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(c) Fraunhofer ICT
06.01.2023

Fraunhofer CPM entwickeln programmierbare Materialien für ergonomisches Liegen

Zahlreiche Menschen weltweit sind von Bettlägerigkeit betroffen – sei es durch Krankheit, Unfall oder Alter. Da sie sich oftmals nicht von allein bewegen oder drehen können, kann es zu einem sehr schmerzhaften Wundliegen kommen. Mit Materialien, deren Form und mechanische Eigenschaften sich an jeder Stelle programmierbar ändern lassen, soll das Wundliegen künftig vermieden werden. Beispielsweise könnte die Härte und Steifigkeit von Matratzen, die aus programmierbaren Materialien hergestellt wurden, in jedem beliebigen Bereich per Knopfdruck eingestellt werden. Darüber hinaus verformt sich die Unterlage selbstständig so, dass ein hoher Druck an einer Stelle auf eine größere Fläche verteilt wird. Das Bett wird dort, wo es drückt, automatisch weicher und elastischer. Zusätzlich können Pflegekräfte gezielt ein ergonomisches Liegen patientenspezifisch einstellen.

Zahlreiche Menschen weltweit sind von Bettlägerigkeit betroffen – sei es durch Krankheit, Unfall oder Alter. Da sie sich oftmals nicht von allein bewegen oder drehen können, kann es zu einem sehr schmerzhaften Wundliegen kommen. Mit Materialien, deren Form und mechanische Eigenschaften sich an jeder Stelle programmierbar ändern lassen, soll das Wundliegen künftig vermieden werden. Beispielsweise könnte die Härte und Steifigkeit von Matratzen, die aus programmierbaren Materialien hergestellt wurden, in jedem beliebigen Bereich per Knopfdruck eingestellt werden. Darüber hinaus verformt sich die Unterlage selbstständig so, dass ein hoher Druck an einer Stelle auf eine größere Fläche verteilt wird. Das Bett wird dort, wo es drückt, automatisch weicher und elastischer. Zusätzlich können Pflegekräfte gezielt ein ergonomisches Liegen patientenspezifisch einstellen.

Material plus Mikrostrukturierung
Materialien für Anwendungen, die eine gezielte Änderung der Steifigkeit oder Form benötigen, entwickeln Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer CPM, das durch sechs Kerninstitute geprägt wird und zum Ziel hat Programmierbare Materialien zu konzipieren und produzieren. Doch wie lassen sich Materialien überhaupt programmieren? »Wir haben grundsätzlich zwei Stellschrauben: Das Grundmaterial – im Falle der Matratzen thermoplastische Kunststoffe, für andere Anwendungen metallische Legierungen, auch Formgedächtnislegierungen – und insbesondere die Mikrostruktur«, erläutert Dr. Heiko Andrä, Themenfokussprecher am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, einem der Kerninstitute des Fraunhofer CPM. »Die Mikrostruktur der sogenannten Metamaterialien setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die wiederum aus Strukturelementen wie kleinen Balken und dünnen Schalen bestehen.« Während die Größe der einzelnen Zellen und ihrer Strukturelemente bei herkömmlichen zellulären Materialien wie Schäumen zufällig variiert, ist sie bei den programmierbaren Materialien zwar auch variabel, jedoch genau festgelegt – sprich programmiert. Diese Programmierung erfolgt beispielsweise so, dass Druck an einer bestimmten Position zu gewünschten Formänderungen an anderen Stellen der Matratze führt, um etwa die Auflagefläche zu vergrößern und die Körperzonen optimal zu stützen.

Materialien können auch auf Wärme oder Feuchte reagieren
Welche Formänderung das Material aufweisen soll und auf welche Reize es reagiert – mechanische Belastung, Wärme, Feuchte oder auch ein elektrisches oder magnetisches Feld – lässt sich ebenfalls über die Wahl des Materials sowie seine Mikrostruktur bestimmen.

Der Weg in die Anwendung
Ein einzelnes Material kann komplette Systeme aus Sensoren, Reglern und Aktuatoren ersetzen. Das Ziel des Fraunhofer CPM ist durch Integration der Funktionen in das Material die Komplexität von Systemen zu senken und den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren. »Wir haben bei der Entwicklung der programmierbaren Materialien stets das industrielle Produkt mit im Blick, so berücksichtigen wir unter anderem die Serienfertigung und die Materialermüdung«, sagt Franziska Wenz, stellvertretende Themenfokussprecherin am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, ebenfalls eines der Kerninstitute des Fraunhofer CPM. Auch laufen bereits erste konkrete Pilotprojekte mit Industriepartnern. Das Forscherteam erwartet, dass die programmierbaren Materialien zunächst einzelne Komponenten in bereits bestehenden Systemen ersetzen werden oder in speziellen Anwendungen genutzt werden – etwa bei medizinischen Matratzen, Sitzen, Schuhsohlen und Schutzbekleidung. »Schrittweise könnte sich dann der Anteil an programmierbaren Materialien erhöhen«, schätzt Andrä. Schließlich lassen sich diese überall einsetzen – sowohl in Medizin- und Sportartikeln, in der Softrobotik wie auch in der Weltraumforschung.

