Kollaborierende Roboter gegen COVID-19, Teil II

Kollaborierende Roboter gewinnen im globalen Kampf gegen COVID-19 zunehmend an Bedeutung. In dieser Serie von Blogbeiträgen stellen wir verschiedene Anwendungen vor, mit denen unsere Cobots helfen, die Pandemie einzudämmen. Im folgenden Beitrag befassen wir uns mit der automatisierten Herstellung von Atemschutzmasken, einem einzigartigen Cobot-Barista und einem ferngesteuerten, mobilen Roboter, der in China wichtige medizinische Tests übernimmt.

Eigentlich stellt MSK Industrie Service & Consulting aus dem niedersächsischen Bersenbrück Komponenten für die Automobilindustrie her. Doch als angesichts der Pandemie der Bedarf nach Atemschutzmasken rasant stieg, schwenkte die Firma um: MSK beteiligte sich an einer Ausschreibung des Bundesgesundheitsministeriums zur Herstellung von FFP2-Masken und bekam den Zuschlag.

Dass das Unternehmen so flexibel agieren kann, verdankt es auch einem Cobot. MSK nutzt schon länger einen UR5e, der nun auch bei der Maskenherstellung unterstützt. Zu diesem Zweck bestellte die Firma eine neue Maschine aus China, die das Material stanzt, prägt sowie die nötigen Verbindungselemente daran befestigt. Zusammen mit unserem zertifizierten Systemintegrator WS System richtete MSK den Roboterarm innerhalb kurzer Zeit so ein, dass er die fertigen Masken aus der Maschine entnimmt, dreht und im richtigen Winkel in eine Verpackungsmaschine einlegt.

Mithilfe des Cobots kann MSK die Produktionskapazitäten der Maschine voll ausschöpfen und rund um die Uhr produzieren. So stellt das Unternehmen etwa eine halbe Millionen Masken pro Woche her. Bis Ende des Jahres sollen es rund 18 Millionen Stück werden. Zudem schützt MSK seine Mitarbeiter und stellt zugleich sicher, dass die Produktion auch unter Einhaltung strenger Hygieneregeln stets gewährleistet ist. Angesichts der effizienten Umsetzung planen MSK und WS System, bald noch einen weiteren Cobot zu implementieren, der zusätzlich bei der Verpackung und Palettierung der Masken unterstützt.

Als COVID-19 gerade anfing, sich in den USA auszubreiten, stellte Hurco North America seinen Mitarbeitern eine Aufgabe: Die Angestellten des Werkzeugmaschinenbauers aus Indiana sollten eine Maschine für die Produktion von N95-Masken umrüsten. Diese Masken filtern 95 Prozent der Partikel aus der Luft und sind hinsichtlich ihrer Wirksamkeit vergleichbar mit den europäischen FFP2-Masken.

Um die Aufgabe zu lösen, integrierten die Mitarbeiter einen UR5-Cobot zusammen mit einem ProFeeder des UR-zertifizierten Systemintegrators ProCobots. Dieser beschickt eine erhitzte Gussform für die Masken mit Material. Dafür belädt der UR5 die Form mit einem Stapel von vier Lagen, zwei Polymer-Außenschichten und zwei Spinnfaser-Filterschichten, aus denen in einem fünfminütigen Zyklus von Formen, Schweißen und Schneiden eine Maske wird. Dank dieses Systems kann Hurco Masken für alle seine Mitarbeiter herstellen – und es bleiben immer noch genügend übrig, um sie an Kunden und Vertriebspartner zu spenden.

Peter Zelinski, Chefredakteur der Technologie-Plattform Modern Machine Shop,  hat das Hurco-Werk in Indiana besucht, um mehr über diese Applikation zu erfahren:

Auch Revtech Systems, einer unserer zertifizierten Systemintegrator aus dem kanadischen Quebec, stellte seinen Mitarbeitern eine Aufgabe: Sie sollten in kleinen Gruppen einen Gesichtsschutz entwickeln, der schnell in hoher Zahl produziert werden könnte. Als das finale Design schließlich feststand, setzte das Team schnell eine Fertigungszelle mit einem menschlichen Bediener und zwei UR10-Cobots auf.

Zu Beginn platziert ein Cobot einen Plastikbogen in der Arbeitsstation. Der zweite Roboter legt ein Stück Schaum darauf, das auf einen Karton geklebt ist. Dann nimmt derselbe Cobot ein elastisches Band, das er über den Schaumstoff auf die andere Seite zieht, bevor ein pneumatischer Mechanismus es an die Pappe und den Kunststoff heftet. Der erste Cobot nimmt den Plastikbogen und schiebt ihn zum nächsten Stopper, wo er angeheftet wird. Anschließend legt er den fertigen Gesichtsschutz in einen Karton.

