Klein, aber unglaublich clever

Im Autobau müssen meist schwere Teile bewegt und just-in-time angeliefert werden. Smarte und autonome Roboter können dabei eine wichtige Rolle spielen. Sie müssen dabei jedoch den hohen Ansprüchen an Sicherheit, Schnelligkeit und Zuverlässigkeit gerecht werden. Gemeinsam mit der BMW Group hat das Fraunhofer IML in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des »BMW Enterprise Lab for Flexible Logistics« ein solches Multitalent entwickelt: den Smart Transport Robot.

Autos bauen ist Schwerstarbeit – auch für Roboter. Denn wenn Autoteile bewegt werden, kommen schnell mehrere hundert Kilo oder gar ganze Tonnen Gewicht zusammen. Diese sicher von A nach B zu transportieren, ist im wahrsten Sinne des Wortes keine leichte Aufgabe. Aber das Fraunhofer IML und die BMW Group haben gemeinsam einen autonomen Transportroboter entwickelt, für den das kein Problem ist. »Bei der Konstruktion waren wir aber ganz schön gefordert«, sagt Christian Blesing, der beim Projekt für die reibungslose Zusammenarbeit von Software und Hardware zuständig war. 

Wie bringt man viel Technik in begrenztem Raum unter?

Dabei war eine der Herausforderung, dass die Konstruktion so klein sein sollte, dass sie unter Behälter fahren kann, die weniger als 23 cm hoch sind. Von dort kann der kleine Roboter die Transportbehälter anheben, um sie dann an ihren Bestimmungsort zu bringen. »Da musste sehr viel Technik auf sehr wenig Raum komprimiert werden«, so Blesing. Vor allem, weil der Roboter auch schnell fahren und schwere Lasten heben sollte. »Denn das Ziel ist natürlich der produktive Einsatz im Werk.«

Doch das gemischte Team von BMW und Fraunhofer IML fand eine Lösung und baute die erste Generation des Smart Transport Robots. Er konnte bis zu 550 kg problemlos anheben, sicher transportieren und wieder absetzen – ein erster Erfolg. Mit bis zu 1,2 m/s flitzte er durch die Testhallen des Fraunhofer IML und durch einen Logistikstandort der BMW Group. »Zu lernen, wie man bei so geringer Bauhöhe die Funktionalität sicherstellt, war spannend«, sagt Blesing.

Vom Prototypen zum Profi-Gewichtheber

Im Rahmen des BMW Enterprise Labs entstand der erste Prototyp für den kleinen Kraftprotz. »So konnten wir mit einem Partner aus der Forschung kooperieren und an einem gemeinsamen Ziel arbeiten«, erklärt Josef Pilstl, Projektleiter für autonome Transportsysteme beim bayrischen Autobauer. »Die Enterprise Labs sind immer wieder ein spannendes Format«, stimmt ihm Christan Blesing vom Fraunhofer IML zu. »Es profitieren beide Seiten – Unternehmen wie die BMW Group brauchen Fortschritte aus der Forschung, und wir brauchen Know-how aus den Unternehmen.« In den drei Jahren des Enterprise Labs entstand aber nicht nur die erste Roboter-Generation. »Das Projekt wächst mit seinen Anforderungen«, räumt Pilstl ein. So fiel bei Tests im Fraunhofer IML und in einem Werk von BMW unter anderem auf, dass einige Teile dem Dauereinsatz nicht standhielten. Zudem wollte das Projektteam den Smart Transport Robot noch smarter machen und mehr Transportgewicht abverlangen. So entstand die zweite Generation: schneller, stabiler und doppelt so stark. Aufgrund der Implementierung eines neuen Systems zur Routenplanung und Orientierung innerhalb des Werks erkennen die Roboter jetzt auch schneller als die Vorgängerversion Hindernisse auf ihrem Weg. Diese zweite Generation kommt inzwischen im BMW Group Werk Regensburg zum Einsatz. »Die Pilotphase läuft noch bis Ende 2018.« Sechs Smart Transport Robots der neuen Generation werden in diesem Zeitraum nochmals intensiv getestet.

Neues Leben für alte Batterien

Obwohl das Konzept von Anfang an funktioniert hat, wurden im Laufe des Projekts auch Ideen verworfen. Der Smart Transport Robot ist zwar wie geplant so konstruiert, dass die BMW Group ihn selbst bauen kann. »Aber die Idee, ausgemusterte Batterien unserer Elektroautos im Robot zu einem Second Life zu verhelfen, haben wir verworfen«, erklärt Pilstl. Grund hierfür ist die Tatsache, dass zurzeit noch zu wenige Batterien zum Hersteller zurückkommen. Auch wenn dies zukünftig mit der steigenden Anzahl von Elektro-Autos der Fall sein wird, werden die alten Batterien trotzdem nicht in den Robots wiederverwertet. »Dafür gibt es einfach zu viele andere gute Möglichkeiten, diese einzusetzen. Zum Beispiel als Battery Packs für Windkraftanlagen«, erläutert Pilstl. Die Packs werden so zu Zwischenspeichern für die aus Wind gewonnene Energie, und die Smart Transport Robots im Werk fahren mit neuen Batteriemodulen des BMW i3.

Die BMW Group kann die autonomen Transportroboter nun selbst bauen und weiter verbessern. »2019 beginnt die Serienphase mit 100 Smart Transport Robots«, sagt Josef Pilstl. Sie sollen an mehreren Standorten des Autobauers wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden.