Festo’s SmartBird- oder: Neue Lösungswege für die Automation

Der auf der Hannover Messe vorgestellte SmartBird von Festo ist ein ultraleichtes, aber leistungsstarkes Flugmodell mit einer hervorragenden Aerodynamik und maximaler Agilität. Mit SmartBird ist es Festo gelungen, einen der ältesten Menschheitsträume zu entschlüsseln: den Vogelflug. Der von der Silbermöwe inspirierte, bionische Technologieträger kann von selbst starten, fliegen und landen – ohne zusätzlichen Antrieb. Seine Flügel schlagen dabei nicht nur auf und ab, sondern verdrehen sich gezielt. Dies geschieht durch einen aktiven Gelenktorsionsantrieb, der in Verbindung mit einer komplexen Regelung bisher unerreichte Wirkungsgrade im Flugbetrieb realisiert. Damit gelingt Festo erstmals eine energieeffiziente, technische Adaption des natürlichen Vorbilds. Im Gespräch mit Tino M. Böhler verriet Markus Fischer, Leiter Bionic Learning Network und Corporate Design der Festo AG & Co. KG., Details und Hintergründe zur Entwicklung und wirtschaftlichen Nutzung des Wundervogels SmartBird.

Wie entstand die Idee zu diesem Vogel bzw. seit wann beschäftigt sich Festo mit dem Wunder des Vogelflugs?

Festo hat sich bei den Projekten AirRay im Jahr 2007 und AirPenguin im Jahr 2009 mit dem Flügelschlag beschäftigt. Beide Objekte hatten noch Helium als Auftriebshilfe integriert. Erst mit SmartBird ist es gelungen den aerodynamischen Wirkungsgrad so zu verbessern, dass ein Flug ohne Auftriebshilfe möglich wurde.

Wie lange hat die Realisierung gedauert und wie hoch waren die damit verbundenen Kosten?

Beginnend mit dem Projekt AirRay im Jahr 2006 bis zum Projekt SmartBird haben wir insgesamt 5 Jahre an diesem Thema gearbeitet.

Was war die größte Herausforderung dabei?

Ein Team zusammen zu stellen, das die gestellte Aufgabe lösen konnte. Mit Dr. Wolfgang Send, der auf den Gebieten der Aerolastik und Aerodynamik beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen arbeitete, hatten wir eine hervorragende wissenschaftliche Begleitung des gesamten Projektes. Herr Rainer Mugrauer konnte als gelernter Segelflugzeugbauer die Struktur mechanisch aufbauen. Die Steuerungs- und Regelungstechnik hat die Firma JNTech GbR beigesteuert. Zusammen mit den Ingenieuren von Festo konnte SmartBird realisiert werden.

In welchem Verhältnis steht der Erfolg von SmartBird zu den ganz heißen Themen wie Energieeffizienz und Energietechnik?

Von SmartBird können wir extremen Leichtbau und somit Ressourceneffizienz lernen. SmartBird wiegt 450 Gramm bei 2 Meter Spannweite. Funktionsintegration findet im Flügel statt. Der Gelenktorsionsantrieb vereint das Erzeugen von Auftrieb im Armflügel und dieser erzeugt Schub im Handflügel. Mit einem Flügel kann somit Vortrieb- und Auftrieb erzeugt werden. Der Gelenktorsionsantrieb funktioniert nur, wenn schlagen und drehen exakt aufeinander abgestimmt sind. Dies passiert mittels eines mitgeführten Mikrocontrollers. Mit dem Condition Monitoring ist es möglich, die Betriebsparameter online auszulesen und falls gewünscht gezielt zu verändern. Die gesamte Struktur nützt die Strömung der Luft optimal aus und ist so ein Beispiel für Strömungsoptimierung bei Festo.

Was versprechen Sie sich von diesem Schritt?

Festo kann von dem Projekt SmartBird Leichtbau, Funktionsintegration, komplexe Steuerungs- und Regelungstechnik, Condition Monitoring und Strömungsoptimierung lernen. Dies sind Themen, die in der Industrieautomation von herausragender Bedeutung sind. SmartBird ist somit ein Future Concept, wovon die Ingenieure von Festo noch sehr viel lernen und in die Anwendung bringen können.

 

Welche Applikationen kommen in Frage?

Da mehr bewegte Masse Geld kostet, ist der Leichtbau in der Automatisierungstechnik ein Feld, das unsere Kunden immer mehr interessiert. Die Strömung der Luft optimal zu nutzen, ist für unsere Entwickler bei jeder neuen Pneumatik-Komponente ein Feld der Optimierung. Optimale Steuerungs- und Regelungstechnik helfen unseren Kunden, ihre Anlagen noch besser zu betreiben. Condition Monitoring hilft unseren Kunden die Anlagen prozessoptimal zu

Wo finden die Ergebnisse einen Einsatz in den Produkten von Festo – und darüber hinaus?

Dr. Wolfgang Send hat mit dem gleichen Prinzip einen Hubflügelgenerator aufgebaut. Aus der Strömung des Wassers in einem Fluss Energie zu erzeugen, ist eine Möglichkeit, wie der Gelenktorsionsantrieb konkret in der Prozessautomation eingesetzt werden kann.

Was ist weiter geplant?

Im Bionic Learning Network nehmen wir uns jedes Jahr vier neue Projekte vor, bei denen wir von der Natur lernen und das gelernte in die Technik übertragen. Sie dürfen also gespannt sein, was während der Hannover Messe 2012 zu sehen sein wird. Die Themen Energie- und Ressourceneffizienz werden uns sicherlich die nächsten Jahre begleiten.

Fotos: Festo