Gestalten Sie Ihre Zukunft: Greifsysteme, 3D-Druck und die Entwicklung von Fertigungsprozessen

Greifsysteme sind die Schnittstelle, an der Roboterarme mit der Welt um sie herum interagieren. Greifsysteme befinden sich am Ende von Roboterarmen und umfassen eine Vielzahl von Werkzeugen: Statische Werkzeuge zum Schweißen und Bohren, Beobachtungswerkzeuge wie Kameras und Sensoren, Greifer, die als industrielle Endeffektoren arbeiten, und vieles mehr. Industrielle Endeffektoren ermöglichen Roboterarmen das Greifen, Manipulieren und Ausführen verschiedenster Aufgaben, die von Positionierungen bis hin zu komplizierten Bearbeitungs- und Montageprozessen reichen.

Die Anwendungsbereiche von Greifsystemen sind so vielfältig wie die Aufgaben, die sie übernehmen. Vom sicheren Greifen von Teilen über das Verbinden von Teilen (Schweißen) bis hin zum Scannen/Erfassen von Informationen und dem Ansaugen von Teilen, um diese zu bewegen, ermöglichen Greifsysteme präzise, schnelle und anpassungsfähige Prozesse im Bereich der industriellen Automatisierung.

Die Möglichkeit, Greifsysteme in 3D zu drucken, erhöht den Nutzen der Robotik in Fabrikanwendungen. Der 3D-Druck ermöglicht Herstellern, eine Vielzahl von Werkzeugen individuell und schnell zu fertigen und so Kosten und Lieferzeiten bei einer gleichzeitigen Verbesserung der Performance zu verringern. Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung von Endeffektoren mit materialschonenden Kompositmaterialien und einem hohen Verhältnis von Stärke zu Gewicht. Diese Innovation ermöglicht es Robotern, schwerere Nutzlasten mit leichteren Endeffektoren zu transportieren, wodurch Hersteller ihren Durchsatz und ihre Flexibilität erhöhen können.

Effizienz, Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit: Die Additive Fertigung unterstützt die Herstellung langlebiger, verschleißfester Endeffektoren mit Endlosfaserverstärkung (CFR). Greifsysteme müssen sowohl leicht als auch kräftig sein – exakt jene Eigenschaften, die für CFR sprechen.

Rapid Robotics verwendet CFR, um kundenspezifische Werkzeuge für Roboterarme zu drucken. Innerhalb von 12 Stunden kann das Team von Rapid Robotics einen brandneuen Greifer fertigen, der Teile formschlüssig greift, äußerst zuverlässig ist und 30 % weniger wiegt als ein Greifer von der Stange. Durch den Einsatz des 3D-Drucks mit CFR konnte Rapid Robotics Roboter mit Greifern herstellen, die in der Praxis noch nie gebrochen sind und in einer Vielzahl von Anwendungsfällen wie der Materialförderung, der Medizintechnik und im Automobilbau eingesetzt werden.

Durch die Integration von Greifsystemen in industrielle 3D-Drucker konnten die Herstellungskosten und Lieferzeiten für Dixon Valve um über 90 % reduziert werden.

Dixon Valve setzt 3D-Verbunddrucker zur Herstellung von Greifsystemen für seine Roboterarme ein. Eine Herausforderung ergab sich jedoch, als Greifer, die abrasive Oberflächen halten, die gedruckten Teile aus Kompositmaterial schnell abnutzten. Die fehlende Verschleißfestigkeit ist eine Schwäche von Greifsystemen aus Kompositmaterial, die im Laufe der Zeit zur Abnutzung von Teilen führen kann. Durch den Einsatz des Metall-3D-Druckers Metal X konnte Dixon Valve jedoch Greifer mit den Vorteilen des 3D-Drucks herstellen und gleichzeitig die erforderliche Härte der Oberfläche beibehalten – ein Eigenschaft, die mit dem herkömmlichen Verbunddrucker nicht zu erreichen ist.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologien in Verbindung mit innovativen Materialien verspricht eine Zukunft, in der Greifsysteme die Grenzen der industriellen Automatisierung weiter verschieben. Die Möglichkeit, Greifer aus Metall zu drucken, erweitert nicht nur die Gestaltungsmöglichkeiten, sondern erleichtert auch die Herstellung von verschleißfesten Greifsystemen, einem kritischen Aspekt in der Industrie.

