Exoskelette: Roboter zum Anziehen tragen heutzutage CFK

Was vor ein paar Jahren noch ins Reich der Science-Fiction verbannt worden wäre, ist heute bereits Realität: „Roboter zum Anziehen“ – oder wie es in der Fachsprache heißt: Exoskelette. German Bionic, ein Hersteller für Exoskelette, setzt in der neuesten Generation seiner Flaggschiff-Produktreihe „Cray X“ auf carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) statt Aluminium – und spart dabei über 50 Prozent Gewicht am gemeinsam entwickelten Hauptträger ein.

Was sind Exoskelette?

Exoskelette sind tragbare Roboter, die die Bewegungen des Trägers unterstützen oder verstärken, indem sie durch kleine Servomotoren angetrieben werden. Was in der Industrie teils noch neuartig aussehen mag, ist in der Medizintechnik bereits fest etabliert: Auch Orthesen und künstliche Gelenke können Formen von Exoskeletten sein und kommen bereits seit vielen Jahren zum Einsatz.

In der Industrie werden Exoskelette immer häufiger dort eingesetzt, wo schwere Lasten über einen längeren Zeitraum gehoben werden müssen, beispielsweise in der Logistik oder der Lagerhaltung. Seit Anfang des vergangenen Jahrzehnts wächst der Markt beständig und immer neue Einsatzgebiete kommen hinzu, beispielsweise für Menschen mit eingeschränkter Beweglichkeit.

Dabei kommt es unter anderem darauf an, dass das Exoskelett an sich möglichst leicht ist, um dem Tragenden nicht zusätzlich zur Last zu fallen.

Einsatz von CFK: Höhere Steifigkeit bei gleichzeitig geringerem Gewicht

Für die neueste Generation ihrer intelligenten Kraftanzüge setzt German Bionic daher auf carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK). In gemeinsamer Entwicklungsarbeit mit der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der SGL Carbon entstand so der Hauptträger des Exoskeletts aus CFK.

"Bisher wurde das Bauteil aus Aluminium hergestellt“, berichtet Jochen Schutzbach, Leiter des Projekts bei der SGL. „Unser Ziel war es, das Gewicht massiv zu reduzieren und dabei auch die Steifigkeit zu erhöhen.“ Und beide Ziele wurden erfüllt: Der Hauptträger aus CFK wiegt nun über 50 Prozent weniger als sein Vorgänger aus Aluminium und ist gleichzeitig deutlich steifer.

Das gemeinsame Projekt begann im Juni 2019 mit einem sogenannten digitalen Zwilling, also einem virtuellen Prototyp, an dem erste Berechnungen durchgeführt wurden. Hier unterstützten Kollegen aus der Abteilung für Modellierung und Simulation der SGL Carbon. Nachdem sich dort alle Variablen als günstig erwiesen hatten, wurde ein realer Prototyp gefertigt, der dem finalen Teil bereits sehr nahekam. Nach gemeinsamer Verfeinerung und dem Abschluss aller Belastungstests stand am Ende das Konzept für ein fertiges Bauteil, das nun Standort Meitingen gefertigt wird.

“Mit der 4. Generation unseres vernetzten Roboter-Exoskeletts Cray X setzen wir erneut Standards für die gesamte Exoskelett-Industrie weltweit. Regionale Kooperation, wie mit dem Technologieführer SGL Carbon, der uns bei der Entwicklung der neuen Carbonfaser-Tragestruktur maßgeblich unterstützt hat, zeigen zudem, dass der Hightech-Standort Deutschland zukunftsfähig ist”, sagt Armin G. Schmidt, CEO von German Bionic.

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