Celanese en Vigor Precision maken robotgewrichten 30 procent lichter met plastic

Robots die op twee benen lopen en met menselijke bewegingen taken uitvoeren, worden steeds populairder in fabrieken en magazijnen. Maar hun actuatoren en gewrichten zijn nog zwaar, vooral omdat ze grotendeels uit metaal bestaan. Elke kilo extra gewicht kost energie en beperkt hoe lang een robot kan werken voordat de accu leeg is. Celanese, bekend van technische kunststoffen, en Vigor Precision, gespecialiseerd in precisietandwielen, willen dat probleem aanpakken met nieuwe kunststofformules.

Metaal vervangen door technisch plastic

De twee bedrijven richten zich op onderdelen die veel te verduren krijgen: snelle start-stopbewegingen, herhaalde belasting en nauwkeurige aansturing over lange tijd. Dat vraagt om materialen die sterk en stijf genoeg zijn om metaal te vervangen, maar ook bestand zijn tegen hitte die vrijkomt bij intensief gebruik. Celanese levert hiervoor materialen op maat, afgestemd op de technische eisen van Vigor. Een belangrijk aandachtspunt is zelfsmerendheid: kunststoffen die weinig wrijving veroorzaken, hebben minder extra smeermiddel nodig. Dat verlaagt onderhoudskosten en maakt humanoïde robots betrouwbaarder tijdens langdurig, repetitief gebruik.

Precisie blijft cruciaal, ook bij temperatuurschommelingen

Naast gewicht en wrijving speelt nauwkeurigheid een grote rol. Tandwielen en andere precisieonderdelen in een robotgewricht moeten ook bij warmte hun vorm en afmetingen behouden. Een paar tiende millimeter afwijking kan al genoeg zijn om de beweging van een robotarm of -been te verstoren. Celanese en Vigor werken daarom aan kunststoffen die onder wisselende temperaturen dimensioneel stabiel blijven. Todd Elliott, een topman bij Celanese Engineered Materials, noemt de combinatie van materiaalkennis en het tandwielontwerp van Vigor essentieel om de volgende generatie robotbewegingssystemen mogelijk te maken.

Op weg naar grootschalige productie

De samenwerking stopt niet bij het ontwikkelen van een geschikt materiaal. Celanese ondersteunt ook de opschaling naar massaproductie, inclusief langetermijntests van de onderdelen. Dat moet garanderen dat de kunststof gewrichten hun prestaties behouden, ook wanneer ze in grote series worden gemaakt. Vigor-directeur Hoi-sang Chan zegt dat de precisie in spuitgietwerk van zijn bedrijf gecombineerd met de materiaalkennis van Celanese de weg vrijmaakt voor grootschalige inzet van humanoïde robots. Lichtere onderdelen zouden robots niet alleen efficiënter maken, maar ook sneller en soepeler laten bewegen. Voor de robotindustrie, die worstelt met hoge productiekosten en beperkte batterijduur, kan dit soort materiaalinnovatie een belangrijke stap zijn richting betaalbaardere en langer inzetbare machines.