Anwendungs-Spotlight Farason Corporation: Mechanischer Greifer mit kundenspezifischer Manschette

Seit über 30 Jahren entwirft und beliefert die Farason Corporation kundenspezifische Automatisierungs- und Robotersysteme an Hersteller und lieferte über 900 Anlagen nach Nordamerika, Asien, Südamerika und Europa. Farason ergänzte seine Produktion mit Markforged 3D-Druckern, um die Design- und Produktionsmöglichkeiten zu erweitern, um sein Versprechen gegenüber Kunden einzuhalten, einzigartige Lösungen bereitzustellen, die exakt auf die individuellen Herausforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Mitarbeiter der Farason Corporation entwickelten einen mechanischen Greifer mit einer kundenspezifischen Manschette für eine robotergesteuerte Automatisierungslösung im Verpackungsprozess.

Das Automatisierungskonzept umfasste einen Roboterarm mit einem mechanischen Zweiwege-Greifer, der den Hals eines Kunststoffeimers umgreift, das Gewinde lokalisiert und daran ausrichtet. Dann wird der Eimer angehoben, in Position geschwenkt und der Inhalt in die nächste Phase der Produktsortierung gekippt.

Der erste Entwurf des Greifers begann mit dem 3D-Modell der Backen, die sich um den Hals des Transportbehälters schließen. Die Oberfläche der Unterseiten der Backen entsprach dabei dem Gewinde. Bei Tests des Werkzeugs wurde jedoch deutlich, dass seine Eigenschaften und Performance noch verbessert werden konnten.

Der Prototyp konnte den Eimer greifen und zur Befüllung unter dem Roboter positionieren. Allerdings gingen einige Beutel zwischen der Öffnung des Eimers und dem Trichter des Auffangbehälters verloren.

„Wir sind in der Lage, schnell neue Iterationen anzufertigen und diese kundenspezifische Überwurfflansch, die dazu beiträgt, die Beutel aufzufangen, hinzuzufügen“, so Design Support-Ingenieur Christian Weder weiter. „Normalerweise wäre ein solches Merkmal unmöglich." Er erklärte, dass die schnelle Herstellung dieser Form in einem entsprechend leichten und robusten Material ohne die 3D-Drucker von Markforged nicht möglich wäre, insbesondere bei den geringen Stückzahlen, die für die Herstellung solch maßgeschneiderter Lösungen erforderlich sind.

Nachdem das Design feststand, war ein weiterer Schritt erforderlich, damit die Teile in der Produktion eingesetzt werden konnten. Der Konstrukteur des Projekts, Richard Cook, F&E-Support-Ingenieur bei Farason, wies darauf hin, dass die Prototypen aus Onyx zwar für Tests geeignet waren, aber selbst mit einem kräftigen Grundmaterial war der 3D-Druck allein nicht der richtige Ansatz. „Sie wären zu gummiartig“, sagte Cook. „Zwischen dem Ausleger und der Länge des Teils wird das gesamte massive Material auf einer winzigen Unterlage mit kleinen Schrauben im Greifmechanismus gehalten.“ Dieser Teil wurde durch Hinzufügen der Faserverstärkung von Markforged gelöst.

Das Team von Farason verwendete Markforged X7-Drucker mit Endlosfasern, um die produktionsfertigen Teile für den Versand an den Kunden herzustellen. „Mit nur wenigen Schichten der Carbonfaser konnten wir dem Team beweisen, dass dies das richtige Material ist“, sagte Cook. „Verstärkungen unterhalb der Schrauben und Unterlegscheiben zur Befestigung des Ganzen sorgten zusammen mit der Carbonfaser, die über die gesamte Länge des Fingers hinzugefügt wurde, dafür, dass das Teil stabil und robust blieb und sich nicht verbiegen konnte. Wir haben einen Satz davon ausgedruckt, und das Team war absolut zufrieden mit ihnen.“ Das daraus entstandene Greiferwerkzeug war auch beim Kunden ein Hit: robust genug, um eine leichte Biegung zuzulassen, um die Bewegung und die Positionierung auszugleichen, und steif genug, um die geforderten Aufgaben zu erfüllen.

Vorteile von Markforged

• Günstigere Teile, die innerhalb von Stunden anstatt Tagen verfügbar sind.
• Fertigung komplexer Eigenschaften (die asymmetrische Trichtermanschette), deren kostengünstige Herstellung vor Ort nicht möglich wäre.
• Der 3D-Druck ermöglicht es dem Team, additiv gefertigte Produktionslösungen während Tests zu optimieren.
• Endlosfaserverstärkung ermöglicht die gezielte Verstärkung von Teilen, die dadurch leicht und trotzdem robust für die Anwendung bleiben.