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.

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