KUKA-Robotern gelingt es, Industrie und Forschung unter einem Dach zu vereinen Roboterunterstützte Forschung

Isolde ist eine Forschungseinrichtung am Cern zur Erzeugung radioaktiver Ionenstrahlen. Bei den dort durchgeführten Experimenten treffen Protonenstrahlen auf mit unterschiedlichen Materialen bestückte Targets, dabei entstehen neue chemische Elemente. Da diese Targets in radioaktiver Umgebung stehen und mit 25 kg nicht gerade zu den Leichtgewichten gehören, kann der Wechsel nicht manuell erfolgen. Unterstützung bekommen die Forscher dabei von KUKA-Robotern.

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KUKA Roboter CEE GmbH, Linz, Zweigniederlassung Schweiz

Das Cern (Europäische Organisation für Kernforschung) wurde 1954 gegründet und betreibt physikalische Grundlagenforschung, untersucht den Aufbau der Materie und die Gesetze des Universums. Die weltweit bekannte Organisation hat ihren Sitz beiderseits der französisch-schweizerischen Grenze in der Nähe von Genf und ist in der breiten öffentlich vor allem wegen des LHC, des grössten und stärksten Teilchenbeschleunigers der Welt, bekannt. Im internationalen Cern-Labor gibt es aber auch noch zahlreiche andere Einrichtungen, unter anderem Isolde (Isotope Separation On Line DEvice), mit der die Eigenschaften von Atomkernen für Anwendungen in der Grundlagenforschung, der Astrophysik sowie in den Material- und Biowissenschaften untersucht werden. Richard Catherall, Technischer Koordinator von Isolde, erläutert, dass dieser Teil vom Cern ganz besondere Geräte umfasst, die einem breiten Forschungsspektrum dienen. Die Einrichtung empfängt einen äusserst intensiven Protonenstrahl vom Proton Synchrotron Booster (PSB) und leitet ihn zu zwei Target-Zonen (GPS und HRS) weiter. Diese 25 kg schweren, sehr dichten Targets enthalten eine Röhre von circa 20 cm Länge, die je nach durchzuführenden wissenschaftlichen Experimenten mit verschiedenen Materialien bestückt ist (Kalziumoxid, Tantal, abgereichertes Urankarbid). Sie werden daher auf Mass angefertigt. Durch die Kollision von Protonenstrahl und Target ergeben sich sehr unterschiedliche atomare Fragmente. Anschliessend werden diverse Systeme verwendet, um die Isotope zu ionisieren, zu extrahieren und entsprechend ihrer Masse zu trennen. So lässt sich energieärmere Sekundärstrahlung erzeugen, die dann an verschiedene Experimentierzonen geliefert wird, damit Forscher ihre Analysen durchführen können.

Einfacher Targettausch

Jede Physikergruppe führt eigene Experimente durch und jede verwendet einen speziellen Target-Typ, der anders bestückt ist. Daher muss die Einrichtung flexibel sein, um die Targets austauschen zu können und so den jeweiligen wissenschaftlichen Anforderungen bezüglich der Isotopen zu entsprechen. Allerdings ist die Umgebung radioaktiv, so dass der Austausch der Targets nicht manuell erfolgen kann.

Folglich wurden bereits bei der Einrichtung von Isolde im Jahr 1967 Roboter eingesetzt, um die zum Austausch der Targets erforderlichen Arbeiten durchzuführen. Die sehr archaisch anmutenden Roboter wurden 1992 durch zwei Industrieroboter ersetzt, die auf eine Bodenschiene montiert waren. Die Schiene wurde eingesetzt, weil die Roboter von ihrem Abstellbereich aus die Arbeitszone (mit höherer Radioaktivität) anfahren, die Targets aufnehmen und in ihrem gepanzerten Behälter zum Abkühlen absetzen mussten, um danach ein neues Target einzusetzen und schliesslich in ihren Abstellbereich zurückzukehren.

2010 wurde eine vollständige Modernisierung unerlässlich, da die installierten Roboter in die Jahre gekommen waren und aufgrund der veralteten Steuerung nicht mehr zur höchsten Zufriedenheit arbeiteten. Zudem hatte die Roboterindustrie in den 18 Jahren deutliche Fortschritte gemacht.

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