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Industrielle Produktion der Zukunft: 3D-Druck ermöglicht flexible Fertigung

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Industrielle Produktion der Zukunft: 3D-Druck ermöglicht flexible Fertigung

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Die additive Fertigung und Robotik-Automatisierung sind zwei der Technologien, die die industrielle Fertigung vorantreiben. Gleichzeitig gibt es eine wachsende Nachfrage in dieser Branche nach dem Einsatz von Robotern, die Mitarbeitern schwere und gefährliche Arbeiten abnehmen. Diese Maschinen und Konzepte müssen Unternehmen die notwendige Produktionsflexibilität und Agilität für ihre Produktion bieten.

Quelle: Gimatic srl

Die additive Fertigung hat das Ziel, langlebige und wartungsarme Komponenten zu schaffen. Sie bietet vor allem bei der Fertigung in Stückzahlen von kundenspezifischen Bauteilen erhebliche Vorteile hinsichtlich Kosten und Produktionszeit.

Additive Fertigung beschleunigt die industrielle Fertigung

Es gibt eine Reihe von verschiedenen additiven Fertigungstechnologien, jede hat ihre eigenen Vorteile und Anwendungsbereiche. In allen Fällen werden aber CAD-Daten verwendet, um dreidimensionale Objekte durch das Auftragen von Materialien zu erstellen. Der 3D-Druck soll traditionell gefertigte Komponenten nicht ersetzen. Sie sind eher ein neues Werkzeug für Firmen, um Bauteile zu fertigen, die mit traditionellen Methoden zu kosten- oder zeitintensiv sind. Die Liste der Anwendungen wächst allerdings kontinuierlich, denn der 3D-Druck kann komplexe Designs schnell, präzise und mit weniger Materialabfall liefern. Darüber hinaus entwickeln sich additive Fertigungstechnologien inklusive Materialen kontinuierlich weiter – und reduzieren so die Kosten für die Bauteile.

Auch im Material-Bereich gibt es stetig Neuerungen, sodass der 3D-Druck immer mehr Fertigungsaufgaben übernehmen kann, von denen viele bislang auf traditionelle Techniken beschränkt waren. Ein Bereich, in dem ständig Innovationen stattfinden, ist die Kombination von Robotik-Technologien und 3D-Druck.

3D-Druck ermöglicht Robotik

Eine breite Palette von 3D-Drucktechnologien wird häufig zur Unterstützung und Verbesserung der Automatisierung der Robotik eingesetzt. Hersteller, die neu in die additive Fertigung einsteigen, konzentrieren sich häufig darauf, schnell und kosteneffizient Prototypen zu erstellen. So lässt sich die Entwicklung von Anwendungen für die Roboterfertigung verifizieren.

Auch wenn häufig die Sichtweise vorherrscht, dass der 3D-Druck oftmals für Rapid Prototyping eingesetzt wird, nutzt eine Vielzahl von Unternehmen die additive Fertigung für die Produktion von Stückzahlen. In vielen Unternehmen geht es auch um die Produktion von kundenspezifischen Vorrichtungen, Formen und Halterungen per 3D-Druck. In beiden Fällen werden die Objekte in der Regel in kleinen Stückzahlen hergestellt – sie eignen sich so besonders für 3D-Drucktechniken. Die additive Fertigung lässt sich auch für die Produktion von Bauteilen für Roboter-Systeme einsetzen.

Lösungen für Robotik EOAT

Nur dank End-of-Arm-Tools (EOAT) können Roboter eine Aufgabe ausführen. Sie sind anwendungsspezifisch und abhängig von den zu handhabenden Teilen sowie den vom Roboter auszuführenden Aktionen. EOATs sind daher die variabelsten Technologien in der Robotik. Dazu gehören beispielsweise nicht drehbare Werkzeuge wie Schweißbrenner, Oberfräsen, Schleifmaschinen und Schleifer, aber auch Greifzangen. Die häufigste Form von EOAT sind mechanische Greifer, die in einer Vielzahl verschiedener Typen und Größen verwendet werden.

Vorteile vom industriellen 3D-Druck

Moderne 3D-Drucktechnologien und -techniken ermöglichen die Produktion von kundenspezifischen EOAT-Lösungen – oftmals zu geringeren Kosten als dies mit traditionellen Bearbeitungs- und Fertigungsmethoden möglich wäre. Das Gewicht spielt eine wichtige Rolle: Der Einsatz leichterer Greifer ermöglichen die Entwicklung und den Einsatz kleinerer Robotersysteme. Mit 3D-Druck können Hersteller Greifer und andere EOATs aus leichtem Material herstellen, die extrem robust, gleichzeitig aber sehr leicht sind. Dies hat für gelenkige Roboterarme viele Vorteile, darunter eine geringere Belastung des kompletten Systems, eine schnellere Beschleunigung/Abbremsung und niedrigere Trägheit. Darüber hinaus reduzieren sich auch die Investitionen, der benötigte Platz für die Maschinen sowie der Energieverbrauch.

Konventionell hergestellte Greifer sind außerdem extrem komplex und bestehen aus einer großen Anzahl von zusammengesetzten Komponenten. Dank 3D-Druck können mehrteilige Baugruppen zu einem einzigen Teil konsolidiert werden. Auch integrierte Funktionen wie Vakuumkanäle sind möglich. Greifer lassen sich in entsprechenden Formen per 3D-Druck herstellen, die sich optimal an das zu entsprechende Objekt anpassen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil von 3D-gedruckten Bauteilen oder Greifern: Sie lassen sich je nach Kundenwunsch schnell in einer beliebigen Anzahl von Größen und Formen herstellen.

Bild: FICEP S3

Durch die Auswahl der passenden Materialien lässt sich der Greifer entsprechend den Vorgaben der Unternehmen produzieren. Es gibt eine wachsende Anzahl von Materialien, die zur Herstellung von EOAT verwendet werden können. Unternehmen sind dank 3D-Druck deutlich flexibler und können Bauteile bei Bedarf herstellen – somit sparen sie nicht nur Kosten, sondern sind dem Wettbewerb einen Schritt voraus.

Weitere Informationen zum HP 3D-Druck-Portfolio finden Sie auf der HP-Webseite unter diesem Link.

Das Robotik White Paper können Sie hier herunterladen.

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