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Vortrag

WEB Roboterfertigung von lastangepassten Bauteilen im 3D Fused Filament Fabrication

Donnerstag (14.05.2020)
09:35 - 09:50 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Das konventionelle Fused Filament Fabrication (FFF) ist aufgrund der Maschinenkinematik durch die Bewegung in X, Y und Z Richtung begrenzt. Da die Düse der Austragseinheit immer in –Z Richtung zeigt kann ein Bauteil nur schichtweise (2,5D) gefertigt werden. Ein 6-Achs-Roboter besitzt eine komplexere Kinematik mit zusätzlichen Rotationsachsen (A, B und C) um die jeweiligen Koordinatenachsen.

Durch die Kombination aus konventionellem FFF und 6-Achs-Gelenkarmroboter soll eine echte dreidimensionale (3D) Fertigung ermöglicht werden. Hierzu wird anhand von zwei Probeköpern die Adaption von Hardware und Software getestet.

Hardwareseitig wird eine neue Austragseinheit entwickelt. Bedingt durch die hinzugekommene Fertigungsfreiheit muss das Werkzeug in Hinblick auf Kollisionsvermeidung optimiert werden. Zusätzlich wird die Ansteuerung des Roboterwerkzeugs in die Robotersteuerung integriert.

Softwareseitig wird ein 6-Achs-CAM-Programm (SprutCAM v11.5) verwendet. Mit Hilfe des CAM-Programms wird die Bauteilfertigung simuliert und auf Kollisionen überprüft. Danach wird der Code über einen eigens entwickelten Postprozessor in nativen Robotercode ausgegeben und auf die Robotersteuerung übertragen.

Als Testkörper für die 3D-Strangablage dient die Oberfläche eines Brückenkörpers und einer Achtelkugel. Die Oberflächen weisen unterschiedliche Krümmungen auf, sodass deren Bearbeitung nur mit den zusätzlichen Achsen des Roboters möglich ist. Die Probekörper werden in zwei Abschnitten gefertigt. Zuerst wird ein Grundgerüst im 2,5D Modus hergestellt. Anschließend wird auf die gewölbte Oberfläche ein 3D-Gitter beziehungsweise eine geschlossene gewölbte Schicht aufgetragen.

Es wird gezeigt, dass die Anisotropie durch eine definierte Strangablage im Bauteil gezielt eingesetzt werden kann. Bauteileigenschaften können hierdurch bewusst beeinflusst werden. Durch die vorhandenen Freiheitsgrade ist die Fertigungsmöglichkeit bauraumpositionsunabhängig und kann somit auf das gesamte Bauteil angewendet werden. Bauteile können hierdurch gezielt lastoptimiert gefertigt werden.

Sprecher/Referent:
René Helker
Hochschule Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Jan Schuhmacher
    Hochschule Darmstadt
  • Birk Schefczik
    Hochschule Darmstadt
  • Dr. Jens Butzke
    Hochschule Darmstadt
  • Prof. Dr. Roger Weinlein
    Hochschule Darmstadt

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Präsentation Helker - 3D FFF Roboterfertigung Präsentation - Roboterfertigung von lastangepassten Bauteilen im 3D Fused Filament Fabrication 1 MB Download