Nová technologie německého institutu Fraunhofer IFAM bourá desetiletí trvající hranici mezi průmyslovým robotem a CNC obráběcím strojem. Výsledkem je Machine Tool Robot — světově unikátní systém schopný obrábět kalené oceli s přesností dosud vyhrazenou jen těžkým strojům, přitom se vejde do zlomku jejich zástavbového prostoru.
Průmyslový robot je flexibilní, rychlý a prostorově nenáročný — ale hodí se spíše jen na manipulci s obrobky a nástroji, na přímé využití při přesném obrábění je příliš poddajný. To obráběcí stroj tuhost a tudíž i přesnost nabízí, avšak za cenu vysoké pořizovací ceny, velké podlahové plochy a omezené flexibility.
Výzkumníci z Fraunhofer IFAM (Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung) ve Stade však ve spolupráci se společnostmi Siemens a s Autonox Robotics vyvinuli systém nazvaný Machine Tool Robot (MTR) — obráběcí robot, který kinematickou flexibilitu průmyslového robota s přesností a tuhostí CNC obráběcího centra kombinuje.
Co dělá MTR výjimečným
Klíčem k průlomu jsou tři vzájemně provázané inovace:
1. Modelem řízená regulace (Model-Based Control)
Řídicí systém Siemens Sinumerik ONE průběžně modeluje dynamické chování celého robotického ramene a předvídá odchylky dříve, než k nim dojde. Inteligentní algoritmy kompenzují dynamické chyby v reálném čase — i při vysokých posuvech a složitých prostorových trajektoriích.
2. Hybridní pohon s předepnutými pastorky
Lineární osa využívá dva předepnuté pohony pastorek—hřeben (rack-and-pinion), které se vzájemně vyvažují. Tento koncept eliminuje vůle při změně směru pohybu (tzv. reversal effects) a dosahuje dostatečné tuhosti pojezdového vozíku pro dráhově přesné procesy. Výsledkem je údajně až o 200 %, či dokonce o 300 % lepší přesnost dráhy oproti konvenčním průmyslovým robotům.
3. Optimalizované potlačení poruch
Systém udržuje konstantní přesnost i při vysokých dynamických silách vznikajících při obrábění — a to i tehdy, když robot pracuje s vyššími hodnotami ryvu (jerk). Produktivita se díky tomu zvyšuje o 20—40 % oproti standardním robotickým řešením.
Co MTR umí obrábět
Výsledky testů na zkušebních tělesech prokázaly schopnost obrábět celou škálu průmyslových materiálů:
- kompozity z uhlíkových vláken (CFRP/FRP) uplatnitelné především při výrobě leteckých dílů a konstrukčních prvků,
- hliník a jeho slitiny uplatňující se v automotive, aerospace i při výrobě elektroniky,
- zušlechtěné (kalené) oceli využívané pro komponenty převodovek, forem a energetických systémů.
Výrobní tolerance dosahují hodnot až 0,1 mm — hranice, která byla dosud pro robotická obráběcí řešení prakticky nedosažitelná.
Modulární a prostorově úsporný
Na rozdíl od portálových strojů nebo speciálních obráběcích center je MTR výrazně úspornější co do zástavbového prostoru. Kombinace sériové kloubové kinematiky s lineární osou přináší výhody, které velké portálové stroje nemohou nabídnout:
- menší půdorys — systém nevyžaduje masivní základy ani velkou halu,
- modulární design lineární osy — snadná rekonfigurace pro různé výrobní úkoly,
- nezávislost na velikosti obrobku — ekonomicky výhodný i pro menší série.
Sinumerik ONE jako mozek systému
Řídicím jádrem celého MTR je Siemens Sinumerik ONE — digitálně nativní CNC systém s vestavěným digitálním dvojčetem. Toto spojení umožňuje virtuální testování a simulaci obráběcích procesů ještě před spuštěním fyzického stroje, integraci do ekosystémů chytrých továren i plnou kompatibilitu s existující infrastrukturou Sinumerik Run MyRobot / Direct Control.
Prvními průmyslovými partnery, kteří MTR integrují do svých produktů, jsou Autonox Robotics a španělská firma Danobat — specialista na přesné broušení a obrábění pro letecký průmysl.
Nově vyvinutá flexibilní frézovací kinematika na lineární ose ve Fraunhofer IFAM ve Stade obrábí s vysokou přesností svislou ocasní rovinu letadla z uhlíkových vláken v měřítku 1 : 1 © Fraunhofer IFAM
Aplikace pro budoucnost
MTR je podle svých tvůrců ideální pro odvětví s požadavky na vysokou přesnost a flexibilitu zároveň. Jak už vyplývá z napsaného výše, hlavními oblastmi využití by mohly být:
- letecký a obranný průmysl (obrábění trupových dílů, kompozitových panelů),
- automotive (zpracování odlitků, obrábění skříní převodovek),
- energetika (obrábění těžkých součástí na místě instalace),
- ale využití by mohla tato technologie nalézt také v rámci rozšiřování možností aditivní výroby v rámci post-processingu 3D tištěných kovových dílů.
Machine Tool Robot nepředstavuje jen technologickou kuriozitu. Jde o odpověď na reálný tlak průmyslu vycházející z rostoucí složitosti obrobků, nedostatku kvalifikovaných operátorů a potřeby přizpůsobivé, prostorově efektivní výroby. Pokud se technologie MTR prosadí v sériové výrobě, čemuž vznik partnerství se Siemens, Autonox a Danobat nasvědčuje, může v příštích letech redefinovat celou kategorii obráběcích robotů.
Vývoj systému MTR probíhal ve Fraunhofer IFAM v prostorách Forschungszentrum CFK Nord ve Stade, specializovaném centru pro pokročilé výrobní technologie kompozitních materiálů. První veřejná prezentace proběhla v červnu na Automatica 2025 v Mnichově, následovala světová premiéra finálního produktového řešení na stánku Siemens v rámci zářijového veletrhu EMO Hannover 2025. Další prezentace je plánována na podzimní tokijský veletrh JIMTOF 2026, ze kterého vám budeme zprostředkovávat nejčerstvější informace online.