Additive Fertigung und 3D-Drucken

Motoman-Roboter für die Additive Fertigung Motoman - 3D Druck, Auftragsschweißen und Dekoration

Additive Fertigungsverfahren erlauben die flexible Fertigung von Bauteilen in kleinen Stückzahlen. Weil additiv hergestellte Bauteile nicht unbedingt montagegerecht konstruiert werden müssen, ergibt sich ein weites Feld von produktgestalterischer Freiheit und Gewichtseinsparung, weil komplexe Baugruppen nicht mehr in viele Unterbaugruppen aufgelöst werden müssen.

 

3D-Drucken mit Motoman-Robotern

Automation rund um 3D-Drucker mit Motoman-Robotern

Immer häufiger werden Motoman-Roboter eingesetzt, um einen unbemannten Betrieb der teuren Drucker über Stunden zu ermöglichen. Dabei kann es sich um die Handhabung von gedruckten Teilen in Mehrmaschinenanlagen (Entladen von 3D-Druckmaschinen), die Trennung von Teilen nach einem mehrteiligen Druckzyklus, das Pulvermanagement (Nachfüllen/Entfernen), Reinigungsarbeiten durch Entfernen des Granulats, die Endbearbeitung von Teilen (Entgraten, Schneiden), Qualitätsprüfung und Verpackung/Transport/Logistik handeln. Am beliebtesten sind hier unsere Robotermodelle MotoMini, die kleineren Roboter der GP-Serie GP7, GP8, GP12 oder unsere kollaborativen HC10-Roboter-Modelle.

 

Roboter bewegen den 3D-Druckkopf

Roboter eignen sich aufgrund ihrer Reichweite für größere Werkstücke. Insbesondere in Kombination mit Zusatzachsen wie schwenkbaren Sockeln (VST), Positionierern, Fahrbahnen oder Portalen bieten sie einen unschlagbar großen Arbeitsraum. Mit Roboter-3D-Druck werden räumliche Freiformstrukturen möglich, die wenig oder gar keine Stützstrukturen benötigen ("Free Space Fabrication" / FSF).

Außerhalb des klassischen Rapid Prototypings gibt es eine wachsende Zahl realer Fertigungs-Anwendungen, zum Beispiel

  • Großvolumige Freiformteile, Formwerkzeuge, Prototypen jeder Größe und Art, 3D-förmige Fachwerkkonstruktionen wie Ausstellungswände
  • Großformatige Hybridteile, indem Materialien auf bereits vorhandene Freiformflächen aufgebracht werden.

Aufgrund ihrer hervorragenden Bahnperformance, ihrer strukturellen Steifigkeit und der hohen Staubschutzklasse (IP), kombiniert mit der hervorragenden Antivibrationskontrolle und der Mehrachsenfähigkeit, sind MOTOMAN-Handling-Roboter die perfekte Wahl für den 3D-Druck.

Programmierung von 3D-Druckanwendungen

In den meisten Fällen sind CAD-Daten des Werkstücks für den 3D-Druck verfügbar. Postprozessormodule einer CAD/CAM-Offline-Programmiersoftware zerlegen die 3D-CAD-Modelle für den additiven Druckprozess in zweidimensionale Schichten, generieren daraus Roboterbahnen und übergeben sie an dei Robotersteuerung. Sie finden Motoman-Roboter in den Bibliotheken aller einschlägiger CAD/CAM-Software-Tool-Anbieter.

Für eher einfache Strukturen oder Fälle, wo CAD-Modelle nicht verfügbar sind bzw. nicht per Scannen von Originalmustern erzeugt werden können, wird die klassische Teach-in-Roboterprogrammierung verwendet.

YASKAWA Motoman-Roboter bieten analoge und digitale High-Speed-Schnittstellen zu Dosiergeräten, um das Dosiervolumen mit der TCP-Geschwindigkeit des Roboters perfekt zu synchronisieren.

CAD/CAM-Generierung von dreidimensionalen Lagen

Wenn das Werkstück nicht nur aus zweidimensionalen, sondern dreidimensionalen Lagen aufgebaut und für den Roboter aufbereitet werden soll, ist die CAD/CAM-Software-Technologie immer noch irgendwo zwischen Forschung und einsatzfähigem Produkt. Eine solche Software muss in der Lage sein, gekrümmte, mehrachsige Werkzeugbahnen direkt aus dem CAD-System zu generieren, wobei die Singularitäten in der Robotersteuerung oder Kollisionen mit bereits gebauten Objekten berücksichtigt werden müssen.

Forschungsinstitute und CAD/CAM-Softwarefirmen auf der ganzen Welt arbeiten daran und bevorzugen Motoman-Robotern in ihren Laboren - aufgrund ihrer ausgezeichneten Bahngenauigkeit und der offenen und vielseitigen Schnittstellen-Anbindung.

Lichtbogendraht-Auftragsschweißen (WAAM) mit Motoman-Robotern

Lichtbogendraht-Auftragsschweißen (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) ist für Motoman eine absolut interessante Anwendung, da es eine handelsübliche und kostengünstige Lichtbogenschweißtechnologie verwendet. Hier können wir unsere Stärken als führender Lichtbogenschweißroboter-Hersteller ausspielen.

Bei diesem Verfahren wird ein Metalldraht an der richtigen Stelle mit einem MIG- oder CMT-Schweißbrenner aufgeschmolzen, um Bauteile schichtweise aufzubauen.

Eine Vielzahl von Materialien, wie z.B. gewöhnlicher Baustahl, Edelstahl, Aluminium, Titan und Metalle auf Nickelbasis eignen sich perfekt für den robotergestützten WAAM-Prozess. Zu den typischen Werkstücken gehören Flugzeug-, Schiffs- und Stromgeneratorteile, Laufräder für Maschinen und Karosserieprototypen für die Automobilindustrie. Nach dem eigentlichen additiven Aufbau des Werkstücks sind robotergestützte Nachbearbeitungsschritte wie Polieren und/oder Bearbeiten üblich.

Laser-Auftragsschweißen (Laser-Pulver-Auftragsschweißen, Hartbeschichten) mit Motoman-Robotern

Das Laserstrahl-Auftragsschweißen ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver in einen fokussierten Laserstrahl eingebracht wird. Als Ergebnis werden diese Pulver direkt auf der Werkstückoberfläche geschmolzen und verfestigt, um übereinanderliegende Schichten zu bilden. Es wird zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder der Korrosionsbeständigkeit oder zur Herstellung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen verwendet. Die Technologie wird auch zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien von Metallkomponenten verwendet.

Ein weiterer Anwendungsbereich für das Laser-Auftragsschweißen ist die Reparatur von Metallwerkstücken nach Verschleißbeanspruchung.

Dekoration von Werkstücken mit Motoman-Robotern

Der Auftrag einer 3-dimensionalen Schicht aus Klebematerial für die Dekoration kann als additiver Herstellungsprozess oder auch als Dosieren klassifiziert werden.

3D-gedruckte Robotergreifer und Vorrichtungen

3D-Druck ist sehr gefragt bei Robotergreifern, um schnell gewichts- und baugrößenoptimierte Lösungen der Greifergehäuse zu erreichen, oder um Greiferfinger als Verschleißteile schnell und kostengünstig als Ersatzteile herzustellen. In 3D gedruckte Einlegevorrichtungen erleichtern die Inbetriebnahmephase bei automatisierten Roboteranlagen enorm, wenn die Werkstücktoleranzen sich noch ändern oder die Vorrichtungsgeometrie schrittweise optimal auf das Werkstück angepasst werden müssen.