Greiferwerkzeug durch additive Fertigung
Viermal stärker!
Die Langen Group lieferte einen Sauggreifer aus dem 3D-Druck für eine Packaging-Anwendung – mit üblichen Verfahren wäre er nicht herstellbar gewesen.
Die neuen Roboter für den Pick-&-Pack-Bereich waren bereits bestellt, als die Langen Group, Zulieferer eines großen amerikanischen Le- bensmittelherstellers, die Konzeption eines Greiferarms in Angriff nahm. Mit seiner Hilfe sollten die Roboter abgepackte und gestapelte Cracker greifen und in Kartons verpacken. Dann stießen die Ingenieure auf ein Problem: Der Greifer musste ultraleicht sein. Denn um mit maximaler Roboter-Geschwindigkeit arbeiten zu können, durfte der Greifer, zusammen mit dem Produkt höchstens zwei Kilogramm wiegen. Da die größte Verpackungseinheit bereits 1,5 Kilogramm auf die Waage brachte,
musste das verwendete Endstück weniger als 500 Gramm wiegen. Langen, weltweit tätiger Anbieter von Warenumschlags- und Warenverpackungsausrüstung, wandte sich an Anubis 3D, eine Division der Anubis Manufacturing Consultants Corporation mit Sitz in Kanada. Die Gewichtsbeschränkung schloss Aluminium oder Metallblech als Material aus. Für einen schwereren Metallgreifer hätten größere Roboter bestellt werden müssen. Außerdem sollte sich das Werkzeug ohne Muttern und Schrauben befestigen lassen, damit das Bedienpersonal die Greifereinheiten schnell auswechseln kann. „Es gab insgesamt zwei völlig verschiedene Konfigurationen, verschiedene Formen und drei Kartongrößen, wobei jeweils zwei kleine Kartons oder ein großer Karton bestückt werden müssen. Der Kunde wünschte sich ein Werkzeug, das sich für alle Kartongrößen eignet.
Schnell stand fest, dass der industrielle 3D-Druck auch hierfür die richtige Technologie ist. Die Wahl fiel auf das Fertigungssystem Formiga P 100 aus dem Hause EOS. Für die Akzeptanz der additiven Fertigung ist es wichtig, herkömmliche Denkmuster aufzubrechen. Es ist möglich, statt Metall Kunststoffe einzusetzen, sofern dies ingenieurwissenschaftlich fundiert erfolgt. Der Fokus liegt auf der Teilegeometrie, und traditionelle Bedenken bezüglich der Bauteilkomplexität entfallen. Ebenso wichtig ist die Werkstoffauswahl. Mit EOS-Systemen können beispielsweise hochwertige Polyamide, Polystyrole, thermoplastische Elastomere und Polyaryletherketone verarbeitet werden. Es arbeitet mit einem leistungsstarken Laser und Präzisionsoptik. Der Laserstrahl verschmilzt Schicht für Schicht das pulverförmige Kunststoffmaterial und erzeugt hochkomplexe Teile.
Anubis hat seinem Kunden eine maßgeschneiderte Lösung präsentieren können. Statt einer traditionellen Metallvakuumplatte mit Luftkanälen – deren Konzeption und Fertigung mehrere Monate gedauert hätte – wurden leichtere und optimierte Komponenten entwickelt, die die vierfache Greifkraft der Vorgängerbauteile besaßen. Es war nur eine Woche nötig, um das neue Greiferwerkzeug additiv zu fertigen, zusammenzubauen und final auf seine Einsatzfähigkeit zu prüfen. Für das Hauptsaugelement wurde Polyamid 12 (EOS-Werkstoff PA 2200) verwendet; es ist flexibel, verformt sich nur gering und ist für den Lebensmittelkontakt zugelassen. Die Wanddicke des Sauggreifers variierte je nach Abschnitt zwischen zwei und 3,5 Millimeter. Die Bauteile wurden mittels Software, die das Strukturdesign durch Anpassung der Wanddicke an die geforderte Festigkeit und Flexibilität organisch optimiert, speziell für die additive Fertigung konzipiert. Durch die Effizienz des überarbeiteten Lochprofils hat der Greifer nun eine Saugkraft, die sogar das Gewicht einer Bedienperson halten könnte.
pb
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