8 Gründe für den Einsatz eines Roboterarms im 3D-Druck
Roboterarme – motorisiert, programmierbar und auf Präzision ausgelegt – sind seit langem ein fester Bestandteil der industriellen Automatisierung. Mit Gelenken, die einen menschlichen Arm imitieren, steigern sie die Effizienz in der Fertigung, indem sie sich wiederholende Aufgaben rationalisieren. Kommt Ihnen das bekannt vor? Diese Vorteile decken sich mit denen der additiven Fertigung. Warum also nicht beides kombinieren?
Die Integration von 3D-Druckern mit Roboterarmen eröffnet neue Möglichkeiten und bietet mehr Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und optimierte Arbeitsabläufe. In diesem Artikel gehen wir auf acht Gründe ein, die für den 3D-Druck mit Roboterarmen sprechen. Beachten Sie, dass Roboterarme, die nicht für den 3D-Druck geeignet sind, zwar in einem automatisierten additiven Fertigungsprozess eingesetzt werden können, wir uns in diesem Artikel jedoch hauptsächlich auf Roboterarme konzentrieren, die den 3D-Druck direkt durchführen. Es gibt viele 3D-Drucklösungen mit Roboterarmen auf dem Markt. Machen Sie sich hier mit ihren Vorteilen vertraut!
Ein robotergestützter nicht-planarer 3D-Drucker bei der Herstellung eines gebogenen Rohrs (Bild: Emil Johansson)
1. Erhöhte Flexibilität und multiplanare Werkzeugwege
Die meisten 3D-Drucker arbeiten in der kartesischen Ebene, einer zweidimensionalen Ebene, die durch die senkrechten x- und y-Achsen definiert ist. Einige Roboterarme sind ebenfalls auf die kartesische Ebene beschränkt – aber nicht alle. Viele Roboterarm-3D-Drucker können mehrdimensionale Werkzeugpfade verfolgen und nicht nur auf einer flachen Ebene drucken, sondern in mehrere Richtungen. Da sie nicht auf das traditionelle schichtweise, horizontale 3D-Drucken beschränkt sind, erhalten Benutzer eine größere Gestaltungsfreiheit.
2. Reduzierter Bedarf an Stützstrukturen
Da sie mehrdimensionale Werkzeugpfade nutzen können, verringern Roboterarm-3D-Drucker auch den Bedarf an Stützstrukturen. Sie sind demnach oft in der Lage, erhebliche Überhänge zu realisieren – abhängig von der Anzahl der Achsen, mit denen der Roboterarm arbeitet, sei es zwei, drei, fünf oder mehr. Durch die Minimierung der benötigten Stützstrukturen werden Materialverschwendung und Nachbearbeitung reduziert, was die Vorteile dieser Technologie weiter verstärkt.
3. Größeres Bauvolumen
Roboterarm-3D-Drucker müssen nicht unbedingt auf eine Bauplatte oder ein Gehäuse beschränkt sein. Es gibt sie in verschiedenen Größen, um unterschiedliche Bauvolumina zu ermöglichen – von Desktop-Versionen bis hin zu Modellen, die groß genug sind, um ganze Gebäude zu konstruieren. Zudem können Roboterarm-3D-Drucker auf einer Schiene montiert werden, wodurch sie mobil sind und über ihre typische Reichweite hinaus drucken können. Dies ermöglicht größere Projekte und ist besonders vorteilhaft für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie.
Ein Beispiel für den 3D-Druck mit einem großformatigen Roboterarm (Bild: Replique)
4. Kopfwechsel
Ein 3D-Roboterarmdrucker ist kein Eintagsfliege. Bei diesen Maschinen können die Köpfe ausgetauscht werden, so dass sie mehr als eine Funktion erfüllen können. Benutzer können verschiedene AM-Technologien sowie Nicht-AM-Technologien in den Arbeitsablauf integrieren, wenn der Roboterarm mit verschiedenen Werkzeugköpfen kompatibel ist. Dabei können sogar subtraktive Technologien wie die CNC-Bearbeitung realisiert werden. Dies eröffnet auch das Potential zur Platzoptimierung, da sie den Platz vieler verschiedener Maschinen einnehmen können.
5. Wiederverwendung eines Roboterarms, den Sie bereits besitzen
Wenn Sie bereits einen Roboterarm besitzen und mit dem 3D-Drucken beginnen möchten, ist die gute Nachricht, dass es möglich sein kann, diesen anzupassen. Adaxis zum Beispiel bietet eine Software namens AdaOne an, die Roboterarme in große 3D-Drucker verwandelt. Das Tool unterstützt eine breite Palette von Hardware, Abscheidungstechnologien und Materialien und ist somit mit einer Vielzahl von Anwendungen kompatibel. Wenn in Ihrer Einrichtung ein Roboterarm verstaubt, sollten Sie in Erwägung ziehen, ihn durch 3D-Druck wieder zum Leben zu erwecken.
6. Kann eine umfassende, einzellige Lösung sein
Es gibt auch 3D-Drucklösungen mit Roboterarmen auf dem Markt, die als umfassende einzellige Lösung verkauft werden, wie beispielsweise die Robot Cell von Meltio. Diese Lösung für den 3D-Metalldruck besteht aus einem in einer Zelle eingeschlossenen Roboterarm, da der Metalldruck in einer kontrollierten Umgebung erfolgen muss. Die Zelle selbst ist mit anderen Robotermarken kompatibel und arbeitet mit einem ABB-Roboterarm als Standardkonfiguration. Da das Design kompakt, vielseitig und vollständig integriert ist, verkürzt es die Vorlaufzeiten und optimiert die Produktion.
Eine Roboterarmlösung von Massive Dimension (Bild: Massive Dimension)
7. Kann auf verschiedene Oberflächen drucken, Reparaturen durchführen
3D-Drucker mit Roboterarm können oft auf verschiedenen Oberflächen drucken. Das macht die Technologie für Reparaturen sehr effektiv. Die Reparatur von Geräten ist eine nachhaltige Alternative zum Austausch von Teilen und verringert außerdem die Abhängigkeit von bestimmten Fertigungswerkzeugen. Wenn Teile Jahrzehnte alt sind oder das Unternehmen, das das Teil hergestellt hat, geschlossen wurde, kann es unmöglich sein, das gleiche Teil wieder zu finden. Der 3D-Druck mit einem Roboterarm kann eine Reparatur erleichtern und ein Teil wieder funktionsfähig machen, das sonst vielleicht nicht funktioniert hätte. Siemens Energy ist nur ein Unternehmen, das die Drahtbogenfertigung mit einem Roboterarm zur Wartung und Reparatur von Anlagen wie Turbinenschaufeln eingesetzt hat.
8. Geeignet für eine Vielzahl von Materialien und AM-Technologien
Die additive Fertigung mit Roboterarmen ist mit zahlreichen Materialien kompatibel, von Metall über Kunststoff bis hin zu Beton. Es ist auch möglich, Pellets für die Extrusion zu verwenden, wodurch sich die Auswahl an Materialien noch vergrößert. Sogar Modedesigner haben 3D-Roboterdrucker für die Herstellung von Designs eingesetzt, und Textildesigner haben mit dem Druck ungewöhnlicher Materialien wie Wolle experimentiert. Darüber hinaus sind mehrere AM-Technologien mit einem Roboterarm kompatibel, unter anderem Drahtbogen-AM, Drahtlaser-AM, Laser-Metallabscheidung, Pellet-Extrusion, Filament-Extrusion und Beton-Extrusion.
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*Titelbildnachweis: KUKA
