ROBAAMA - ROBOTIC BIG AREA ADDITIVE MANUFACTURING

Der Roboter als Werkzeugmaschine

Im Labor “Digitale Fabrik” bringen Maschinenbaustudenten dem Roboter neue Fähigkeiten bei. Mit Hilfe von verschiedenen Werkzeuganbauten kann dieser nicht nur Handhabungsaufgaben wie „Pick and Place“ erledigen sondern auch verschiedene Fertigungsverfahren realisieren. Gegenüber einer klassischen Werkzeugmaschine bestehen die Vorteile vor allen Dingen in größerer Reichweite bzw. Arbeitsraum, und der komplexeren Bewegungs­möglichkeiten.

Der Aufbau realisiert das Auftragen von Kunststoffen im FDM-Verfahren ähnlich einem 3D-Drucker wie z.B. die am Campus verwendeten Ultimaker und kann mit einer ebenfalls am Roboterarm angebrachten Frässpindel die gedruckten Teile anschließend weiter bearbeiten. Durch den Wechsel aus Auftragen und Trennen (Fräsen) können 3D-Drucke mit hoher Maßhaltigkeit und Ober­flächengüte in nur einer Fertigungsstation gefertigt und nachbearbeitet werden. Die durch die Nachbearbeitung anfallenden Kunststoffspäne könnten abgesaugt und recycelt werden umso wieder als Material für die additive Fertigung verwendet zu werden.

Zum Druck können vor allem thermoplastische Kunststoffe wie z.B. PE, PLA und ABS eingesetzt werden aber Hybrid-Kunststoffe auf Holz- und Reishülsenbasis, Kunststoffe mit Kohlefasern für höhere Festigkeit und mit anderen Endgeräten auch Materialien wie PU-Schaum, Beton 2K Kleber sind möglich.

Der Aufbau wurde zunächst virtuell am Rechner in der Siemens PLM-Software NX, NX-CAM dargestellt und  auf dieser Basis erste Anwendungen programmiert und simuliert. Mit dieser Simulation der geplanten Anlage konnte das Unternehmen Thyssen-Krupp Systems Engineering gewonnen werden,  der Hochschule einen Comau 6-Achs-Roboter mit 200kg Tragkraft zur Verfügung zu stellen. Die Firma Leister aus der Schweiz stellt den Extruder zur Verfügung und das Unternehmen Simona in Kirn die Versuchswerkstoffe.

An diesem Beispiel konnte im Rahmen mehrerer Projekte und IPs erlernt werden, wie der Aufbau von Fertigungsanlagen in der industriellen Praxis funktioniert. Aus der Aufgabenstellung erfolgen die Planung und der Aufbau einer virtuellen Anlage. An dieser kann die  Programmierung erfolgen und die Funktion getestet werden. Erst dann erfolgt die Realisierung der echten Fertigungsumgebung.

Im Labor „Digitale Fabrik“ möchte man in Zukunft mit dieser Demonstrationsanlage weitere Projekte mit Studierenden, den bisher beteiligten und weiteren Unternehmen durchführen. Teilaufgaben sind vorhanden für alle Studierenden des FB UPUT besonders der Studiengänge Maschinenbau, Informatik und Verfahrenstechnik, aber auch Studierende vom Standort Trier aus der E-Technik, bzw. Medizintechnik haben sich bisher beteiligt.

Weitere Info bei Prof. Peter Gutheil und Dipl.-Ing. (FH) Stefan Hirsch.