14.03.2022 – Kategorie: Komponenten & Systeme

Vakuumabsaugung: Wie ein Roboter die Weltmeere sauber halten soll

VakuumabsaugungQuelle: Remotion

Millionen Tonnen schädlicher Stoffe aus Lacken und Farben gelangen durch Offenstrahlverfahren in die Weltmeere. Eine umweltfreundliche Alternative ist Robocoat. Der Multifunktionsroboter aus Norwegen mit Igus-Gleitlagern gibt Materialreste ins Recycling.

Vakuumabsaugung als Lösung? Oberflächen von Schiffen und Offshore-Plattformen sind Salzwasser und somit ständiger Korrosion ausgesetzt. Betreiber müssen Farbe und Lacke deshalb regelmäßig ersetzen. Besonders beliebt zum Ablösen der Schichten sind sogenannte Offenstrahlverfahren. Ihr Problem: Materialreste landen im Wasser. Es seien bis zu 2,25 Millionen Tonnen pro Jahr, schätzt das Weltwirtschaftsforum.

Umweltbelastung entgegen wirken

„Diese enorme Umweltbelastung wollten wir nicht länger in Kauf nehmen“, erklärt Morten Urrang, Geschäftsführer des Unternehmens Remotion mit Hauptsitz im norwegischen Stavanger. „Wir haben deshalb ein Robotersystem entwickelt, das Oberflächen von Schiffen und Offshore-Plattformen wäscht, sandstrahlt und lackiert und die Materialreste so entsorgt, dass sie die Umwelt nicht belasten. Das System wurde in enger Zusammenarbeit mit Aker BP, einem norwegischen Betreiber in der Öl- und Gasindustrie, entwickelt.“

Materialreste gelangen über Vakuumabsaugung ins Recycling

Die Lösung der Norweger hört auf den Namen Robocoat-System. Das Herzstück ist ein Trägerroboter namens Helios, der optisch an einen Mondrover erinnert und ähnlich geschickt an senkrechten Wänden klettert wie Spiderman. Möglich machen das Permanentmagnete, welche die Räder des Gefährts an die Stahloberfläche des Schiffs drücken. Und das mit einer Kraft, die so groß ist, dass Helios auch Werkzeuge mitführen kann. Etwa ein Wasserstrahlgerät, das automatisch alte Beschichtungen entfernt – mit einem Wasserstrahl von 40 Litern pro Minute und einem Hochdruck von 2.700 bar, dem rund tausendfachen Druck eines Autoreifens.

Der Clou: Damit die Farbreste und somit Mikroplastik nicht ins Wasser fallen, haben die Ingenieure eine Vakuumabsaugung installiert. Ein Schlauch transportiert Materialreste und Strahlwasser in eine Filteranlage an Bord des Schiffs. Sie scheidet die Lackpartikel ab und speichert die Reste für das Recycling in einem Tank. Mit dem gleichen Prinzip arbeiten auch die weiteren Werkzeuge des Roboters, die sich modular auswechseln lassen. Etwa der Sandstrahlkopf des Herstellers Pinovo. Auch hier gelangen Strahlmittel und Staub durch eine Vakuumleitung an Deck, wo die Anlage das Strahlmittel recycelt und den Abfall lagert. Ebenfalls beim Airless-Spritzgerät, das mit einem eingebauten Filter und einer Absaugung ausgestattet ist, um Spritzstaub und Dämpfe zu kontrollieren. Urrang: „Mit diesen neuen Werkzeugen können wir die Emissionen im Vergleich zu den traditionellen Oberflächenbehandlungsmethoden minimieren.“

Hochleistungskunststoffe verhindern Kontamination des Meeres

An vielen Stellen im Tooling und im Roboter selbst wurden Gleitlager-Lösungen von Igus gewählt. Ihr geringes Gewicht und die geringen Wartungsanforderungen machen sie ideal für diesen Zweck. Das Robocoat-System wird in einer rauen Umgebung eingesetzt, daher ist es entscheidend, Komponenten zu verwenden, die nicht korrodieren. Zum Einsatz kommen die selbstschmierenden Kunststoffe beispielsweise in der Zahnriemenachse der Serie Drylin ZLW, mit denen der Roboter Werkzeuge bewegt. Tools wie der Farbsprühkopf sind auf einem Schlitten montiert, der sich basierend auf Gleitlagern aus Hochleistungspolymeren auf einem hartanodisierten Aluminiumprofil bis zu drei Meter bewegt – angetrieben von einem Servomotor – ohne einen einzigen Tropfen Schmieröl.

Vakuumabsaugung
Die Werkzeuge von Helios bewegen sich über eine kompakte und leichte Zahnriemenachse der Serie Drylin. Bilder: Remotion

Aber nicht nur die Schmiermittelfreiheit hat die Ingenieure überzeugt. „Führungen und Schlitten sind zudem kompakt und leicht. Ihre geringe Masse reduziert die Belastung der Magnete, was die Nutzlast des Roboters erhöht“, so Michael Hornung, International Product Manager für Drylin ­Linear- und Antriebstechnik bei Igus. Ein Faktor, der nicht zu unterschätzen sei für ein Vehikel, das mit Magneten an Stahloberflächen haften soll. ­„Linearführungen der Serie Drylin sind die ideale Lösung, wenn es um präzise Verstell- und Positionieraufgaben auf engstem Raum geht.“

Polymergleitlager ersetzen Taucher

Das Gewicht spielt auch bei einem anderen Igus-Bauteil eine wichtige Rolle, das die Remotion-­Ingenieure in Robocoat und ihre anderen Roboterlösungen eingebaut haben. Neben dem Roboter für die Oberflächenbehandlung hat Remotion mehrere Roboter für Unterwasseranwendungen entwickelt, die herkömmliche ROVs und Taucher effektiv ersetzen können. In der rauen Unterwasserumgebung werden meist die Iglidur-X-Polymergleitlager eingesetzt. Die Lager aus Hochleistungskunststoffen sind genau wie die Linearführungen schmiermittelfrei, wesentlich leichter als klassische Metalllager und reduzieren ebenfalls das Gesamtgewicht des Roboters. Und trotz des geringen Gewichts halten sie Druckbelastungen von bis zu 150 MPa stand. Sie sind zudem verschleißfest in einem Temperaturbereich von -100 bis +250 °C.

„Überzeugt hat uns neben dieser außergewöhnlichen Robustheit, dass die Lager eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme haben und natürlich nicht korrodieren“, sagt Csaba Moharos, Projektmanager bei Remotion. „Die Bauteile sind zuverlässig und wartungsarm und somit ideal geeignet für den Einsatz im maritimen Bereich.“

Vakuumabsaugung hat die Feuertaufe bestanden

Robocoat befindet sich derzeit in der Entwicklung und hat gerade seine Feuertaufe bestanden. Remotion hat den Roboter auf einem Schiff in der norwegischen Stadt Farsund getestet. Dort bearbeitete der elektrische Helfer 30 Quadratmeter Oberfläche pro Tag – ein Vielfaches dessen, was ein Arbeiter zu leisten vermag. „Dies bedeutet jedoch nicht, dass Roboter den Menschen auf lange Sicht ersetzen sollen“, sagte Urrang abschließend. „Vielmehr sehen wir eine Mensch-Roboter-Kooperation vor. Sie soll die Arbeiter entlasten.“

Der Autor Stefan Niermann ist Leiter der Linear- und Antriebstechnik bei der Igus GmbH.

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