Der Assistenzroboter für Maker
Fräsen, schneiden und gravieren, das alles kann der tragbare Roboter Goliath CNC. Der Clou dabei: Er arbeitet direkt auf dem Material, ohne rahmenbedingte Einschränkung des Arbeitsbereiches. Ein millimetergenaues Werkzeug für Bastler und Profis gleichermaßen. Wie es funktioniert, erfahren Sie hier.
Foto: Carlo Perazzolo/carloperazzolo.com
Eine CNC-Fräse auf den Kopf gestellt – das ist die Idee hinter Goliath CNC, dem tragbaren Roboter zum Fräsen, Schneiden und Gravieren. Was Lorenzo Frangi als Abschlussarbeit am Mailänder Politechnikum startete, hat mittlerweile Marktreife erreicht. In einem Kickstarter-Projekt überzeugten die drei Entrepreneure des italienischen Start-ups Springa so viele potenzielle Kunden von ihrer Idee, dass ihr autonomes Werkzeug nun in die Massenproduktion geht. Doch was hat die Unterstützer an Goliath CNC überzeugt?
Grenzenlos einfach – die Fräse ohne Einschränkungen
Als tragbare Fräse ist Goliath CNC weder an die Grenzen einer Maschine gebunden, noch benötigt er aufwendig erlernte Programmierkenntnisse. Anstatt das Werkstück in eine Maschine einzuspannen, startet Goliath seine Arbeit direkt auf dem zu bearbeitenden Material.
Seine multidirektionalen Räder geleiten die Drehspindel selbstständig entlang vorgegebener Wege, die dem Roboter über eine Vielzahl an CAD-Formaten beigebracht wurden. In mehreren Durchläufen erreicht er dabei eine Schnitttiefe von bis zu 35 mm. Der Goliath CNC bearbeitet Werkstücke aus Holz oder Leichtmetall, selbst wenn sie mehrere Meter lang sind. Eine Freiheit, die Raum für innovative Ideen lässt.
Die Technik des Assistenzroboters für Maker
Das kräftige Arbeitstier wiegt gerade einmal 10 Kilogramm, bewegt sich auf drei multidirektionalen Rädern über eine maximal 3 x 2,5 Meter große Arbeitsfläche und korrigiert seinen Pfad selbstständig. Mehrere hintereinander angebrachte Antriebsräder überwinden Unebenheiten im Material, während sie den Roboter mit einer Kraft von 35 Newton vorantreiben.
Ein leistungsstarker 900-Watt-Motor bringt die Drehspindel auf satte 27.000 Umdrehungen pro Minute – genug für Holz, Plastik und Bleche. Dabei bewegt sich die Fräse mit einer Geschwindigkeit von 2500 Millimetern pro Minute. Das Gehirn des Goliath CNC ist ein Mikrocontroller mit kabelloser Funkübertragung. Es übernimmt die Kalibrierung der z-Achse und versteht die CAD-Formate „.dxf“, „.ai“ und „.svg“ versteht. Angeschlossen an eine 120- oder 240-Volt-Steckdose liegt seine Leistungsaufnahme bei 1000 Watt.
Präzision durch Triangulation
Für seine Genauigkeit geben die Entwickler einen Wert von 0,1 Millimeter an. Selbst unter besten Bedingungen dürfte es Goliath CNC schwer fallen, eine solch hohe Genauigkeit in der Realität zu erreichen. Dennoch ist die patentierte Art der Positionsbestimmung bemerkenswert. Dünne Messdrähte verbinden die Fräse über Magnetverbindungen mit zwei Positionssensoren.
Diese Sensoren werden vor der Initialisierung vom Maker positioniert und dienen einerseits der Abgrenzung des Arbeitsbereiches und andererseits der Positionsbestimmung während des Drill-Vorgangs. Aus der Entfernung der Sensoren untereinander und der Länge der ausgerollten Messdrähte errechnet Goliath CNC mittels Triangulation bis zu 100 Mal pro Sekunde Korrekturen seiner Position. Arbeiten, die in die Tiefe gehen, erledigt er in mehreren Durchgängen, wobei jeder Durchgang präzise über dem vorangegangenen liegt.