Die Hersteller von heute stehen unter einem nie dagewesenen Druck, neue Produkte schneller zu liefern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Langlebige Werkzeuge sind das Herzstück jeder Fertigung und fast immer mit erheblichen Kosten verbunden. Die jüngsten Fortschritte im 3D-Druck verändern diese Landschaft und bieten eine Lösung zur Senkung der Kosten für langlebige Werkzeuge bei gleichzeitiger Verkürzung der Markteinführungszeit für neue Produkte.

Mit der Einführung von Endlosfaser-Verbundwerkstoffe und dem kostengünstigen MIM-basierten Metal FFF-Druck hat Markforged die Additive Fertigung über das Prototyping hinaus erweitert. Jetzt steht Fertigungsbetrieben eine praktikable Technologie zur Verfügung, mit der sie die teure Werkzeugfertigung in den Griff bekommen. Das Haupthindernis? Bildungswesen. Markforged arbeitet aktiv daran, die Fertigungsbranche über die Vorteile funktioneller Werkzeuge aus dem 3D-Druck aufzuklären.

Umsetzung in der Praxis: Dixon Valve veranschaulicht, wie fortschrittliche Systeme der Additiven Fertigung an der Spitze dieser Revolution stehen. Dixon Valve setzte Drucker von Markforged ein, um Greifzangen aus Metall und Kompositmaterial herzustellen. Diese Backen mussten den physikalischen und chemischen Einflüssen einer Produktionsumgebung standhalten und gleichzeitig eine kosteneffiziente Lösung bieten, um die Zeit für die Herstellung von Werkzeugen zu verkürzen. Mit den Backen aus Kompositmaterial konnten die Ingenieure einen Roboterarm in weniger als 24 Stunden umrüsten, während die Backen aus Metall in der Lage waren, abrasive Teile zu halten, ohne zu verschleißen. Dies die praktische Anwendbarkeit von 3D-gedruckten Werkzeugen.

Kostenvorteile und Effizienzsteigerungen: Hersteller, die 3D-gedruckte Werkzeuge einsetzen, können erhebliche Kostenvorteile erzielen, da sie 10 – 50 % ihrer langlebigen Werkzeuge mit diesem innovativen Ansatz herstellen können. Die durchschnittlichen Kosteneinsparungen von 3D-gedruckten Teilen im Vergleich zu maschinell gefertigten Teilen von unglaublichen 80 % unterstreichen die finanziellen Vorteile zusätzlich. Ebenso bedeutsam ist die Verkürzung der Lieferzeiten für diese gedruckten Teile um 90 %, was zu einer höheren Effizienz in verschiedenen Bereichen der Fertigung führt.

Sekundärnutzen, die sich auf das Geschäftsergebnis auswirken: Neben den direkten Kosteneinsparungen können die Hersteller von mehreren Sekundärnutzen profitieren. Eine höhere Effizienz bei der Umstellung von Fertigungslinien, die Optimierung der Konstruktionszyklen, die Verringerung der Ausschussquoten, die Steigerung des Durchsatzes und die ergonomischen Vorteile für die Bediener sind Teil einer umfangreichen Liste positiver Auswirkungen auf das Unternehmen.

Durch den Einsatz von Markforged-Carbonfaserteilen können Greifsysteme auch das Verhältnis von Stärke zu Gewicht verbessern, was zu einer geringeren Belastung und größeren Lebensdauer der Werkzeuge führt. Der kollektive Wert, der durch die Einführung von 3D-gedruckten Werkzeugen in der Produktion entsteht, wirkt sich erheblich auf das Geschäftsergebnis aus.

In der ständigen Weiterentwicklung der industriellen Automatisierung stellt die Konvergenz von Greifsystemen und dem 3D-Druck nicht nur einen technologischen Fortschritt, sondern eine transformative Kraft dar, die die Grundlagen der Fertigung neu gestaltet. Erfahren Sie hier, wie Greifsysteme und 3D-Druck zusammenwirken, um Effizienz, Präzision und Anpassungsfähigkeit im Bereich der Industrierobotik und Fertigung neu zu definieren.