Maßgeschneiderte Mechatronik - modulare Bausteine
Die Entwicklung und Anwendung mechatronischer Mikrosysteme ist in den letzten Jahrzehnten stark angestiegen. Die miniaturisierten Geräte werden jedoch meist in hochspezialisierten Umgebungen zu hohen Kosten maßgefertigt. Mit dem EU-finanzierten Projekt MECHACELL (Development of a self sufficient modular mechatronic device and its proof of concept with a workpiece positioning study) wollen Wissenschaftler ein mechatronisches Gerät aus einzelnen Modulen als Fallstudie für die Massenproduktion von flexiblen und modularen Mechatronik-Mikrozellen herstellen. Das Zusammenfügen von modularisierten MechaCells in komplizierteren Konfigurationen wird einen großen Einfluss auf Geschwindigkeit und Kosten der Entwicklung und auf die Qualität des Endprodukts haben. Solche modularen Mikrozellen werden den Forschern außerdem ermöglichen, mehr Zeit für die Entwicklung neuer Anwendungen für die Module aufzuwenden, anstatt unzählige Geräte zu entwickeln. MechaCell Module sind autark und verfügen über eine integrierte dezentrale Energieerzeugung und integrierte verteilte Intelligenz. Sie sind mit einem Mikrokraftwerk und einer Speichereinheit, Mikrosensoren und Aktoren ausgestattet, ebenso wie mit einem Mikrocomputer, die alle mit einer Schnittstelle (cell bus) verbunden sind, die Energie und Kommunikation zwischen den Zellkomponenten verwaltet. Die Hard- und Software sind in einer Außenhülle mit mehreren Kontakten für elektrische und mechanische Verbindungen zwischen den Modulen oder MechaCells untergebracht. Darüber hinaus werden Simulationsmodelle der MechaCell und von MechaCell-Paketen die zukünftige Entwicklung maßgeblich unterstützen. Der Prototyp des Geräts zur Werkstückpositionierung hat drei Aktuatoren für eine Translationsbewegung auf der xy-Ebene und eine Drehbewegung um die Achse des Geräts selbst durch einen neuartigen Steuerungs- und Bewegungsmechanismus. Darüber hinaus messen ein Mikrobeschleunigungsmesser und ein Drucksensor die Last und kommunizieren mit anderen MechaCells und der übergeordneten Steuerung über eine drahtlose Verbindung. Der Prüfstand verfügt über eine integrierte hochauflösende Kamera, die die Position jeder MechaCell und des Werkstück überwacht und die Informationen in Echtzeit an alle Modulen in dem Pack übermittelt. Die Baugröße von Spezialgeräten für die Biomedizin, das Militär sowie Kfz- und Fertigungsanwendungen wird weiterhin schrumpfen, wodurch das Marktpotenzial der MECHACELL-Technologie weiter wächst. Das Gleiche gilt für ihre voraussichtlichen Auswirkungen auf die EU-Wirtschaft und die vielen kleinen und mittleren Unternehmen mit begrenzten Forschungs- und Entwicklungsbudgets, die derzeit an maßgeschneiderten mechatronischen Geräten arbeiten.