Elektrotechnik Bernhard Peter
Automatisierung im Detail...

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3D-Druck

Da der 3D-Druck nach unserer Meinung eine zukunftsweisende Technologie darstellt, beschäftigen wir uns seit 2015 sehr intensiv mit jener.
Hierbei setzten wir vor allen den Fokus auf die Konstruktion von Funktionsbauteilen, die in der Automatisierung ihren Einsatz finden. 


Im Jahr 2015 setzten wir erstmals einen 3D-Drucker ein, mit dem einfache Funktionsteile gefertigt wurden. Innerhalb kürzester Zeit erkannten wir das enorme Potential des 3D-Drucks, vor allem wenn schon bei der Konstruktion die Vorteile des 3D-Drucks bedacht und berücksichtigt werden. In unserem Verständnis ist ein Frästeil kein Druckteil und umgekehrt ein Druckteil kein Frästeil. Frästeile einfach nachzudrucken ergibt somit keinen Sinn, denn auf diese Weise wird das Potential des 3D-Drucks nicht ausgeschöpft. Die Devise lautet günstiger und nicht billiger.
Der 3D-Druck kann seine Leistungsfähigkeiten nur dann entfalten, wenn schon während der Konstruktion an diese Herausforderungen heran gegangen wird – und wir haben sie angenommen.
Nach dem Kauf weiterer 3D-Drucker wurde schnell klar, dass allzu oft die Qualität und Möglichkeiten der Geräte keinem industriellen Standard oder deren Erwartungen entsprechen. Hieraus entstammt der Entschluss ein eigenes Gerät zu entwickeln, das für uns und unseren Kunden eine verlässliche und skalierbare Basis bietet. Da der 5D-Druck zur Herstellung von Kunststoffteilen heute sowie in naher Zukunft einen Quantensprung darstellt, wird unsere Maschine an diesem Gesichtspunkt ausgerichtet.

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Produktwabe - Materialkombinierung


In der Abbildung ist eine Produktwabe dargestellt, die zum Halten von Kartons in einem Robotergreifer dient. Da mehrere Kartons gegriffen werden und diese wiederum sehr unterschiedlich beschaffen sind, bedurfte es einer Sonderlösung, die wir hiermit bieten konnten.
In diesem Beispiel wird die Auswirkung von der Kombination mehrerer Materialien deutlich, welche durch eine Doppelextrudierung (2 Düsen) realisiert wird. Durch die Fertigung sowohl in einem Stück als auch einem Arbeitsgang entfallen Verbindungsmaterialien und es entsteht eine schlanke Bauweise.
Die Kombination von unterschiedlichen Materialen (links: PA/ABS/TPU) ist durch konstruktive Ideen leicht möglich.


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Halter Schwenkeinheit – anders gedacht


Dieses abgebildete Bauteil, welches von uns konstruiert wurde, dient zur Aufnahme einer Schwenkeinheit, die auch zugleich von uns gesteuert wird.
Durch den geschickten konstruktiven Aufbau wurde kein Support-Material zur Herstellung benötigt, was ansonsten erhöhte Druckzeit sowie Nacharbeit zur Folge hätte.
Beim verwendeten Material handelte es ich um Carbon/PA Kombination. Somit vereint dieses Hybridteil die jeweils positiven Eigenschaften der Einzelmaterialien. Es hat die Zähigkeit von Polyamid und die Abriebfestigkeit von Carbon.




Ersatzteile – Just in Time



Oftmals ist es wichtig schnelle Lösungen zu finden und diese umsetzen zu können. Wenn beispielsweise eine Anlage still steht und das Ersatzteil für die Wiederaufnahme der Produktion nicht direkt verfügbar ist, können Druckteile die Lösung bieten.
In der Darstellung ist ein Zahnriemen abgebildet, der nach dem Ausfall des Originalteils gedruckt und eingesetzt wurde, bis das Ersatzteil eintraf. Die Qualität entspricht sicherlich nicht dem Originalteil, aber die Produktion konnte weiter fortgeführt und somit auch die Kosten des Anlagenstillstandes vermieden werden.


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Vorrichtungen – [noch nicht vorhanden]


Dieses Beispiel zeigt einen von uns entwickelten Aufsatz für einen Winkelschleifer zur Holzbearbeitung.
Im Portfolio des Herstellers war solch ein Aufsatz nicht vorhanden, somit setzten wir dies kurzerhand um.




Design & Funktionalität



Auf Grund beengter Platzverhältnisse entstand das abgebildeten Teile, welche als typische Beispiele von Druckteilen dienen. 
Gerade für kleine Stückzahlen ist die Fertigung durch den 3D-Druck ideal.
Durch die Verwendung von Freiformflächen ist auch eine harmonisch Optik entstanden.




Schneckenwelle - Effizienz



Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks ist, dass aus einer klassischen Baugruppe ein Komplettteil – also nur noch ein Bauteil - entstehen kann. Dadurch entfällt die aufwendige Beschaffung der Einzelteile und die Dokumentierung des Zusammenbaus sowie dessen Montage. Darüber hinaus ergeben sich je nach Anwendungsfall erhebliche Massenreduzierungen, was zum Beispiel zur Folge hat, dass der vorgelagerte Antrieb kleinerer dimensioniert werden kann.  




5D-Druck – Die Zukunft


 


Der 5D-Druck wird in Zukunft an Bedeutung gewinnen und die Qualität sowie Effizienz erhöhen. Dadurch haben wir die Entscheidung getroffen, dass unsere Eigenentwicklung „Black Widow“  dieses Potential möglichst optimal ausschöpfen soll. Mehr….

Aufgrund der Tatsache, dass mit Hilfe des 5D-Druckers, von einer Schichtstruktur in eine Verbundstruktur übergegangen werden kann, erhöht sich unweigerlich auch die Stabilität der gedruckten Teile. 
Ein weiterer Vorteil ist das Drucken ohne Supportmaterial, wodurch die Druckzeiten deutlich sinken und Nacharbeiten entfallen.




Fazit:

Der 3D-Druck ist nicht die Lösung für alles, aber es ergeben sich zusätzlich zu den bisherigen Fertigungsmethoden neue Möglichkeiten, deren Grenzen noch lange nicht ausgeschöpft sind.

Für Denkansätze im konstruktiven Bereich stehen wir Ihnen sehr gerne zur Verfügung.