Quelle:

Fraunhofer ITWM

(c) Huesker
07.09.2021

HUESKER führt ersten Hochleistungsroboter ein

  • Robotik für mehr Produktivität, Flexibilität und beste Arbeitsbedingungen
  • Tonnenschwere Entlastung für die Mitarbeiter in der Garnproduktion

Gemeinsam mit ABB, einem Pionier in der Robotik und Automation, entwickelte die HUESKER-Gruppe - einer der weltweit führenden Hersteller von technischen Hochleistungstextilien für Tiefbau, Agrarwirtschaft, Industrie und Leichtbau- einen Prototyp, der gezielt für die Handhabung und Palettierung schwerer Garnrollen eingesetzt wird.

  • Robotik für mehr Produktivität, Flexibilität und beste Arbeitsbedingungen
  • Tonnenschwere Entlastung für die Mitarbeiter in der Garnproduktion

Gemeinsam mit ABB, einem Pionier in der Robotik und Automation, entwickelte die HUESKER-Gruppe - einer der weltweit führenden Hersteller von technischen Hochleistungstextilien für Tiefbau, Agrarwirtschaft, Industrie und Leichtbau- einen Prototyp, der gezielt für die Handhabung und Palettierung schwerer Garnrollen eingesetzt wird.

In einer seiner Produktionsanlagen für Basisgarne, die teilweise zu 100 Prozent aus recycelten Materialien stammen, setzt die HUESKER Gruppe jetzt auf die Unterstützung eines Roboters.
„Wir haben uns in jüngster Zeit verstärkt Gedanken darüber gemacht, wie wir Robotik und Automatisierung bestmöglich für uns und unser Personal nutzen können. Bei der Handhabung und Palettierung von Garnrollen, die bis zu 15 Kilogramm auf die Waage bringen, lagen die Vorteile sofort auf der Hand: Roboter entlasten unsere Mitarbeiter von dieser anstrengenden Tätigkeit und geben ihnen die Möglichkeit, höherwertigere Aufgaben zu übernehmen“, betont Dr. F.- Hans Grandin, Geschäftsführender Gesellschafter der HUESKER Gruppe.

In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen ABB wurde ein Roboter implementiert, der neben hoher Leistungsfähigkeit auch besonders niedrige Gesamtbetriebskosten aufweist. Aus drei Produktionsmaschinen mit jeweils zwei Entnahmemulden nimmt der Roboter die fertigen Garnrollen zuverlässig auf. Die Mulden befinden sich weit oben und unten –unergonomische Positionen für die Mitarbeiter, die diese Tätigkeit bisher verrichtet hatten. Hinzu kommt: Je nach Produktionsauftrag sind die Garnrollen unterschiedlich in Durchmesser und Gewicht, was für den auf bis zu 150 Kilogramm ausgelegten Roboter kein Problem darstellt. Im Schnitt nimmt er dem Mitarbeiter rund 2,5 Tonnen pro Tag ab.

Auch filigranere Arbeiten kann der Roboter ausführen: Jede fertig produzierte Garnrolle hat ein offenes Fadenende, das gesichert werden muss, um ein Abspulen auf der Palette zu verhindern. Dafür gibt der Roboter die Rolle an eine Bearbeitungsstation, an der ein Klebeetikett angebracht wird, das den Faden fixiert. Zudem hat der automatische Spulenwechsel zur Folge, dass ein so genannter Reservefaden übersteht, welcher in den folgenden Verarbeitungsschritten jedoch nicht benötigt wird. Um ihn zu entfernen, fährt der Roboter die Spule an eine weitere Vorrichtung, wo der Faden mit einem Heizdraht abgebrannt und abgesaugt wird.

Für die Palettierung setzt der Roboter die Spulen hochkant und auf eine Palette. Sobald eine Ebene voll bepackt ist, entnimmt er eine Zwischenlage aus einem Magazin und legt sie passgenau auf. Anschließend folgt das Bestücken der Maschinen mit Leerhülsen, um so den Produktionsbetrieb zu unterstützen.

