Das Produkt
Prototypentwicklung – von der Idee zur Realität
Im Vertiefungsgegenstand ROBV (Robotik und Bewegungssteuerung) entstand im Rahmen eines Schulprojekts die Grundidee für den SynthoBot. Aufbauend auf diesen ersten Konzepten entwickelten wir einen funktionsfähigen Prototypen, der innovative Technik mit konkretem Nutzen im Chemieunterricht verbindet.
Kennmerkmale des Prototyps:
- schulnaher Innovationsansatz mit echtem Praxisbezug
- präzise Steuerung von Motoren
- Funktionsfähig (durch testen)
Was bietet unser Projekt?
Eine mobile, sichere Prozessanlage – automatisiert, dokumentiert und modular erweiterbar
SynthoBot - Das innovative Projekt
SynthoBot ist eine mobile, gasdicht verriegelte Prozessanlage: Ein einfacher Roboterarm dosiert Reaktanden und übergibt sie an Heizplatte und Magnetrührer, die Filteranlage hält gefährliche Dämpfe zuverlässig zurück – kompakt, sicher und für den Unterricht gedacht.
Vorderansicht
Oberansicht
Wir sind bereit den Chemie-Unterricht zu verbessern!
Das Gestell des SynthoBot besteht aus modularen Aluminiumprofilen und ist durch bodenseitige Rollen mobil einsetzbar. Auf der Frontseite ermöglichen zwei Glastüren den ergonomischen Zugriff, um das chemische Experiment sicher entnehmen zu können; während eines Durchlaufs sind sie über eine automatische Türverriegelung gesperrt. Die transparenten Seiten- und Frontwände aus Glas werden mit speziellen Aluminiumprofilen form- und kraftschlüssig fixiert, sodass der Prozess jederzeit optisch verfolgt werden kann. Die gesamte Elektronik ist platzsparend unter der Arbeitsfläche des Roboterarms integriert, was kurze Leitungswege, gute Wartbarkeit und einen aufgeräumten Innenraum sicherstellt.
Die gesamte Elektronik des SynthoBot wird zentral über die SPS gesteuert und mit 24 V DC versorgt. Dazu gehören zwei Motoren, die Drucksensorik, die automatische Türverriegelung sowie die Pneumatik des Roboter-Greifers. Der Bedienstart erfolgen über ein Touchscreen-Panel; Sicherheits- und Verriegelungslogik sind in der SPS hinterlegt, sodass alle Aktoren und Sensoren koordiniert, nachvollziehbar und ausfallsicher zusammenarbeiten.
Der Roboterarm ist als einfacher, kranähnlicher Aufbau aus Aluminiumprofilen gefertigt. Er verfügt über eine motorisierte Drehachse für die horizontale Ausrichtung und einen pneumatischen Greifer, der über den Kompressor betrieben wird. Der Greifer übernimmt die vertikale Bewegung (hoch/runter) sowie das Öffnen/Schließen und kann das Gefäß zum Ausschütten gezielt drehen. Die reduzierte Kinematik (Drehen + pneumatische Hub- und Greiffunktion) sorgt für robuste, wartungsarme Abläufe und erfüllt die Anforderungen zum sicheren Dosieren und Entleeren der chemischen Lösung. Die Ansteuerung erfolgt über die SPS im Zusammenspiel mit der Pneumatik.
Aktueller Fortschritt des SyntoBots
Der mechanische Aufbau des SynthoBot ist vollständig abgeschlossen und alle Komponenten funktionieren wie vorgesehen. Der chemikalienresistente Tisch wurde komplett montiert, und sämtliche Bohrungen wurden zuverlässig mit Silikon abgedichtet. Für die interne Verkabelung des Roboterarms kamen speziell abgedichtete Rohrdurchführungen zum Einsatz, um den Reaktionsraum gasdicht nach außen zu führen und Austritte zu vermeiden.