Zur gleichen Zeit hat Hannafin Automation and Industrial Controls, ebenfalls ein zertifizierter UR-Systemintegrator mit Sitz in Ontario, ein automatisiertes 3D-Druckverfahren entwickelt. Zum Einsatz kommen dabei ein UR-Cobot mit Namen BOB, ein Zwei-Finger-Greifer von UR+ Partner Robotiq, ein Vision-System von Cognex sowie zwei Dremel DigiLab 3D-Drucker. Zusammen stellen sie Gesichtsmasken für den Kampf gegen COVID-19 her.

BOB begleitet den gesamten Druckprozess völlig selbständig: von der Bedienung des Touchscreens, um einen neuen Auftrag zu starten, über die Status-Abfrage mit seiner Kamera bis hin zur Herausnahme und Ablage des fertigen Produkts. Rund um die Uhr einsetzbar, kann das System 50 Gesichtsmasken pro Tag herstellen. Die Firma hat bereits Masken an die Polizei, die Feuerwehr und den Sanitätsdienst gespendet.

Auch Gamber-Johnson entwickelte eine temporäre Einrichtung für die Herstellung von Gesichtsmasken. Dafür schloss sich der Anbieter von Befestigungssystemen für Kommunikationssysteme, Computer und andere Elektrogeräte mit lokalen Partnern zusammen. Das Herzstück der kurzerhand angefertigten Produktionsanlage ist ein UR5-Cobot, der Kunststoff-Teile für die Masken ausschneidet. Das Unternehmen und seine Partner konnten über Crowdfunding mehrere tausend Dollar sammeln, um Gesichtsmasken herzustellen und diese an lokale Krankenhäuser zu spenden.

Weiter geht es in den Süden: Im mexikanischen Monterrey nutzt EinsRobotics einen UR5, um zwei 3D-Drucker zu bestücken, die täglich über 40 Masken drucken. EinsRobtics spendet diese an private und öffentliche Gesundheitseinrichtungen in der Region.

Ein Hersteller für Beatmungsgeräte aus Pennsylvania sah sich mit einem rasanten Anstieg der Nachfrage konfrontiert. Das Unternehmen musste schnell reagieren. Um den wachsenden Bedarf zu bedienen, integrierte es einen UR5e Roboterarm mit einer Handgelenkskamera sowie einem Hand-E-Greifer von Robotiq. Dieser entlädt nun fertige Teile aus einer CNC-Maschine auf ein Plastiktablett, mit dem sie zur Weiterverarbeitung transportiert werden.

Auch im direkten Kontakt mit dem Menschen beweisen Cobots ihre Tauglichkeit im Kampf gegen das Virus. In China zum Beispiel haben Forscher der Tsinghua Universität einen mobilen Medizinroboter entwickelt. Er führt Ultraschalluntersuchungen durch, entnimmt Rachenabstriche, misst Fieber und kann ein Stethoskop halten.

Die Applikation beinhaltet einen UR5 auf Rädern, der sich fernsteuern lässt, um Ärzte und Krankenschwestern vor dem direkten Kontakt mit COVID-19 Patienten zu schützen. Nachdem er von Ärzten in Pekinger Krankenhäusern getestet wurde, kommt die Applikation mittlerweile im Wuhan Union Hospital zum Einsatz.

Mitunter ergeben sich in der Krise auch ganz neue Einsatzfelder für Cobots: Als COVID-19 nach Portland kam, brach die Kundenzahl beim beliebten Cafe In J Coffee um die Hälfte ein. Besitzer Joe Yang war klar, dass seine Kunden soziale Kontakte meiden wollten, um das Infektionsrisiko zu minimieren. Daher entschied er sich, einen Cobot-Barista zu engagieren. Das Ergebnis ist eine komplett kontaktlose Cobot-Applikation, die Kaffeespezialitäten zubereitet. Der Roboter hört auf den Namen „Jarvis“ und kann Kaffee machen, Milch aufschäumen und sogar Herzen in den Milchschaum zeichnen.

„Keiner weiß, wie lange diese „neue Normalität“ noch andauern wird. Aber die Menschen brauchen ihren Kaffee und ich hoffe, sie können während dieser Ausnahmesituation zumindest die ein oder andere Tasse sicher hier bei In J Coffee genießen“, erklärt Yang gegenüber dem Online-Magazin Daily Coffee News.

Die Beispiele zeigen, wie Cobots auf ganz unterschiedliche Weise im Kampf gegen COVID-19 unterstützen – und Unternehmen die notwendige Flexibilität verleihen, um auch unter schwierigen Bedingungen handlungsfähig zu bleiben.