Standard Bots – Konstruktion von KI-nativen Robotern mit SOLIDWORKS

Standard Bots möchte den Einstieg in die industrielle Automatisierung erleichtern. Im Werk in Glen Cove, New York, entwickelt das Unternehmen nahezu jedes Roboterteil und montiert jedes Endprodukt intern. Bis zum Jahr 2027 plant das Unternehmen, alle Bauteile in den USA zu fertigen. Das Ziel ist ein Roboter, der so intuitiv zu bedienen ist, dass die Bediener kein Handbuch benötigen. „Standard Bots stellt Roboterarme her. Wir kümmern uns um die Hardware, die Software und den KI-Stack. Und wir betrachten unsere Roboter als die ‚Power Tools‘ für das 21. Jahrhundert“, so Gründer und CEO Evan Beard.

Die Herstellung eines derart intuitiven Roboters erfordert die sorgfältige Integration mechanisch und elektrisch komplexer Systeme. Standard Bots entwickelt sechsachsige Roboterarme für Anwendungen wie Maschinenbedienung, Schweißen, Palettierung, Pick-and-Place, Oberflächenbearbeitung und Prüfung. Jede Aufgabe stellt unterschiedliche Anforderungen an Bewegungsbereich, Nutzlast, Werkzeugausstattung, Genauigkeit und Integration mit den umgebenden Geräten. 

Ben Niewood, leitender Maschinenbauingenieur, sagt, dass das Unternehmen daran arbeitet, die Barrieren zu beseitigen, durch die Roboter als zu schwierig, zu teuer oder zu schlecht für den benötigten Einsatz empfunden werden. „Wir wollen der gesamten amerikanischen Industrie die Automatisierung und den Einsatz von Robotertechnik erleichtern, um genau die Aufgaben zu automatisieren, die Menschen nicht ausführen können oder wollen.“

Erst prüfen, dann kaufen und produzieren

Bevor Standard Bots Komponenten kauft oder Teile für die Fertigung freigibt, müssen Ingenieure darauf vertrauen können, dass der Roboter zusammengebaut werden kann und die vorgesehenen Bewegungen ausführt. Mechanische und elektrische Komponenten müssen sich in engen Einbauräumen unterbringen lassen, ohne die Bewegungsfreiheit der Gelenke einzuschränken oder Montageprobleme zu verursachen.

Standard Bots verwendet SOLIDWORKS® Design, um die komplette Baugruppe in 3D zu modellieren, die Komponentenpassung zu bewerten und den Roboter in digitaler Form zu bewegen, um zu ermitteln, wie weit er tatsächlich greifen kann. In einem detaillierten SOLIDWORKS 3D-Produktmodell können Ingenieure Passung, Abstände, Bewegung und potenzielle Interferenzen überprüfen, bevor die Fertigung beginnt. Standard Bots erstellt außerdem Fertigungszeichnungen, um die für die präzise Herstellung von Bauteilen erforderlichen Geometrien und Maße zu vermitteln.

Unzählige Roboterkomponenten kühlen

Hitze ist ein weiteres Integrationsproblem. 

Robotermotoren erzeugen Wärme in einer eng bestückten Baugruppe und umgebende Komponenten beeinflussen, wie sich die Wärme in der Konstruktion verteilt. Standard Bots verwendet SOLIDWORKS Simulation für thermische Prüfungen während der Entwicklung. Da die Simulation in das SOLIDWORKS Design Modell integriert ist, können Ingenieure die Wärmeübertragung vor physischen Tests effizient bewerten.  „Unsere Motoren werden heiß“, sagt Niewood. „Mit SOLIDWORKS Simulation können wir schnell und einfach überprüfen, wie sich das Teil verhalten wird.“

„Wir haben Hunderte, vielleicht sogar Tausende einzigartige Teile und müssen herausfinden, wie sie alle in 3D zusammenpassen“, fährt Niewood fort. Wir verwenden SOLIDWORKS für unsere gesamte CAD-Konstruktion, damit wir alles auf dem Bildschirm bewerten können, bevor wir etwas kaufen oder herstellen. Wir nutzen es zudem zur Erstellung präziser Fertigungszeichnungen. Wir bauen eine ganze Reihe verschiedener Komponenten in die Baugruppe ein und alle müssen ordnungsgemäß zusammenarbeiten. Mit SOLIDWORKS können wir sicherstellen, dass alles wie vorgesehen passt und funktioniert, wenn wir es montieren.“

Gesteigerte Produktion mit besserer Qualität und Konsistenz 

Robert Kufner, President und CEO bei Designatronics Inc. und Kunde von Standard Bots, beschreibt die Auswirkungen des Roboters auf den Betrieb in der Fertigung:

„Wir mussten unsere Fertigung durch die Automatisierung einiger gesundheitsschädlicher und monotoner Arbeitsabläufe optimieren. In diesem Fall eignen sich Cobots [kollaborative Roboter, die gemeinsam mit Menschen arbeiten] perfekt, und Standard Bots hat eine großartige Lösung geboten. Das größte Plus war, dass sich die Qualität aufgrund der Einheitlichkeit, die ein Roboter liefert, fast sofort verbesserte. Außerdem konnten wir im Laufe der Zeit mehr produzieren, was es uns ermöglichte, unsere wertvollen Mitarbeiter in anderen Bereichen einzusetzen.“

Mitarbeiter-Onboarding und Erweiterung des Einsatzbereichs von Robotern

Mit der Erweiterung des Konstruktionsteams bei Standard Bots wird die Vertrautheit mit Konstruktionswerkzeugen zu einer notwendigen Qualifikation. „Wenn wir neue Mitarbeiter einstellen, benötigen wir jemanden, der schon morgen einsatzbereit ist“, sagt Niewood. „Wir können es uns nicht leisten, dass jemand sechs Monate damit verbringt, sich in ein neues Tool einzuarbeiten.“ Da viele Kandidaten bereits mit SOLIDWORKS vertraut sind, kann das Unternehmen die Einarbeitungsphase verkürzen. „Benutzerfreundlichkeit und vertraute Bedienung sind für uns von entscheidender Bedeutung und mit SOLIDWORKS funktioniert das problemlos“, fügt er hinzu.

Über den gesamten Arbeitsablauf hinweg bietet SOLIDWORKS Standard Bots eine einheitliche Umgebung für die Visualisierung komplexer Baugruppen, die Bewertung von Passung und Bewegungsbereich, die Vorbereitung von Fertigungszeichnungen und die Überprüfung des thermischen Verhaltens von Motoren. Nach Angaben von Beard trägt diese Kontinuität dazu bei, dass neue Ingenieure schneller ihren Beitrag leisten können: „Wir haben erkannt, dass wir mit SOLIDWORKS als zentraler Umgebung sofort loslegen und von Anfang an die höchste Produktivität erreichen konnten.“ Mit dem Wachstum von Standard Bots plant das Unternehmen, auf diesem Fundament weiter aufzubauen. „Wir planen den Aufbau des größten Robotikunternehmens der Welt“, so Beard.