Die Mitarbeiter überwachen und assistieren sporadisch, etwa wenn eine fertige Palette abtransportiert, Zwischenlagen aufgefüllt oder Leerhülsen nachgefüllt werden müssen. Diese Aufgaben nehmen nur wenig Zeit in Anspruch und fallen pro Schicht höchstens ein- bis zweimal an. Somit läuft die gesamte Anlage, bis auf diese kurzen Unterbrechungen, nahezu autonom.

Nach erfolgreicher Implementierung der ersten Automatisierungsanlage sieht HUESKER viel Potenzial darin, Robotik für weitere Anwendungen zu nutzen – etwa für die der Garnproduktion direkt vorgelagerten Prozesse. Auf diese Weise werden durchgängige Automatisierungslinien geschaffen, die dem Unternehmen helfen, Produktivität und Flexibilität zu steigern sowie die Arbeitsbedingungen für seine Mitarbeiter weiter zu verbessern.

Weitere Informationen:
Huesker HUESKER Synthetic GmbH Roboter
Quelle:

Huesker

Mit der PFAFF 4520 haben Ingenieure und Techniker von PFAFF eine vollautomatische, CE-konforme Maskenanlage für die Herstellung von mehrlagigen Einweg-Mund-und-Nasenmasken (MNS-Masken) konzipiert (c) PFAFF
PFAFF 4520: Vollautomatische Maskenanlage
05.10.2020

PFAFF 4520: Vollautomatische Maskenanlage

Mit der PFAFF 4520 haben Ingenieure und Techniker von PFAFF eine vollautomatische, CE-konforme Maskenanlage für die Herstellung von mehrlagigen Einweg-Mund-und-Nasenmasken (MNS-Masken) konzipiert, welche die Anforderungen an ein "deutsches Engineering" in einmaliger Weise erfüllt. In dem Produkt stecken nicht  nur 150 Jahre Kompetenz beim Verbinden von textilen Materialien, sondern auch geballtes Know-how der Marken PFAFF INDUSTRIAL und KSL in den Bereichen Prozesssteuerung, Automatisierung und Robotik.

Die PFAFF 4520 ist eine eine solide und ausgereifte Produktionslinie (MADE IN GERMANY), welche eine extrem prozesssichere Arbeitsweise garantiert. In Zeiten von Covid-19 ist es wichtig auf das richtige Betriebsmittel für die Maskenfertigung zu setzen, um kostenintensive Nachjustierungen bzw. eine unnötige Zweit-Investition zu vermeiden.

Fakten der PFAFF 4520:

Mit der PFAFF 4520 haben Ingenieure und Techniker von PFAFF eine vollautomatische, CE-konforme Maskenanlage für die Herstellung von mehrlagigen Einweg-Mund-und-Nasenmasken (MNS-Masken) konzipiert, welche die Anforderungen an ein "deutsches Engineering" in einmaliger Weise erfüllt. In dem Produkt stecken nicht  nur 150 Jahre Kompetenz beim Verbinden von textilen Materialien, sondern auch geballtes Know-how der Marken PFAFF INDUSTRIAL und KSL in den Bereichen Prozesssteuerung, Automatisierung und Robotik.

Die PFAFF 4520 ist eine eine solide und ausgereifte Produktionslinie (MADE IN GERMANY), welche eine extrem prozesssichere Arbeitsweise garantiert. In Zeiten von Covid-19 ist es wichtig auf das richtige Betriebsmittel für die Maskenfertigung zu setzen, um kostenintensive Nachjustierungen bzw. eine unnötige Zweit-Investition zu vermeiden.

Fakten der PFAFF 4520:

-    Maskengröße: 175 x 95 mm
-    Produktionsleistung: 3.500 - 4.000 Masken pro Stunde
-    1-, 2- oder 3- lagige Verarbeitung (Filter-/Vliesstoffe)
-    SPS-Steuerung der gesamten Maskenanlage
-    Ultraschall-Schweißkomponenten von deutschen Herstellern
-    Schutzumhausung zum Arbeitsschutz der Bedienperson
-    Verpackungsstation (auf Anfrage)
-    Druckstation für personalisierte Masken (auf Anfrage)

Starkes Maschinenkonzept, starker Pre- und After-Sales:

Das Kundenmaterial (Vlies- oder ähnliches Filtermaterial) und die gewünschte Anzahl der Lagen (1-, 2-, 3-lagig) werden von PFAFF-Ingenieuren auf die jeweilige Maschine abgestimmt. Nach Fertigstellung wird die Maschine im Kundenbetrieb "Ready to production" aufgebaut bzw. installiert.  Um eine schnelle Service-Reaktionszeit im After-Sales und dadurch eine max. Ausbringung zu gewährleisten, werden die PFAFF-Vertriebspartner (weltweit) in den Service & Support eingebunden.