Greifer aus generativer Fertigung

Bei Robomotion GmbH, Leinfelden-Echterdingen, kommen die Verfahren additiver Fertigung vornehmlich innerhalb von Entwicklungsprojekten zum Einsatz. Sie bleiben in der Regel später im Realbetrieb der Roboteranlagen im Einsatz und werden kaum durch die herkömmlichen Fertigungsverfahren nach der Entwicklung substituiert.

Anforderungen aus der Praxis

Der Maschinenbau agiert im Spannungsfeld zwischen den Kundenanforderungen hinsichtlich Funktionalität, Investitionshöhe sowie Lieferzeit und den eigenen Fertigungsbedürfnissen wie geringen Lagerbeständen, niedrige Variantenanzahl und möglichst hohe Auslastung der Betriebsmittel.

Insbesondere bei immer kleineren Losgrößen durch die immer differenzierteren Marktbedürfnisse kommt man an die Grenzen der Wirtschaftlichkeit. Besonders, wenn Marktanforderungen schnell wechseln und krisenhafte Ereignisse die Auslastung im hohen zweistelligen Prozentbereich schwanken lassen.

Daher haben in den vergangenen Jahren die CNC-Techniken auf breiter Front Einzug in die Produktionen des Maschinenbaus gehalten. Ob dies Techniken zur Bearbeitung von Blech oder zur Zerspanung von Vollmaterial waren, immer lag ein Schwerpunkt auf der Bearbeitung mit CNC-gesteuerten Maschinen. Auch aus der Fertigung von Prototypen und Designmodellen mittels generativer Verfahren, ist in den vergangenen Jahren mehr und mehr die Fertigung von Komponenten geworden. Am Beispiel von Roboteranlagen, wie sie von Robomotion realisiert wurden, ist der Einsatz des Lasersinterverfahrens sinnvoll.

Realisierte Beispiele

Die Produktion von Pharmaprodukten wie Tabletten in Schachteln erfordert eine hohe Flexibilität und auch eine sehr hohe Prozesssicherheit. So ist die Packungsgröße immer wieder an die Kundenbedürfnisse anzupassen. Die Maschinen müssen entsprechend flexibel gestaltet sein, damit eine Anlage innerhalb weniger Minuten mit einem anderen Produkt laufen kann.

Bei dieser Aufgabe leisten die von robomotion programmierten Roboter einen wichtigen Dienst, denn die Software ermöglicht die Umstellung auf Knopfdruck. Die generativ hergestellten Robotergreifer sind nutzen die extreme Leichtbauweise, sie sind hygienisch gestaltet und mit integrierter Medienführung ausgestattet. Leichtbau war notwendig, da der Kunde in der Pharmaindustrie erwartet, dass alle Kartonagen mit der richtigen Anzahl an Tabletten gefüllt und am Ende der Produktionsstraße mit sechs Robotern auch kein Produkt übrig bleiben darf. Diese Aufgabenstellung erforderte neben der logistischen Planung in der Robotersoftware die Nutzung maximaler Beschleunigung des Roboters. Diese, durch das reduzierte Greifergewicht erzielte Dynamik erlaubt die Erfüllung der Kundenanforderung.

Einfache Sauggreifer aus generativer Herstellung sind in der Robotertechnik zum Standard geworden und laufen bei unterschiedlichen Roboterapplikationen im Dauerbetrieb. Sie lassen sich in der Regel in ausreichender Genauigkeit fertigen und anschließend noch hygienisch beschichten. Damit erfüllen sie vor allem die Anforderungen hinsichtlich Gewicht, kurzer Fertigungsdauer und Anpassung an die Produktform.

Mechanische Greifer werden häufig in Hybridbauweise gefertigt. Hierzu werden Standardgreiferkomponenten in die Lasersinterbauteile eingebracht. Auch dabei sind Einsparungen im Gewicht des Greifersystems und die Möglichkeit von Funktionsintegration gegeben.

Bei einer Roboteranlage für die Verpackung von Würsten sind die Greiferhalter und die Greiferstruktur im Lasersinterverfahren hergestellt worden. Nach der Beschichtung erfolgt eine Nachbearbeitung der Anschraubpositionen um die geforderten Genauigkeiten zuverlässig einhalten zu können. Die konsequente Weiterentwicklung der Konstruktionsmethoden zum Einsatz der generativen Fertigungsverfahren, ermöglichen es robomotion, die Anwendungsfelder auszubauen. So gehören weit mehr Komponenten als der Greifer bei robomotion schon zum Maschinenaufbau.

Neben dem Greifwerkzeug am Gruppierroboter wurde auch die an die Produktgeometrie angepasste Aufnahme des Pufferplatzes aus Lasersintermaterial gefertigt. Ebenso sind die Schlauchhalter am Roboterarm aus diesem Material. Der Adapter zur Medienversorgung im Großgreifer wurde ebenfalls generativ hergestellt.

Die Beispiele zeigen, dass die Konstruktion gerne auf diese Fertigungsverfahren zurückgreift, sobald die Konstruktionsmethoden und Verfahren erst einmal im Bewusstsein des Konstrukteurs verankert sind.