsaufgabe programmieren und einrichten kann. Das Projekt konzentriert sich auf die Prozessschritte Schleifen, Polieren und Entgraten in den Bereichen grüne Mobilität, grüne Energiespeicherung und grüne Stromerzeugung. Das von InvestBW gefördertes Gemeinschaftsprojekt der Universität Stuttgart, der DHBW Karlsruhe und der Firma SHL wird vom Robotik-Software- und Solution-Provider ArtiMinds Robotics koordiniert. Die Projektergebnisse werden nach Projektende im September 2023 in den Angeboten der Partner verwertet.

Die Projektinhalte

KI-Forscher Prof. Marco Huber vom IFF der Universität Stuttgart erklärt: „Für eine wirtschaftliche Aufarbeitung von Rotorblättern von Windkraftanlagen oder Zahnrädern von Elektromotoren ist ein kostengünstiges und flexibles System zur automatisierten Oberflächenbearbeitung notwendig. Durch den Einsatz KI-basierter Softwarelösungen ist es möglich, in einem einzigen Robotersystem die Objekterfassung und -vermessung, die kraftgeregelte Oberflächenbearbeitung und die nachgelagerte Sichtprüfung zu integrieren.“

Um einen möglichst hohen Grad an Autonomie und Präzision zu erzielen, wird ein hybrider KI-Ansatz angestrebt, der sowohl wissensbasierte als auch lernende, datenbasierte Methoden kombiniert. „Auf diese Weise soll der Roboter in der Lage sein, zur Laufzeit Abweichungen und Oberflächenbeschaffenheit zu antizipieren und sich automatisch zu adaptieren. Erreicht wird dies einerseits durch Vorwissen, welches qualifizierte Werker einbringen können, und andererseits mittels Sensordaten, zum Beispiel von Kraft-Momenten-Sensoren oder Vision-Sensoren“, erläutert Dr. Darko Katic, technischer Ansprechpartner für das RoboGrind-Projekt und Senior Teamleiter Künstliche Intelligenz bei ArtiMinds.