Moderne Test- und Produktlabore stehen derzeit vor enormen Herausforderungen: Angesichts der Covid-19 Pandemie, des zunehmenden, globalen Wettbewerbs und Kostendrucks sowie des hiesigen Fachkräftemangels müssen die ohnehin an ihren Kapazitätsgrenzen arbeitenden Labore Kosten sparen und ihre Effizienz steigern. Eine neue, wegweisende Lösung ist die robotergestützte Automatisierung mit Cobots, wie dem COBOTTA von DENSO Robotics, die speziell für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ausgelegt sind: COBOTTA steht im Zentrum des „Futurelab“, einem innovativen Laborkonzept des Hamburger Startups bAhead GmbH.

„Das Labor von morgen wird auf einfachste Weise und flexibel digitalisiert. Roboter wie der COBOTTA und sein Ökosystem dürften dank der vielen Vorteile und der schnellen Weiterentwicklung wie der KI, zum neuen Standard für Laborautomation werden“, sagt Rainer Treptow, Gründer und CEO der bAhead GmbH, die mit der IAV Automotive Engineering und DENSO Robotics zwei starke Industriepartner überzeugen konnte. „Wir kombinieren erstmals im Laborbereich drei disruptive Technologien miteinander – kollaborative Roboter, Drohnen sowie Künstliche Intelligenz.“ So entstehe eine ganz andere Dynamik als bei einer herkömmlichen Laborautomatisierung, vor allem für Labore, die trotz kleiner Probenzahlen automatisieren müssten, so der Unternehmer.

„Der entscheidende Vorteil des COBOTTA ist seine zentrale Funktion für die unkomplizierte Vernetzung der Geräte im Labor. Unser Roboter macht die aufwändige Schnittstellen- Programmierung überflüssig, so dass bereits im Labor vorhandenes, bewährtes Equipment weiter verwendet werden kann – das spart Kosten und Zeit“, erklärt Carsten Busch, Produktmanager Cobots, DENSO Robotics. COBOTTA ermöglicht so für Life Science, Biotech und Medtech-Labore eine hocheffektive, flexible und kosteneffiziente Laborautomatisierung, die sich auch für Umwelt-, Lebensmittel- und Industrielabore eignet. Da COBOTTA ohne Schutzzelle und aufwändige Programmierung auskommt, rechnet sich der Einsatz wirtschaftlich auch für mittelständische Unternehmen, die Anschaffung amortisiert sich meist in wenigen Monaten. Der modulare, multifunktionale Aufbau des „Futurelab“ optimiert die Wettbewerbsfähigkeit und Flexibilität eines Labors, so dass sich beispielsweise ein Vielfaches des Probenaufkommens zu einem Bruchteil der Kosten bewältigen lässt.

Die verbindende Schlüsseltechnologie im „Futurelab“ ist COBOTTA, dessen zentrale Funktion darin besteht, alle Geräte im Labor miteinander zu vernetzen. Darüber hinaus nimmt der Roboter unterschiedlichste Laboraufgaben wahr. Eine am Arm montierte Autofokus-Kamera erkennt Positionen und Veränderungen, z. B. von Mischern oder Rotoren, die sich so über KI nachsteuern lassen. Das macht den Roboter zum Multitalent – vom intelligenten Pick&Place und Öffnen bzw. Schließen von Gefäßen über die Gerätebedienung bis hin zur Ablesung von z.B. Displays, Barcodes und Datendigitalisierung bzw. -übertragung. Der Roboter kann z.B. eine Mikrotiterplatte – ein Standardprobenformat zur Untersuchung biologischer Eigenschaften von Proben –, mit 96 Wells (kleine Gefäße für die Proben) mit einer Geschwindigkeit von nur 50 Sekunden je Well auf 5/100 mm genau anfahren und jeweils in ein Well eintauchen – ein ausgezeichneter Wert, so Rainer Treptow.

Das Unternehmen hat sich nach einem sorgfältigen Produktvergleich für den COBOTTA entschieden, weil dieser die beste Kombination für eine rundum sichere MRK-Lösung geboten habe. Überzeugt habe COBOTTA dank seiner offenen Plattform, einfachen Bedienbarkeit sowie TÜV-zertifizierten, funktionalen Sicherheit mit dem inhärent sicheren Design. Entscheidend für die Anwendung waren die technischen Parameter des COBOTTA wie die an den Menschen angepaßte Geschwindigkeit, die hohe Wiederholgenauigkeit (± 0,05 mm) und das geringe Eigengewicht von nur 4 kg bei einer Traglastfähigkeit von bis zu 500g.

Im „Futurelab“ macht ein Schienensystem den COBOTTA mobil an verschiedenen Arbeitsplätzen einsetzbar und erweitert den Aktionsradius des Roboters – auf den Arbeitstischen und in der Höhe, denn die meisten Anwendungen befinden sich ca. 10 cm über den Arbeitsflächen oder erfordern ein Hineingreifen, z.B. wenn der Roboterarm in eine Zentrifuge greifen muss. Das Rail System erweitert so das Leistungsspektrum des Labors und erhöht die Effizienz: Der Roboter kann in wenigen Minuten an verschiedenen Arbeitsplätzen eine jeweils andere Aufgabe übernehmen und bringt so gerade in der Startphase einer Laborautomation einen hohen Mehrfachnutzen und eine deutliche Kostenersparnis.

Zur intelligenten Logistik gehören ferner das „Tower-Hotel“, ein kosteneffizientes, multifunktionales und vollautomatisches Hochregallager für standardisierte Container für unterschiedlichste Inhalte wie z. B. Consumables (Laborverbrauchsmaterialien), Proben oder Reagenzien (chemische Stoffe, die bei Kontakt mit anderen Stoffen eine spezifische Reaktion zeigen), sowie Drohnen für die Laborlogistik. Eine weitere Technologie im Einsatz ist die Künstliche Intelligenz: als „Gehirn“ des Labors fungiert ein KI-basiertes, zentrales Steuerungssystem, das alle Prozesse, d.h. Geräte, Drohnen, Tower-Hotel und COBOTTA, versteht und ggf. über KI oder Schwarmintelligenz steuert. Die Arbeitsabläufe werden über ein Endgerät wie etwa Tablet oder Laptop, geplant, gestartet und überwacht. Die Systemsteuerung dokumentiert jeden Schritt und ermöglicht so ein datenbasiertes Qualitätsmanagement. Hinzu kommt eine Anbindung an eine Cloud, u.a. ausgestattet mit einer Open Source Datenbank für COBOTTA-Programmmodule, Geräte und Consumables, auf die Nutzer Zugriff haben: Langfristig entsteht so ein sich selbst optimierendes System mit wertvoller Datenbank.

Gegenwärtig werden Prototypen und teilweise existierende Konstruktionsmuster für das innovative Laborsystem weiter optimiert, so dass ein Komplettaufbau des ersten „Futurelab“ Mitte 2021 und die Betatestphase Ende des Jahres erfolgen können.

Mehr über die bAhead GmbH: www.bahead.de

Mehr über DENSO Robotics: www.densorobotics-europe.com