Alle Glastüren inklusive passender Dichtungen sind eingebaut. Die Mobilität des Systems bleibt erhalten, da der SynthoBot weiterhin auf Rollen verfahrbar ist. Zusätzlich wurde unterhalb des Reaktionsraums eine strukturierte Ablage für Schaltschrank und Abluftanlage integriert. Damit sind beide Baugruppen sauber positioniert, nehmen keinen Platz im Arbeitsbereich ein und beeinträchtigen keine anderen Bauteile. Eine eigene Halterung für das Touchdisplay wurde ebenfalls konstruiert. Sämtliche verwendeten 3D-Druckteile sind in chemikalienresistenter Ausführung umgesetzt.
Der vorhandene drehbewegliche Tisch wird jedoch erneut 3D-gedruckt und überarbeitet, da der Greifer das Reagenzglas aktuell nicht optimal aufnimmt. Durch die Anpassung des Designs wird eine präzisere Positionierung sichergestellt.
Der mechanische Teil des Projekts SynthoBot ist damit abgeschlossen. Es folgen keine weiteren Updates mehr im Bereich Mechanik.
Ein großer Teil der ausgebauten elektrischen Komponenten aus dem gesponserten Schaltschrank konnte sinnvoll weiterverwendet werden. Rund die Hälfte der Bauteile wurde recycelt, geprüft und anschließend erneut in die neue Schaltschrankstruktur integriert. Dadurch konnten Ressourcen gespart und wirtschaftlicher gearbeitet werden.
Die komplette Verdrahtung wurde normgerecht und sauber umgesetzt. Im Schaltschrank wurden Kabelführungen und eine strukturierte Leitungsführung verwendet, sodass alle Verbindungen übersichtlich, mechanisch geschützt und wartungsfreundlich aufgebaut sind. Alle Komponenten sind sicher befestigt und die Verdrahtung wurde so ausgeführt, dass keine losen oder ungeschützten Leitungen entstehen.
Auch außerhalb des Schaltschranks wurde auf zusätzliche Sicherheit geachtet: Sämtliche Leitungen, die in den Reaktionsraum geführt werden, wurden in Rohren verlegt, um sie vor mechanischer Belastung und äußeren Einflüssen zu schützen. Die Hardware ist damit vollständig verkabelt und umgesetzt, ohne ausgelassene Anschlüsse oder offene Punkte.
Der Hardware-Teil des Projekts SynthoBot ist damit abgeschlossen. Es folgen keine weiteren Updates mehr in diesem Bereich.
Die Software des SynthoBot ist vollständig umgesetzt und der gesamte Ablauf läuft wie vorgesehen. Das System führt den kompletten Prozess zuverlässig aus, reagiert auf alle relevanten Benutzereingaben und kommuniziert mit dem Touchdisplay über Merkerbits in der SPS. Sämtliche Funktionen wurden in Structured Text auf einer SIEMENS-SPS realisiert.
Auch die Sicherheits- und Bedienlogik ist vollständig integriert. Dazu zählen unter anderem die Fehlererkennung der Schrittmotoren, Abbruch- und Beenden-Funktionen, das Türverriegelungssystem, die Eingabe und Verarbeitung der Ablaufanzahl sowie automatische Screenwechsel am HMI. Der Programmumfang liegt bei rund 800 Codezeilen und wird durch mehrere Datenbausteine ergänzt.
Aktuell werden nur noch Feineinstellungen an den Motorpositionen durchgeführt, damit der Greifer das Reagenzglas in jeder Situation exakt aufnehmen und wieder korrekt absetzen kann. Der Software-Teil des Projekts SynthoBot ist damit abgeschlossen. Es folgen keine weiteren Updates mehr, da die Software fertiggestellt ist.
SynthoBot
Der Chemieroboter für ein besseres Schulklima
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Daten
Tel. Nr.: +43 670 7771307
E-Mail: sebastian.schoengrundner @synthobot.at
Standort: HTL-Rennweg 89b
Arbeitszeit: Mon – Son : 10:00 – 20:00Â
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