Engine Robot Integration: Die spanische Erfindung die jeden Roboterarm in einen Metall-3D-Drucker verwandeln kann

Die Überlegung, einen 3D-Drucker anzuschaffen, ist faszinierend, sofern man das nötige Geld, den Wunsch und insbesondere den Platz dafür hat. Ein 3D-Drucker ist für weit mehr als nur das Drucken von Figuren und Modellen geeignet. Er bietet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, wie die Reparatur von defekten Teilen in Objekten oder Geräten oder das Erstellen von Lösungen wie Halterungen, Blumentöpfen, Kabelmanagern und vielem mehr. Zudem finden diese Drucker auch im industriellen Bereich Anwendung, wobei es neben Kunststoff- und Harzdruckern auch Modelle gibt, die Metall verarbeiten können.

Ein spanisches Unternehmen macht einen innovativen Schritt vorwärts, indem es ein System entwickelt hat, das es ermöglicht, jeden Roboterarm in einen Metall-3D-Drucker umzuwandeln, der in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie sowie im Energiesektor Anwendung finden kann.

3D-Metalldruck ist eine etablierte Technik. In der Industrie werden häufig gebundene Pulverfilamente eingesetzt, die ein Basispolymer mit Metallpulverpartikeln vermischen. Dieses Pulver kann auch Keramik oder andere Materialien enthalten und lässt sich in FDM-3D-Druckern (Fused Deposition Modeling) verarbeiten.

Anwendungen. Die häufigsten Materialien für gebundene Pulverfilamente sind Keramiken wie Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid sowie Metalle wie Edelstahl, Titan, Bronze oder Kupfer. Der Einsatz dieser Techniken anstelle konventioneller Methoden ermöglicht vollständige Designfreiheit und Kostensenkung, da keine Formen für das Einspritzen des Metalls benötigt werden. Es handelt sich hierbei um eine Mischung aus Polymer und Metall, nicht um reines Metall, weshalb die mechanischen Eigenschaften variieren.

Diese Drucke finden Anwendung in der Elektronikindustrie, etwa bei Steckverbindern oder Antennen, sowie in der Fertigung von Formen, Schmuck, Skulpturen, bei der Restaurierung von Kulturerbe, bei personalisierten Teilen und bei der Prototypenherstellung aus Metall oder Keramik. Ebenso sind sie für die Produktion medizinischer Implantate geeignet.

Es gibt verschiedene Verfahren. Der Prozess ist faszinierend: Ein Objekt, das aus einem Polymer und Metall besteht, wird gedruckt. Durch Hitze wird das Polymer im fertigen Produkt entfernt, und die hohen Temperaturen sorgen dafür, dass die Metallpartikel sich verbinden. Eine alternative Methode ist das DMP, das “Direct Metal Printing”. Dabei wird Metallpulver direkt, ohne Einsatz von Polymeren oder Bindemitteln, im 3D-Druckverfahren verwendet.

Neben Edelstahl, Chrom, Kobalt, Aluminium und Titan, ist der wesentliche Unterschied zu gebundenem Pulver, dass der Druck weniger Prozesse durchlaufen muss, was die Zeiten verkürzt. Die durch DMP-Druck hergestellten Teile weisen eine Dichte auf, die nahezu jener von Spritzguss, Gießen oder Schmieden entspricht. Zudem ist die Präzision höher, die Porosität niedriger und die gefertigten Teile eignen sich für Anwendungen, die hohe Leistung verlangen.

Draht-Laser. Bei gebundenem Pulver sprechen wir von Anwendungen wie Prothesen, Modellen oder Elementen aus verschiedenen Branchen, die keinen großen Druck aushalten müssen. Im Gegensatz dazu steht der direkte Metall-Druck (DMP), der in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt wird, um extremen Belastungen standzuhalten. Dies macht ihn teurer als gebundenes Pulver.

Ein weiteres Verfahren ist das DED (“Directed Energy Deposition”), bei dem statt Pulver ein Metalldraht eingesetzt wird. Ein Laser schmilzt das Drahtende, das dann auf die Zieloberfläche aufgetragen wird, um das Werkstück Schicht für Schicht aufzubauen. Beide Methoden weisen ähnliche mechanische Eigenschaften auf. Während Metallpulver häufig für kleinere, präzisere Teile genutzt wird, findet der Metalldraht Anwendung bei der Herstellung großer Teile, der direkten Reparatur an einem Objekt oder der Anfertigung von Ersatzteilen, wenn diese vom Hersteller nicht mehr produziert werden.

Die Integration von Meltio Engine Robotern stellt eine Innovation dar. Meltio, ein Unternehmen aus Jaén, Spanien, bietet mehrere Metall-3D-Drucker an. Ein herausragendes Modell ist die Meltio Engine Robot Integration: ein Metall-3D-Drucker, der an einem Roboterarm montiert wird, um DED-Druck zu ermöglichen, was eine flexible Fertigung erlaubt.

Dieser Roboter ist bereits bei Unternehmen wie K3D im Einsatz, einem niederländischen Betrieb, der Teile für Endverbraucher in verschiedenen Sektoren herstellt, und wird nun auch in das Team von Godiz aufgenommen. Dieses spanische Unternehmen, das sich auf die Produktion von Industrieteilen spezialisiert hat, gab bekannt, dass es durch die Integration der Meltio Engine Robot nun in der Lage ist, die Produktion zu beschleunigen und spezielle Legierungen wie Inconel oder Invar zu verarbeiten, um in Branchen wie der Energie- oder Luft- und Raumfahrtindustrie Fuß zu fassen.

Keine Grenzen. Meltio selbst erläutert einige der Vorteile eines Roboterarms, der Metall druckt, gegenüber herkömmlichen Metall-3D-Druckern. Eine davon ist, dass es keine Einschränkungen für die Arbeitsumgebung gibt: Die einzige Einschränkung ist die Größe des Systems selbst und sein Bewegungsbereich. Da es an jedem Roboterarm befestigt werden kann, können mehr oder weniger große Systeme erstellt werden, was völlige Freiheit bei der Erstellung von Geometrien bietet.

Einsparungen. In derselben Erklärung stellt Godiz fest, dass dank der additiven Fertigung von Metallen die Schritte bei der Durchführung mehrerer Baugruppen reduziert werden, so dass die Produktionszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Techniken um bis zu 30 % reduziert werden. Die Einsparungen betreffen auch das Material, da dies einen Materialverbrauch von 60 % im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Methoden bedeutet, bei denen Materialien durch Schneiden, Bohren oder Drehen entfernt werden, so dass das endgültige Teil die gewünschte Form hat.

Es ist klar, dass der 3D-Druck vor einigen Jahren nicht mehr wegzudenken ist, und Lösungen wie der Meltio-Roboterarm ermöglichen es, neue Teile direkt auf einigen bestehenden zu erstellen. Ein Beispiel könnte ein Motor mit einem beschädigten Teil sein, auf den das notwendige Teil dank der Manövrierfähigkeit des Roboters direkt gedruckt wird.

Bild | 3D Systems, Meltio