Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Code 281A504F19 geförderte Projekt DiKoRo lief vom 1. Dezember 2020 bis zum 30. November 2023 und wurde von einem Konsortium aus akademischen und industriellen Partnern durchgeführt. Das Hauptziel bestand darin, ein digitales Prozessmodell für einen kollaborativen Roboter zu erstellen, der in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) die individuelle Dekoration und Formgebung von Back- und Konditoreiwaren übernehmen kann. Die Forschung wurde von der Hochschule Hannover mit der SimPlan AG als Projektkoordinator geleitet, während die J. G. Niederegger GmbH & Co.KG, Heinrich Schulze Ladencafé GmbH, Ingenieurbüro Rolf Peters und Lupeg GmbH industrielles Know-how beisteuerten. Eine temporäre Zusammenarbeit mit der Gehard Schubert GmbH lieferte fortschrittliche Bilderkennungsfunktionen.
Technisch gesehen lieferte das Projekt eine umfassende, übertragbare Systemarchitektur, die lebensmitteltechnische, maschinentechnische, betriebsorganisatorische, betriebswirtschaftliche und informationstechnische Parameter integriert. Es wurde ein digitaler Zwilling entwickelt, der einen SCARA-Roboter und ein 3-Achsen-System von Igus – beide verbunden mit einer Exzenterschneckenpumpe – mit einer laborgeeigneten CNC-Fräse und einem 3-D-Kunststoffdrucker verbindet. Dieses System ermöglicht den automatisierten 3-D-Druck von hochviskosen, pastösen Materialien wie Marzipan und die anschließende Formung von Marzipanmedaillons. Im Vergleich zum herkömmlichen robotergestützten 3-D-Druck verbesserte der neue Ansatz die Bildqualität, die Konsistenz der Rezeptur und reduzierte die Produktionszeit pro Einheit. Das Projekt erreichte Technology Readiness Level 4 (validiert unter Laborbedingungen) und setzte sich das Ziel, bis zum zweiten Quartal 2024 TRL 5 zu erreichen, wobei der Schwerpunkt auf der automatisierten Formung von Marzipanmedaillons lag.
Eine unerwartete Herausforderung war die anhaltende Pandemie, die zu zwei kostenneutralen Verlängerungen führte. Diese Erweiterungen ermöglichten es dem Team, den Anwendungsbereich auf zusätzliche Fertigungsmethoden auszuweiten und den digitalen Zwilling zu verfeinern. Die Forschung ergab auch, dass ein vollständig kollaborierender Roboter, der im gleichen Arbeitsbereich wie ein menschlicher Bediener arbeitet, für die vorgesehene Anwendung weder sicher noch kosteneffektiv ist. Stattdessen erwies sich ein hybrider Ansatz – die direkte manuelle Steuerung des Roboters und des Dosiersystems über einen Game Controller – als vielversprechende Brückentechnologie. Diese Methode bietet eine überragende Reaktionsfähigkeit auf unterschiedliche Oberflächenbedingungen und Viskositätsänderungen und bietet wirtschaftliche Vorteile für die Produktion kleiner Chargen im Vergleich zu vollautomatischen, bildbasierten Systemen.
Die Ergebnisse von DiKoRo wurden auf zahlreichen Konferenzen und Messen verbreitet, darunter BLE Bonn, Agrathaer GmbH, DLG Frankfurt, NaGeB Bremen, VVD TU Dresden, Anuga FoodTec 2022 und 2024, Fachpack Nürnberg und Interpack Düsseldorf. Seit dem Abschluss des Projekts im November 2023 wird die Entwicklung in Zusammenarbeit mit der SimPlan AG und J. G. Niederegger fortgesetzt, um die Technologie auf TRL 5 zu heben und die industrielle Übernahme durch Anbieter von Robotik- und Automatisierungssystemen zu erkunden. Das DiKoRo-Projekt zeigt somit einen gangbaren Weg für KMU auf, die digitale Transformation zu übernehmen und gleichzeitig den handwerklichen Charakter ihrer Lebensmittelproduktion zu bewahren.