Das Institut für Plasmaphysik der Tschechischen Akademie der Wissenschaften (IPP CAS) ist eine öffentliche Forschungseinrichtung, die 1959 gegründet wurde. Der Schwerpunkt liegt auf grundlegender und angewandter Plasmaforschung, insbesondere in den Bereichen thermonukleare Fusion, Plasmatechnologien und Plasma-Material-Interaktionen.

Plasmaspritzen ist ein Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten oder freistehenden Strukturen. Das Material wird in Pulver- oder Flüssigform in einen Plasmastrahl eingebracht, dort geschmolzen und beschleunigt. Der Plasmabrenner ist auf einem ABB-Roboter montiert, der während des Spritzprozesses für präzise und wiederholbare Bewegungen sorgt. Wenn die geschmolzenen Partikel auf die Oberfläche treffen und erstarren, entsteht eine schichtweise aufgebaute Beschichtung.

IPP CAS nahm an unserem Pilotprogramm teil, in dessen Rahmen wir erfolgreich verifiziert haben, dass sich die RoboTeach-Technologie auch in hochspezialisierten und sehr spezifischen Umgebungen einsetzen lässt. Mit RoboTeach haben wir Roboterprogramme für komplexe Trajektorien erstellt, die der ABB-Roboter sowohl beim Plasmaspritzen als auch beim Kühlen des beschichteten Produkts nutzt. Ohne unser System wäre die Erstellung solcher komplexen Trajektorien bislang kaum praktikabel gewesen, weil sie erheblich mehr Zeit erfordert hätte.

Der Plasmaspritzprozess besteht aus drei Hauptphasen: Vorwärmen, Spritzen und Kühlen. Die Kühlung erfolgt mit einer separaten Kühleinrichtung, die ebenfalls am Endeffektor des Roboters montiert ist. Zunächst muss das Produkt auf eine definierte Temperatur vorgewärmt werden, damit die geschmolzenen Keramikpartikel während des Spritzens zuverlässig auf der Oberfläche haften. Anschließend folgt ein wiederholter Zyklus aus Spritzen und Kühlen. Auf diese Weise wird das Material Schicht für Schicht auf das Produkt aufgebracht.

Da jedes Produkt und jedes Spritzmaterial unterschiedliche Eigenschaften aufweist, variieren sowohl die erforderliche Vorwärmtemperatur als auch der Spritzabstand. Deshalb haben wir in unserer Anwendung Roboterprogramme für eine breite Palette unterschiedlich positionierter Tool Center Points erzeugt.

Mit unserer RoboTwinApp konnten wir die aufgezeichneten Trajektorien direkt in ABB-Robotermodule umwandeln, die sich anschließend einfach in die Steuerungssoftware des Roboters integrieren ließen. Dadurch konnte der gesamte Plasmaspritzprozess in derselben Weise ablaufen, wie es die Forschenden am IPP CAS aus ihrer Laborumgebung gewohnt sind.