Arbeitsfrei: Eine Entdeckungsreise zu den Maschinen, die uns ersetzen (German Edition)

Aufstieg ermöglichte, kommt heute bis auf einige technologisch interessante Ausnahmen von spezialisierten externen Anbietern, wird aber von Kuka mit viel Akribie in die Mechanik und Steuerungstechnik der Roboter integriert.
    Bei einer dieser Ausnahmen handelt es sich um ein sehr spezialisiertes Schweißverfahren, das sogenannte Reibschweißen. Am häufigsten wird es verwendet, um Autofelgen herzustellen. Wer sich einmal eine Autofelge angesehen hat, wird wissen, daß diese eigentlich aus zwei flachen Blechschüsseln besteht, die mit dem Boden zueinander verschweißt sind. Diese Verschweißung wird bei hochwertigen Felgen, die für starke Belastungen ausgelegt sind, dadurch erzeugt, daß man die beiden Blechschüsseln sehr fest einspannt und eine davon in Rotation versetzt. Wenn eine ausreichend hohe Drehzahl erreicht ist, fährt die Maschine die beiden Schüsseln aufeinander zu, bis sich ihre Böden berühren. Die durch die Rotation entstehende enorme Reibungshitze verflüssigt das Metall der untersten Schicht der beiden Blechschüsselböden, so daß diese flächig miteinander verschmelzen.
    Was nach einem eher brutalen und primitiven Fertigungsverfahren klingt, erfordert in der Realität die hohe Schule des Maschinenbaus, um zuverlässig zu funktionieren. Enorme Kräfte müssen sicher und präzise beherrscht, gemessen und gesteuert werden. Die Güte der entstehenden Schweißverbindung hängt nicht nur von der Drehzahl und dem Drehmoment ab, sondern auch von der an das Material angepaßten Geschwindigkeit und Kraft des Zusammendrückens der beiden Hälften der Felge. Starke Motoren müssen akkurat gesteuert werden, reaktionsschnelle Software alle Maschinenteile mit enormer Genauigkeit und millisekundenschnell überwachen und kontrollieren. Dennoch bleibt es ein repetitives Vorgehen, das sich für die Automatisierung eignet. All diese Fähigkeiten benötigt Kuka auch für die Konstruktion anderer Roboter, unter anderem deswegen blieb das ein wenig esoterisch wirkende Schweißmaschinengeschäft weiterhin im Unternehmen.
    Ein moderner Industrieroboter besteht aus vielen hundert Einzelteilen. Die Konstruktion ist ein aufwendiger Prozeß, bei dem das präzise Zusammenspiel der Komponenten des Roboterarms mit seinen Motoren, Getrieben, Gelenken, Sensoren, Verkabelungen, Steuerungsalgorithmen und die Stabilität gebende mechanische Struktur mit Hilfe fortgeschrittener Software simuliert werden. Die genaue Errechnung der Kräfte, die bei den möglichen Bewegungen auf die einzelnen Teile wirken, kombiniert mit der optimalen Ansteuerung der Motoren und der gleichzeitigen Auswertung der in dem Roboterarm verbauten Sensoren für Kraft und Drehung nennt man »mechatronische Konstruktion«. Das Prinzip läßt sich vielleicht am ehesten mit asiatischen Kampfsportarten vergleichen, bei denen der Gegner nicht durch reine Kraft und Schnelligkeit, sondern durch geschicktes Ausnutzen von Winkeln, Hebeln, Masseträgheit und der Kraft seiner eigenen Bewegung manipuliert wird.
    Durch diese Art der Konstruktion ist eine signifikante Einsparung an Gewicht und Motorleistung möglich. Das Prunkstück von Kuka, ein furchteinflößend großer Roboterarm, der den Namen »Titan« trägt, kann bis zu eintausend Kilogramm beeindruckend schnell und auf den Punkt gebracht bewegen. Bis zu einem halben Millimeter genau können derartige Lasten von ihm positioniert werden. Der Roboterarm ist so präzise und zuverlässig, daß eine Variante davon für Rummelplatzattraktionen verwendet wird, bei denen man anstelle der sonst üblichen Greifer Sitze für Passagiere anbringt, die dann in halsbrecherisch anmutenden Kurven herumgeschwenkt werden. Die Kuka-Modellpalette ist umfangreich, mehr als ein Dutzend Modelle in Hunderten von Versionen werden jeweils auf die Anforderungen des Kunden hin optimiert und angeboten.
    Die Montage der Roboter erfolgt deshalb – für den uneinge weihten Beobachter ein wenig enttäuschend – per Hand und eben nicht durch Roboter. An verschiedenen Montagestationen, die entlang eines Schienensystems im Boden einer großen Werkshalle angeordnet sind, setzen stattdessen Industriemechaniker die komplexen Gebilde zusammen. Kleine Kräne und Hebevorrichtungen erleichtern die Handhabung der oft Dutzende Kilo schweren Einzelteile. Gerade die großen Schwerlastroboter bestehen aus enorm wuchtigen Stahl- oder Aluminiumgußteilen, die per Hand nur schwer zu bewegen sind.
    Die Gußteile wurden zuvor mit computergesteuerten Präzisionsfräsen