Børnecykler inspirerer til nye robot-vinterdæk
CAPRA Robotics hjælper robotter med at komme fra A til B. I et MADE materiale demonstrationsprojekt har de sammen med Teknologisk Institut udviklet et nyt hjul, der kan bruges i minus 20 grader.
Frost besværliggør transport.
Det gælder også for mobile robotter, der kan have svært ved at komme frem, når temperaturen falder til langt under frysepunktet.
Den udfordring kender CAPRA Robotics, der fremstiller hjul af en plastiksort, der hedder polyurethan. Det fungerer i mange miljøer, men når temperaturen kommer langt nok under frysepunktet, bliver materialet mindre fleksibelt, mere stift og mere tilbøjeligt til at gå i stykker. Det kan for eksempel ske, når en lille robot kører rundt om en lufthavn i det kolde, nordlige Norge for at tjekke om indhegningen er intakt. Hvis den her støder ind i en kantsten, kan hjulet splintres på stedet.
Det problem ville CAPRA Robotics løse i et MADE materiale demonstrationsprojekt sammen med Teknologisk Institut - Materialer.
- Vi begyndte med luftfyldte hjul, men de punkterede. Så prøvede vi med luftløse hjul støbt i polyurethan. Men når temperaturen kommer ned på -12 grader eller derunder, bliver materialet skørt. Vi vil gerne kunne operere ved -20 grader, men ved den temperatur splintres hjulene simpelthen, siger Mads Bendt, CEO i CAPRA Robotics.
Derfor kom Teknologisk Institut på banen.
- Vi testede forskellige muligheder, og resultatet var klart: vi kunne tage en kendt teknologi og bruge den i et nyt område. Det viste sig nemlig, at gummiskum fra børnecykler har den helt rigtige materialeegenskab til at fremstille en slags vinterdæk til robothjul, siger Jørn Bech, seniorspecialist på Teknologisk Institut.
- Det handler om at blive klogere – det gjorde vi hurtigt, så det var ganske effektivt. Disse muligheder giver os den nødvendige kapacitet til at fremme udvikling og innovation. Det sætter os allerforrest – og dermed Danmark allerforrest, siger Mads Bendt.
Måtte skifte spor
Jørn Bech, seniorspecialist på Teknologisk Institut, forklarer, at de udførte en dynamisk mekanisk analyse (DMA), som viser, hvordan materialet ændrer sig i forskellige temperaturer – i dette tilfælde fra -35 grader til +70 grader.
Resultaterne af DMA-testen bekræftede resultaterne fra CAPRA Robotics’ egne tests, idet materialet viste en voksende stivhed fra omkring -10 grader.
På baggrund af disse fund opstod idéen om at ændre materialets struktur ved at tilsætte noget nyt, der kunne gøre hjulet mere elastisk i kolde miljøer. Derfor gennemførte Teknologisk Institut en materialescreening for at vurdere de eksisterende muligheder på det henholdsvis danske og europæiske marked. Men resultatet viste, at det ikke er muligt at finde et additiv – dvs. et kemisk tilsætningssof - til det anvendte polyurethan-materiale, da et sådant additiv ikke findes.
- Vi blev klar over, at vi måtte skifte spor. Vi begyndte at kigge på designet. Kunne man fremstille dækket på en måde, så der ikke blev nogen pludselige materialeforskydninger? Så der var noget, der kunne absorbere slagene, fortæller Jørn Bech.
Inspireret af børnecykler
Under disse overvejelser sporede de sig ind på gummiskum, som bl.a. kendes fra hjulene på børnecykler.
- Vi gennemførte en DMA-undersøgelse af prøver på gummiskummet, der viste, at det cellulære gummiskum stort set ikke ændrer mekaniske og/eller viskoelastiske egenskaber i temperaturbilledet ca. -40 til +60 grader. Det lå fint i tråd med Capra Robotics’ ønske, siger Jørn Bech.
- Vi fandt ud af, at vi skal arbejde med gummi i stedet for polyurethan. Hjulet består af tre dele. Den inderste del skal være fast, fordi den ikke må kunne bøje. Dernæst har vi et absorptionsområde – gummiskummet – for at absorbere stød – og endelig har vi en trædeflade, der kommer i kontakt med underfladen. Vi har fundet en smart løsning ved at kombinere det hårde, det fleksible og trædefladen i en og samme støbning, hvilket også reducerer antallet af varenumre og dermed omkostningerne, siger Mads Bendt.
Vinterdæk
CARPA Robotics og Teknologisk Institut fandt hurtigt en god løsning på problemet:
- Der er stadig mange steder, hvor polyurethan-hjulene er helt fine, så dem beholder vi. Det nye hjul vil nærmere være et slags vinterdæk beregnet til særligt kolde miljøer, siger Mads Bendt.
CAPRA Robotics er glad for de opnåede resultater i MADE-projektet:
- Det forløb som det skulle. Det handler om at blive klogere – det gjorde vi hurtigt, så det var ganske effektivt. Disse muligheder giver os den nødvendige kapacitet til at fremme udvikling og innovation. Det sætter os allerforrest – og dermed Danmark allerforrest. Vi vil helt sikkert gøre det igen, siger Mads Bendt.
Om MADE Demonstrationsprojekter
Med et MADE Demonstrationsprojekt kan en lille eller mellemstor virksomhed få op til 100.000 kr. i støtte til at løse en konkret udfordring i virksomheden eller afprøve en ny teknologi i produktionen.
Ved at blive koblet op sammen med Teknologisk Institut, FORCE Technology, Alexandra Instituttet eller DAMRC får man adgang til de teknologier, den viden og de kompetencer, som er nødvendige i forhold til at løse den konkrete udfordring i virksomheden. Det kan både være inden for materiale eller produktion.
Der er løbende ansøgningsfrist på demonstrationsprojekter.
MADE Demonstrationsprojekter er muliggjort med støtte fra Industriens Fond og medfinansieret af den Europæiske Regionalfond og Danmarks Erhvervsfremmebestyrelse.