Materialien für den Assistenzroboter Goliath CNC
Da Goliath CNC nur auf ebenen Oberflächen arbeitet, ersetzt er industrielle CNC Fräsen nicht vollständig. Er schließt aber genau jene Lücke, die herkömmliche Fräsen zurücklassen: das Arbeiten an großflächigen Holzpaneelen, Plexiglasscheiben oder Blechen. Hier nicht mit Stichsägen in Handarbeit arbeiten zu müssen, sondern auf die computergestützte Präzision einer CAD-Zeichnung zurückgreifen zu können, erleichtert die Arbeit von Profis und Do-it-yourself-Handwerkern erheblich.
Je nachdem ob Schnittmuster aus Spanholzplatten gesägt, Zierbleche aus Kupfer herausgearbeitet oder Plastikplatten zurechtgeschnitten werden sollen, kommen entsprechende Bohrer zum Einsatz, mit denen sich Goliath CNC durch eine Vielzahl an Materialien kämpft. Ein Sicherheitsschirm um den Bohrer schützt dabei vor herumfliegenden Spänen.
Einsatzgebiete in Maker Spaces, Fab Labs und professionellen Werkstätten
Wegen seiner geringen Größe, dem günstigen Preis und des einfachen Transports von Ort zu Ort möchte man meinen, dass Goliath CNC für den Hobby-Einsatz konzipiert wurde. Doch wer das denkt, vernachlässigt die Tatsache, dass der kleine Roboter Großes leistet. Mit Werkstücken von zwei bis drei Metern Länge arbeiten nur wenige Hobby-Heimwerker in ihrer Garage.
Stattdessen dürfte der autonome Fräs-Roboter in Zukunft Einzug in das eine oder andere Maker Space, bzw. Fab Lab halten. Also in offene Werkstätten für Jungunternehmer, Heimwerker und Freizeitbastler auf höchstem Niveau. Was dort entwickelt wird, konnte man zuletzt im Wettbewerb „Light Cares – Photonische Technologien für Menschen mit Behinderung“ sehen.
Und auch in professionellen Werkstätten wird sich Goliath CNC einfinden. Boots- und Möbelbauer können mit ihm aufwendige Gravuren und Intarsien herstellen, Industriedesigner computergestützt an die Grenzen der Geometrie gehen und selbst im Maschinenbau könnte er zum Lieblingsspielzeug einiger Ingenieure werden. Gerade im Rapid Prototyping, also dem schnellen Herstellen von Modellen, ist das einfache Übertragen von CAD-Designs in die Natur von immenser Bedeutung.
Perspektiven für den Fräs-, Schneide- und Gravurroboter
Goliath CNC ist ein Werkzeug für den professionellen Einsatz. Sein niedriger Preis und die einfache Handhabung leistet überdies dem Amateur-Einsatz Vorschub. Damit wird er in Zukunft an Orten zu finden sein, die sich heute nur seine Erbauer ausmalen können. Eine ähnliche Entwicklung nahmen einst 3D-Drucker, die die Heimwerkstätten von Tüftlern und Bastlern auf der ganzen Welt eroberten.
Hinter dem Start-up Springa stehen die drei Gründer Lorenzo Frangi (v.r.), Alessandro Trifoni und Davide Cevoli.
Quelle: Carlo Perazzolo/carloperazzolo.com
Interessant wird die Phase, wenn Künstler den Roboter für ihre Zwecke entdecken und mit ihm über die einst gesetzten Grenzen hinausgehen. Computergestützte Gravuren auf Fensterscheiben, großflächige Kunstwerke aus Schokoladen oder Lichtinstallationen, bei denen je nach Tiefe der Gravur mehr oder weniger Licht durch das Material scheint – das alles sind Ideen, die mit dem autonomen Fräs-, Schneide- und Gravur-Roboter Goliath CNC möglich sind.
Ab August 2018 werden wir sehen, auf welche Ideen kreative Geister noch kommen, denn dann beginnt Springa mit dem Versand der ersten Modelle.
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