Additiv gefertigter Roboterarm
Additive Fertigungsverfahren vereinen den entscheidenden Vorteil, ohne bauteilspezifische Werkzeuge oder Formen auszukommen und bieten somit individuelle Designmöglichkeiten sowohl für Kunststoffe als auch für Metalle. Der dargestellte Roboter stellt die Kombination verschiedener additiver Fertigungstechnologien und unterschiedlicher Werkstoffe unter Ausnutzung des Leichtbaupotentials dar. Er wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 814 (SFB 814) – Additive Fertigung designt sowie gefertigt. Der SFB 814 betreibt Grundlagenforschung im Themenkomplex additiver Fertigungstechnologien und hat das Ziel, zukünftig neue, mehrphasige Werkstoffe verfügbar zu machen, die Reproduzierbarkeit und Robustheit der Prozesse zu erhöhen sowie neue Prozessstrategien zu entwickeln.
Additiv gefertigter Roboterarm
Ein additiv gefertigter Roboterarm mit strukturoptimierten Achsen aus Kunststoff und Verbindungselementen aus Metall zeigt das Leichtbaupotential der additiven Fertigung auf und vereint mehrere Materialien und Verfahren in einem Demonstrator. Die Roboterachsen wurden mittels selektivem Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen aus Polyamid 12 gefertigt. Auftretende Lastfälle und Lagerbedingungen werden anfangs definiert, was als Basis für die Erstellung eines FEM-Gitters dient. Für eine maximale strukturelle Steifigkeit bezüglich des Mehrlastfalles, wird eine gradientenbasierte Optimierung der Materialverteilung durchgeführt. Die Verbindungselemente aus einer Aluminiumlegierung (AlSi7Mg) wurden mittels selektiven Laserstrahlschmelzen von Metallen hergestellt und bieten eine hohe Belastbarkeit am Gelenk. Die Greifer stellen den Aspekt der Multi-Material- Verarbeitung in der additiven Fertigung dar. Diese passen sich der Oberfläche des zu greifenden Objekts optimal an. Für eine bessere Haptik sind die Greiferspitzen an der Innenseite mit elastischem TPE-U beschichtet, was durch vibrationskontrollierte Pulverdüsen realisiert werden konnte. Das umgeformte Blech, das als Fußelement des Roboters fungiert, leistet einen wichtigen Beitrag zur Verfahrenskombination aus additiver Fertigung und Umformtechnik.
