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3D-Druck 3D-gedruckter Greifer meldet sich bei zu hohem Greifdruck

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Greifer, die in der industriellen Produktion mitdenken – das gelingt durch Sensoren zur Druck- oder Temperaturmessung. Diese werden schon während der Fertigung der Greifer im 3D-Drucker integriert.

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Intelligente Greifer haben das Potential, die Produktion zu beschleunigen. Wenn sie drucksensibel sind, ermöglichen sie schnellere und direktere Zugriffe an Stellen eines Werkstücks, die bisher nicht für das Greifen geeignet waren.
Intelligente Greifer haben das Potential, die Produktion zu beschleunigen. Wenn sie drucksensibel sind, ermöglichen sie schnellere und direktere Zugriffe an Stellen eines Werkstücks, die bisher nicht für das Greifen geeignet waren.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Die nächste Generation moderner Industrie-Greifer denkt mit und wird passgenau nach Kundenwünschen hergestellt. Sensoren messen Druck und Temperatur und melden, wenn beispielsweise der Greifdruck zu hoch ist. Diese Sensoren werden bereits während der Fertigung der Greifer im 3D-Druck integriert. Entwickelt wurden diese intelligenten Greifer am Fraunhofer IWU.

Bald werden auch die Greifer in der industriellen Produktion mitdenken und damit viel Zeit und Geld sparen.

Dr. Ines Dani, Hauptabteilungsleiterin für Funktionsintegration und Leichtbau am Fraunhofer IWU

Die Vorteile der additiven Fertigung sind am Fraunhofer IWU bekannt und werden auch genutzt:

  • individuelle Anpassung an den Einsatz in der Produktionsanlage
  • komplexe Geometrien
  • Gewichtsreduktion
  • bionisches Design

„Neu ist, dass wir durch feinste Sensoren Druck- oder Temperaturmessungen während des Greifvorgangs vornehmen können. Stellen Sie sich vor, Ihre Fabrik meldet sich bei Ihnen, wenn der Greifdruck zu groß ist und sie könnten ihn flexibel anpassen. Dadurch wird weniger Material verschlissen“, erklärt Dr. Dani.

Das Team um Dr. Dani nutzt das Verfahren der additiven Fertigung durch selektives Laserstrahlschmelzen (kurz: LBM). Es dient der werkzeuglosen Herstellung metallischer Komponenten mit geometrischen Besonderheiten, die sich mit klassischen Fertigungstechnologien nicht herstellen lassen.

Was ist selektives Laserstrahlschmelzen?

Schema des Fertigungsverfahren
(Bildquelle: Schema des Fertigungsverfahrens / Materialgeeza / CC BY 3.0 / de.wikipedia.org)

Beim selektiven Laserschmelzen wird der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht. Der pulverförmige Werkstoff wird mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind. Das fertige Bauteil wird vom überschüssigen Pulver gereinigt, nach Bedarf bearbeitet oder sofort verwendet.

„Man muss sich das wie in einem 3D-Drucker vorstellen. Wir legen nacheinander dünne Schichten aus Aluminium- oder Edelstahl-Pulver übereinander und verfestigen mit einem Laser die Stellen, die wir für die gewünschte Form benötigen“, erläutert Dr. Dani. „Während dieses Prozesses setzen wir mittels eines kleinen Roboters die Sensoren punktgenau und hochstabil dort ein, wo sie später messen sollen. Wir nennen das In-situ-Integration. Auf diesem Weg ist die Montage weniger aufwändig.“

Vorteile von intelligenten Greifern

Intelligente Greifer haben das Potential, die Produktion zu beschleunigen. Wenn sie drucksensibel sind, ermöglichen sie schnellere und direktere Zugriffe an Stellen eines Werkstücks, die bisher nicht für das Greifen geeignet waren. Zudem kann so ein Greifer an unterschiedlich beschaffenen Stellen eines Werkstückes ansetzen. Das spart Platz in der Produktionsanlage.

Qualitätssteigerungen sind ebenfalls möglich, da nun dünnere Bauteile als bisher gegriffen werden können und zugleich ihr Zustand mittels Temperaturmessung näher bestimmt werden kann. Bei hitzesensiblen Bauteilen kann die Druckstärke am Greifer in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur festgelegt werden. Besondere Messanlagen zur Bestimmung der Temperatur eines Bauteils können entfallen.

Die Produktionssicherheit in einer Fabrik lässt sich durch intelligente Greifer effizient steigern. Der Greifer meldet sich nicht nur, wenn der Greifdruck zu groß ist, sondern auch wenn er zu klein ist und damit das zu transportierende Bauteil nicht sicher gegriffen wird. Ein intelligenter Greifer regelt in diesem Fall automatisch nach und verhindert, dass Bauteile herunterfallen.

Seminartipp

Das Seminar 3D-Druck in der direkten digitalen Fertigung vermittelt die Technik, Eignung und Voraussetzung des 3D-Drucks und gibt den Teilnehmern einen Überblick über die Entwicklungen, Möglichkeiten und Grenzen.

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