3D-Druck und Robotik verschmelzen: Pionierlösungen für Smart Factories

Die Integration von 3D-Druck mit Industrierobotern entwickelt sich als mächtige Strategie für die nächste Fertigungsgeneration.

Zwei primäre Kräfte treiben diesen Trend: die Notwendigkeit, große, hochpräzise Teile additiv zu produzieren, und die Chance, 3D-Druck in vollautomatisierte, digitale Produktionslinien einzubetten. Während die Industrie Richtung Digitalisierung strebt, sticht robotergestützte additive Fertigung als Schlüssel-Enabler für Smart Factories hervor.

Wie Robotik und 3D-Druck zusammenarbeiten

Die Synergie kann auf zwei Hauptwege erreicht werden:

• Roboterarme mit Materialabscheidungsköpfen. Stratasys demonstrierte diesen Ansatz mit seinem Robotic Composite 3D Demonstrator auf der IMTS 2016. Das System kombinierte einen FDM-Extrusionskopf mit einem 8-Achsen-Industrieroboter und produzierte größere, leichtere und präzisere Thermoplast-Teile.
• Integrierte Lösungen, wo Roboter den Druckprozess assistieren. Voodoo Manufacturings Industrieroboter automatisiert den manuellen Tausch von Bauplatten und steigert die Produktivität auf dem Shopfloor. Methods 3D zeigte auf demselben Event Fanuc-robotergetriebenes Waschen, Härten und Finishen gedruckter Teile.

Kernvorteile robotergestützter additiver Fertigung

Größere, komplexere Teile

Roboter bieten hohe Wiederholgenauigkeit und Multi-Achsen-Freiheit, während 3D-Druck bei schnellen, kosteneffizienten Erstellung komplexer Geometrien glänzt. Zusammen ermöglichen sie Produktion wirklich großformatiger Objekte.

Freiform-Fertigung

Ein Multi-Achsen-Roboterarm kann in variablen Winkeln drucken, was Stützstrukturen überflüssig macht. Überhänge werden durch Neuausrichtung der Bauplattform machbar, was Designmöglichkeiten erweitert.

Reduzierter Materialabfall

Material wird nur dort abgelegt, wo es gebraucht wird, was robotergestützten 3D-Druck zu einem nachhaltigen Fertigungsansatz macht, der Ressourcen schont.

Obwohl noch nascent, spannt der Markt für robotergestützte additive Fertigung mehrere Sektoren. Beispielsweise nutzt Viridis3Ds Robotic Additive Manufacturing (RAM) System, entwickelt mit EnvisionTEC, Binder-Jetting-Technologie auf einem ABB-Roboter für sandbasierte Teile. Hazleton Casting Company schreibt RAM die Revolutionierung individueller Sandkernproduktion zu.

Reale Use Cases

Bauwesen profitiert signifikant. Französisches Startup XtreeE rüstet einen ABB-Roboter mit Betonextruder aus und druckt Strukturen bis 14 m Höhe. Ihr Portfolio umfasst Fassadenplatten, Säulen, Bänke und Pavillons, alle designed mit der Freiheit robotischer Bewegung.

Metall-additive Fertigung sieht ebenfalls robotische Integration. MX3D Metal kombiniert Industrieroboter mit Schweißeinheit für große, freiformige Metallkonstruktionen. Ihre 12-Meter-Stahlbrücke, letztes Jahr gefertigt, exemplifiziert diese Fähigkeit.

London-basiertes Ai Build entwickelt KI-gestützte Roboterköpfe (AiMaker), die an jeden Roboterarm passen und großformatiges architektonisches Drucken aus Kunststoff ermöglichen. KI und Computer Vision überwachen den Prozess und detektieren Issues in Echtzeit.

Ausblick

Intelligente Roboter, gepaart mit additiven Maschinen und KI, eröffnen neue Wege, wie automatisierte Reparatur. Swinburne University of Technology, in Partnerschaft mit dem Innovative Manufacturing Cooperative Research Centre und Tradiebot Industries, entwickelt „Repair Bot“ zum 3D-Drucken und Zusammenbauen von Ersatz-Kunststoff-Autoteilen mittels 3D-Scanning.

Letztlich macht die Fusion von Robotik und 3D-Druck nicht nur großformatige Teile möglich, sondern integriert additive Fertigung nahtlos in konventionelle automatisierte Produktion. Diese Integration wird das volle Potenzial smarter Fertigung für die Zukunft freisetzen.