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Optimierung additiver Fertigungs­verfahren mit einem 6-Achs-Industrieroboter

Eine mögliche Lösung für Ihr Fertigungsproblem?

Karlsruhe, den 18.12.19

Der Vorteil von additiver Fertigung kann je nach Fertigungsteil bei einer Effizienzsteigerung durch geringeren Materialeinsatz als bei materialabtragenden Verfahren liegen. In unserem Fall ist unter einer Fertigungszelle ein System gemeint, das aus einem Kawasaki-Industrieroboter, einem Extruder, den Elektrokomponenten und einem Druckbett besteht. Das Ziel von uns ist es, einen funktionsfähigen Demonstrator zu entwickeln, der individuelle Druckaufträge ausführen kann. Die entwickelte Fertigungslösung lässt sich vielseitig einsetzen: zum einen angepasst auf unternehmensspezifische Fertigungsprobleme, insbesondere der benötigte Bauraum, oder zum anderen als Modul unserer TeachCell.

Wie setzen wir das um?

Das FFF (Fused Filament Fabrication) -Verfahren wurde als additive Fertigungstechnik gewählt. Bei diesem Verfahren wird das Filament aufgeschmolzen und auf das Druckbett aufgetragen. Es ist bei dieser Methode notwendig, das gewünschte Endprodukt virtuell in Scheiben zu zerlegen. Mit Hilfe des Programms Slicer können die Umrisse, der dadurch entstehenden zweidimensionalen Teile, als G-Code ausgespielt werden. Der „Bauplan“ für das Produkt liegt somit vor. Als nächster Schritt steht die automatisierte Umsetzung über die additive Fertigungszelle mittels eines 6-Achs-Industrieroboters an. Die Schwierigkeit liegt hierbei bei der Verknüpfung von Hard- und Software: Wie kann die Schnittstelle zwischen dem Roboterprogramm und der, für die additive Fertigung benötigten, Werkzeuge wie Filament Vorschub, Heizdüse oder -bett funktionieren? Neben der software-technischen Schnittstelle mussten außerdem die aufgezählten Werkzeuge konstruiert und gefertigt werden. Der Demonstrator ist bei uns in der Firma zusammengebaut worden. Nach den anfänglichen Tests konnten schlussendlich erfolgreich erste Stücke gedruckt werden.

Mögliche Lösung für Ihr Fertigungsproblem?

Bei unserer konzipierten Fertigungszelle ist ein 6-Achs-Industrieroboter von Kawasaki eingebaut. Durch die sechs Achsen vergrößert sich der Bauraum. Das bedeutet, dass es einfacher ist, größere Teile zu drucken. Da nur das tatsächlich benötigte Material aufgetragen wird, sinken die Materialkosten im Vergleich zu Dreh- oder Fräsverfahren. Somit ermöglicht die Kombination des FFF-Verfahrens sowie 6-Achs-Industrieroboters in unserer Fertigungszelle individuelle und kostengünstigere Lösungen. An dieser Stelle möchten wir uns sehr herzlich bei Kawasaki Robotics bedanken, die uns für dieses Projekt Ihren Roboter RS007N zur Verfügung gestellt haben.

Der Industrieroboter in Aktion bei einem 3D-Druck.
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